[001 ] A presente invenção refere-se ao ramo tecnológico do controle dos motores de combustão interna cujo ao menos um dos combustíveis é gás natural comprimido. A invenção visa um ótimo controle do motor mesmo em caso de mudança da qualidade do gás que é utilizado como combustível, [002] Os motores alimentados com gás natural geram um bom rendimento e baixas emissões de escape quando a mistura ar-combustível apresenta uma boa ignição, uma taxa de combustão ideal, uma alta resistência à detonação, e um conteúdo de energia suficiente.

[003] Ao utilizar o gás natural como combustível, as seguintes propriedades são importantes em relação ao rendimento do motor: densidade, índice de Wobbe, estequiometria, resistência à detonação.

[004] Estas propriedades do gás estão ligadas à composição química do gás. Portanto, variações na composição do gás implicam em variações nas propriedades dele e têm um efeito sobre o rendimento e as emissões de escape dos veículos a gás natural, especialmente se o controle do motor é otimizado para o máximo rendimento e eficiência com um gás de composição fixa e se não está equipado com meios para ajustar o controle do motor a gases de diferentes composições.

[005] A composição do gás natural não é constante. Ela pode apresentar variações em função, em particular, das áreas de origem do gás. A composição do gás de uma determinada área de origem também pode variar ao longo do tempo.

Descrição do estado da técnica

[006] O documento WO 2010/139572 descreve um método e um dispositivo para alimentar um motor diesel com óleo diesel e com gás.

[007] O documento WO 201 1/002353 descreve um método de controle para um motor bicombustível munido de um sensor específico para medir a qualidade do combustível.

Breve descrição da invenção [008] O propósito da presente invenção é de melhorar os processos e os dispositivos conhecidos.

[009] Com esse efeito, a invenção está relacionada com um processo de controle de um motor de combustão munido de um sensor de detonação e cujo ao menos um combustível é gás natural comprimido contido em um tanque munido de um sensor de pressão. Logo depois de detectar um evento de abastecimento do dito tanque, o processo inclui as seguintes etapas:

- comparar o ruído de combustão captado pelo sensor de detonação com o ruído de combustão teórico esperado para esse sensor;

- determinar uma ciasse de qualidade para o gás natural em função do resultado da comparação;

- aplicar uma revisão pelo controle do motor em função da dita ciasse de qualidade determinada para o gás natural.

[0010] Outro objeto da invenção é uma unidade de controle de motor para a execução do processo como definido acima, e que inclui um módulo de previsão adaptado para determinar o ruído de combustão teórico esperado para o sensor de detonação.

[001 1 ] A invenção permite um ótimo controle do motor com qualquer qualidade de gás natural. O caso típico ocorre quando o veículo é abastecido com gás natural de qualidade diferente. A invenção permite detectar essa qualidade diferente do gás e realizar uma correlação com um determinado abastecimento feito.

[0012] A classificação do gás natural em função de sua qualidade proporciona uma informação confiável para adaptar o controle do motor a esse gás particular.

[0013] As variações na resistência à detonação podem ser detectadas para diferentes abastecimentos. A revisão aplicada pelo controle do motor em função da ciasse de qualidade do gás natural garante um rendimento ótimo e também uma proteção do motor contra a detonação.

[0014] A invenção permite a identificação de alterações nas propriedades do gás natural sem recorrer a sensores específicos e complexos, usando ao invés a informação já disponível nos sistemas usuais de controle de motores, ou seja, a informação medida por um sensor de detonação, cuja função e durabilidade são bem conhecidas.

[0015] O processo de controle de um motor e a unidade de controle de motor podem ademais incluir uma das características opcionais seguintes, ou um conjunto dessas características combinadas.

[0016] A detecção do evento de abastecimento do dito tanque é realizada com o sensor de pressão do tanque.

[0017] A detecção do evento de abastecimento do dito tanque é realizada por meio das seguintes etapas: memorizar a pressão no tanque quando o motor está parado; e detectar um aumento de pressão no tanque logo que o motor arranque de novo.

[0018] O ruído de combustão teórico esperado para o sensor de detonação é determinado por meio de uma operação de cálculo computacional.

