Control del dosado en motores de encendido provocado en condiciones de cortocircuito

Abstract

[EN] Modern turbocharged direct injection SI engines are usually fitted with VVT (camphasers) which allow varying the valve timing according to the control objectives. This may be used chiefly for two purposes: ¿ Improve fuel consumption by reducing pumping and thermal losses at part load through suitable combination of "late Atkinson" settings (delayed intake and exhaust valve closing) and valve overlap optimisation. ¿ Improve engine performance at full load, including combustion chamber scavenging at low engine speed (possible thanks to direct injection). The second strategy provokes periodic pulses of fresh air that may interact with the classical three way catalyst operation. Effectively, three way catalyst is based on keeping the air-to-fuel ratio around to its stoichiometric value, with a certain stimulation at a frequency of few hertz. Fresh air associated to the scavenging process coming into the exhaust system: ¿ May distort lambda sensor measurement and precision, ¿ May act as a disturbance to the lambda controller, and ¿ May result in an abnormal operation of three way catalyst. This project is aimed to quantify these effects on a state of the art Turbocharged Direct Injection Spark Ignition Engine, and to provide a control solution that mitigates them.

[ES] Los motores sobrealimentados de inyección directa y encendido provocado normalmente están equipados con sistema de distribución variable (VVT), que permite la sincronización de la distribución del motor de acuerdo con los objetivos de control. Esto puede utilizarse principalmente con dos propósitos: ¿ Mejorar el consumo de combustible mediante la reducción del bombeo a carga parcial a través de la adecuada combinación de ajustes del cruce de válvulas. ¿ Mejorar el rendimiento del motor a plena carga y particularmente a bajo régimen mediante el barrido de los gases residuales del cilindro con aire fresco. La segunda estrategia provoca pulsos periódicos de aire fresco que pueden interactuar con el funcionamiento del catalizador de tres vías. En efecto, el uso del catalizador de tres vías se basa en mantener el dosado en torno a su valor estequiométrico, con una cierta estimulación a una frecuencia de algunos Hz. El aire fresco asociado al proceso cortocircuito (cruce de válvulas) que llega al sistema de escape: ¿ Puede distorsionar medida del sensor lambda y afectar a su precisión, ¿ Puede actuar como una perturbación al controlador del dosado, y ¿ Puede dar lugar a un funcionamiento anormal del catalizador de tres vías. Este proyecto tiene como objetivo cuantificar estos efectos en un motor sobrealimentado de inyección directa y encendido provocado de automoción actual, y proporcionar una solución de control que mitigue dichos efectos negativos.