[0019] A operação de cálculo computacional inclui a utilização de um modelo computacional do motor.

[0020] A operação de cálculo computacional inclui a utilização de um mapa de controle de motor.

[0021 ] A etapa de determinar uma classe de qualidade para o gás natural é relativa a uma classificação descontínua.

[0022] A etapa de determinar uma classe de qualidade para o gás natural é relativa a uma classificação contínua.

[0023] A etapa de aplicar uma revisão pelo controle do motor inclui uma correção dos parâmetros de controle de motor.

[0024] A etapa de aplicar uma revisão peio controle do motor inclui a aplicação de um mapa de controle do motor ligado à classe de qualidade do gás natural.

[0025] O processo inclui uma etapa adicional de detecção da quantidade de gás inerte no gás natural com base nas informações provindas de um sensor lambda. [0026] O processo é aplicado a um motor bicombustível alimentado por óleo diesel e gás natural comprimido.

[0027] A unidade de controle de motor inclui um módulo eletronico de controle de gás controlando injetores de gás natural comprimido, e um módulo eletronico de controle de diesel controlando injetores de óleo diesel, que podem se comunicar um com o outro.

[0028] Motores bicombustível alimentados com óleo diesel e gás natural exigem, para garantir a plena função quando trabalham somente com diesel, manter a taxa de compressão típica de motores diesel. Com isto, estes ditos motores tornam-se mais sensíveis à presença de hidrocarbonetos mais pesados (butano e propano, por exemplo) na composição do gás natural utilizado. A presença de hidrocarbonetos pesados reduz a temperatura de autoignição do gás natural aumentando assim a tendência de fenómenos como detonação e pré-ignição os quais são nocivos aos motores de combustão inferna. Desta forma, a invenção é especialmente vantajosa quando aplicada a um motor bicombustível alimentado com óleo diesel e gás natural já que esse tipo de motor é mais sensível à variação de qualidade do gás natural.

Descrição resumida das figuras

[0029] A invenção é explicada abaixo peia descrição de um modo preferido de realização, dado como exemplo, em referência às figuras, nas quais:

- a figura 1 é uma representação esquemática de um motor de combustão adaptado para a implementação da invenção;

- a figura 2 é um fiuxograma ilustrando as etapas de um processo de controle de motor de acordo com a invenção.

Descrição detalhada das figuras

[0030] O presente exemplo de realização preferido é relacionado a um motor bicombustível óleo diesel - gás natural comprimido.

[0031 ] O funcionamento desse tipo de motor é baseado no uso de uma injeção piloto de óleo diesel como um substituto para a centelha dos motores de ciclo Oito, O gás natural é introduzido no motor em conjunto com o ar através do conduto de admissão.

[0032] No cicio de admissão, o gás natural misturado com o ar flui para dentro do cilindro através das válvulas de admissão. No cicio de compressão, a mistura resultante é comprimida e uma injeção piloto de óleo diesel é realizada. O aumento de temperatura e pressão permite a autoignição do óleo diesel. No cicio de combustão, a combustão do óleo diesel inflama o gás natural.

[0033] Este tipo de motor bicombustível óleo diesel - gás natural comprimido é conhecido e, portanto, o seu funcionamento não necessita ser descrito aqui de modo detalhado.

[0034] Em relação à figura 1 , o motor bicombustível de óleo diesel - gás natural comprimido inclui um pistão 1 montado em um cilindro 2, e uma câmara de combustão 3. Um conduto de admissão 4 e um conduto de escape 5 estão ligados à câmara de combustão 3 por meio de válvulas 6. Nesta vista esquemática, só foi representado um cilindro do motor.

[0035] Este motor é alimentado por um circuito de óleo diesel 7 que inclui um tanque 8, uma bomba de combustível 9, uma galeria comum 10 e injetores de óleo diesel 1 1 .

[0036] O motor é também alimentado por um circuito de gás natural comprimido 18 que inclui um tanque 12, um regulador de pressão e uma válvula de segurança 13, e um injetor de gás 14 adaptado para introduzir uma quantidade definida de gás no conduto de admissão 4. O tanque 12 é neste exemplo constituído por um conjunto de três tanques ligados entre eles.

[0037] Uma unidade de controle de motor 15 está ligada aos diferentes sensores e atuadores do motor e efetua o comando do motor em função de programas de controle de motor integrados. A unidade de controle de motor 15 está ligada a diversos sensores usuais, incluindo um sensor lambda 19, um sensor de detonação 20 e um sensor de pressão de gás 21.

[0038] A unidade de controle de motor 15 inclui um módulo eietrônico de controle de gás 16, controlando o injetor de gás 14, e um módulo eletrônico de controle de diesel 17, controlando os injetores de óleo diesel 1 1 . 0 módulo eletrônico de controle de gás 16 e o módulo eletrônico de controle de diesel 17 podem se comunicar um com o outro de modo que o motor possa funcionar de maneira coordenada com uma mistura de óleo diesel e de gás.

[0039] A unidade de controle de motor 15 é adaptada para detectar um evento de abastecimento do tanque de gás.

[0040] A pressão dentro do tanque de gás 12 é medida peio sensor 21 e é memorizada, O evento de abastecimento do tanque de gás é identificado quando a unidade de controle de motor 15 detecta um aumento da pressão no tanque de gás depois de uma imobilização do veículo.

[0041 ] Logo depois do evento de abastecimento ser detectado, a unidade de controle de motor 15 compara o ruído de combustão captado peio sensor de detonação 20 com o ruído de combustão teórico esperado para esse sensor.

[0042] O ruído de combustão captado pelo sensor de detonação 20 é o ruído de combustão real que se pode medir no motor, na área do sensor 20.

[0043] O ruído de combustão teórico esperado para o sensor de detonação 20 é uma previsão de ruído de combustão que é obtida usando uma operação de cálculo computacional.

[0044] Essa operação de cálculo computacional pode utilizar, por exemplo, um modelo computacional do motor. Uma unidade de controle de motor 15 usual dispõe de vários modelos matemáticos para o motor de combustão. Considerando-se que as variáveis de entrada do motor são conhecidas, é possível usar a modelagem computacional para fazer uma predição do ruído de combustão esperado no motor, na vizinhança do sensor 20. As variáveis de entrada são dadas pelos diferentes sensores do motor e são, por exemplo e entre outros, a quantidade de combustível injetado, a qualidade da mistura ar~combustívei, a temperatura do líquido de arrefecimento, a rotação e o torque do motor, a pressão e a temperatura nos condutos de admissão e escape, etc. [0045] A operação de cálculo computacional pode também utilizar um mapa de controle de motor, com duas dimensões ou mais.

[0046] A comparação permite determinar o desvio entre o ruído de combustão captado pelo sensor 20 e o ruído de combustão teórico esperado para esse sensor. Esse desvio é determinado logo depois do abastecimento em gás e é, portanto, correlacionável com a mudança de qualidade de gás.

[0047] A mudança de qualidade de gás é devido ao fato que a temperatura de autoignição do mesmo varia em função de sua composição.

[0048] Uma das causas de mudança de qualidade do gás natural é a presença variável de hidrocarbonetos pesados, tais como butano, propano ou etano, junto com o metano. A presença dos hidrocarbonetos pesados reduz a temperatura de autoignição da mistura ar-combustível na câmara de combustão gerando um suplemento de ruído de combustão. Como consequência, para uma mesma quantidade de energia, a combustão dos hidrocarbonetos pesados aumenta a média do ruído de combustão e aumenta a quantidade de vezes em que o limite considerado como uma detonação é ultrapassado.

[0049] Outra causa de mudança de qualidade do gás natural é a presença variável de gases inertes, tais como dióxido de carbono ou nitrogénio, junto com o metano. Os gases inertes não participam da combustão. Portanto, um aumento do teor de gases inertes requer uma menor quantidade de ar para a sua combustão resultando em valores de lambda mais altos medidos peio sensor de oxigénio (sonda lambda).

[0050] Considerando este desvio entre o ruído de combustão captado pelo sensor 20 e o ruído de combustão teórico esperado para esse sensor, e considerando a relação entre o desvio e a composição do gás natural, a unidade de controle de motor 15 determina urna classe de qualidade para o gás natural. Essa classificação pode ser contínua ou descontínua. Se for contínua, um índice numeral é atribuído ao gás classificado, esse índice numeral provindo de uma escala analógica. Se a classificação for descontínua, uma categoria é atribuída ao gás classificado, essa categoria provinda de um conjunto finito de categorias. [0051 ] O processo que leva à classificação do gás natural é ilustrado na figura 2. O motor é esquematizado na parte de baixo da figura: a câmara de combustão 3 está entre um fluxo de entrada 22 (os gases de admissão) e um fluxo de saída 23 (os gases de escape). Na primeira etapa S1 , os dados disponíveis sobre o estado do motor são usados na operação de cálculo computacional. Neste exemplo, todas as informações dos sensores do motor são entradas como dados iniciais em um modelo computacional do motor.

[0052] Na etapa S2, os dados são processados no modelo computacional para a obtenção, na etapa S3, do ruído de combustão teórico esperado para o sensor de detonação 20.

[0053] Na etapa S4, o ruído de combustão captado pelo sensor de detonação 20 é comparado com o ruído de combustão teórico esperado para esse sensor.

[0054] Na etapa S5, o gás natural específico que está alimentando o motor é classificado.

[0055] A unidade de controle de motor 15 usa essa classificação do gás natural para aplicar uma revisão pelo controle do motor, ou seja, a unidade de controle de motor 15 vai usar uma calibração diferente em função da composição do gás natural. A programação padrão da unidade de controle de motor 15 é adaptada para uma composição de referência do gás natural. Quando a composição do gás natural muda, a programação da unidade de controle do motor também muda, neste exemplo, para permanecer ótima. Para esse fim, a unidade de controle de motor 15 aplica uma revisão ao controle do motor que pode ser uma correção dos parâmetros de controle de motor, por exemplo, a aplicação de um coeficiente de correção que modifica a quantidade de combustível injetado ou o padrão de injeção, esse coeficiente dependendo da classificação do gás.

[0056] A revisão feita pelo controle do motor pode ser também a aplicação de um mapa de controle de motor ligado à classe de qualidade do gás natural. Por exemplo, o mapa de injeção padrão pode ser trocado por um mapa de injeção ligado à classificação do gás natural. A unidade de controle de motor 15 dispõe, nesse exemplo, de vários mapas de injeção e vai selecionar, com a ajuda da classificação do gás, um desses mapas como o mapa mais adaptado para o gás natural específico que está alimentando o motor.

[0057] Um mapa de injeção usual determina a quantidade de combustível a injetar e o momento de realizar a injeção, de modo que todos os pontos de funcionamento do motor estejam abaixo do limite de detonação. Depois de um evento de abastecimento, a unidade de controle de motor 15 pode detectar, a partir do ruído de combustão captado pelo sensor de detonação 20, por exemplo, que a média do ruído de combustão está acima do limite de detonação. Nesse caso, a unidade de controle de motor troca o mapa de injeção por outro mais adaptado à classe de qualidade do gás natural, de modo que todos os pontos de funcionamento do motor estejam abaixo do limite de detonação, com este novo combustível.

[0058] O mapa de injeção deste exemplo é um gráfico tridimensional que determina uma quantidade de combustível a ser injetada em função da rotação do motor e da demanda de torque.

[0059] Opcionalmente, o processo pode ser completado com o uso do sensor lambda 19 para a detecção da quantidade de gás inerte presente no gás natural, com base na concentração de oxigénio na mistura ar- combustívei. As variações de densidade e de estequiometria do gás natural podem ser identificadas através da medição da concentração de oxigénio nos gases de escape após o abastecimento do veículo. O sensor lambda 19 pode ser assim utilizado para confirmar ou afinar a classificação do gás natural, dando mais informações à unidade de controle de motor 15 para interpretar o desvio entre o ruído de combustão captado pelo sensor de detonação 20 e o ruído de combustão teórico esperado para esse sensor.

[0060] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente peio teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.