ES2213313T3

ES2213313T3 - Procedimiento para determinar el consumo de combustible o el estado de funcionamiento de motores de combustion interna.

Info

Publication number: ES2213313T3
Application number: ES99110535T
Authority: ES
Inventors: Reinhard Ing. Grabher; Thomas Dipl.-Phys Ing. Flauger; Karl-Heinz Feierle
Original assignee: Krautler GmbH and Co
Current assignee: Krautler GmbH and Co
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2004-08-16
Anticipated expiration: 2019-06-01
Also published as: DK0962750T3; PT962750E; ATE256280T1; ATA97398A; AT406615B; US6301958B1; EP0962750A1; DE59907990D1; EP0962750B1

Abstract

EL PROCEDIMIENTO SIRVE PARA LA DETERMINACION DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLE O DEL ESTADO DE OPERACION DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA CON UNA BOMBA DE INYECCION DE COMBUSTIBLE, ESPECIALMENTE EN MOTORES DIESEL, DONDE EN UNA CONDUCCION DE AFLUENCIA (3) QUE UNE UN RECIPIENTE DE RESERVA DE COMBUSTIBLE (4) Y LA BOMBA DE INYECCION DE COMBUSTIBLE (2) Y UNA CONDUCCION DE RETORNO (5), QUE GUIA A PARTIR DE LA BOMBA DE INYECCION DE COMBUSTIBLE (2) HACIA EL RECIPIENTE DE RESERVA DE COMBUSTIBLE (4), SE HA PREVISTO RESPECTIVAMENTE UN APARATO DE MEDICION (6,7) QUE REGISTRA EL VOLUMEN DE COMBUSTIBLE CIRCULANTE Y DISPONE RESPECTIVAMENTE DE UN TRANSMISOR DE SEÑAL O SENSOR (8,9). CADA APARATO DE MEDICION (6,7) SUMINISTRA SEÑALES Y EVENTUALMENTE LOS APARATOS DE MEDICION (6,7) ESTAN COORDINADOS CON ETAPAS DE CONFORMACION DE SEÑAL Y/O IGUALACION DE SEÑAL. AL MENOS EN LA CONDUCCION DE RETORNO (5) SE UTILIZA AL MENOS UN APARATO DE MEDICION (7) CON AL MENOS DOS TRANSMISORES DE SEÑAL O SENSORES (8,9) PARA SUMINISTRO DESEÑALES DEPENDIENTE DE LA DIRECCION DE CORRIENTE. LAS SEÑALES OBTENIDAS A PARTIR DE LAS DIRECCIONES DE CORRIENTE SE GUIAN A UN SELECTOR DE SEÑAL (12,13). LAS SEÑALES OBTENIDAS A PARTIR DE LAS MISMAS DIRECCIONES DE CORRIENTE RESPECTIVAS SE SUMAN Y A CONTINUACION LAS SEÑALES OBTENIDAS A PARTIR DE UNA DIRECCION DE CORRIENTE Y LAS SEÑALES OBTENIDAS A PARTIR DE OTRA DIRECCION DE CORRIENTE SE RESTAN UNA DE OTRA. LA DIFERENCIA DE SEÑAL O LA SUMA DE SEÑAL SE UTILIZA COMO INDICACION O CONTADO DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE. COMO APARATO DE MEDICION (6,7) SE UTILIZA UN MEDIDOR DE VOLUMEN DE DESPLAZAMIENTO DE HUSILLO ROSCADO CON AL MENOS DOS SENSORES (8,9) DISPUESTOS ALTERNADAMENTE UNO CON OTRO.

Description

Procedimiento para determinar el consumo de combustible o el estado de funcionamiento de motores de combustión interna.

La invención se refiere a un procedimiento para determinar el consumo de combustible o el estado de funcionamiento en o de motores de carburante con una bomba de inyección de carburante según las características del preámbulo de la reivindicación 1.

En los procedimientos utilizados hasta ahora, y por lo tanto ya conocidos, se sumaban los impulsos suministrados por los aparatos de medida, eventualmente se calibraban y se reformaban, y después se utilizaba la suma de esos impulsos para recuento e indicación del consumo de combustible. Si a continuación, para el control de la precisión de medida, se comparaba el contenido efectivo del depósito de combustible con los valores obtenidos por medio de la medición, en parte se constataban considerables discrepancias que hacían cuestionable la utilidad de una medición así. Estas discrepancias destacan en los siguientes casos:

-: En generadores diesel y en motores de vehículos, porque el contenido del depósito y el valor de medida no coinciden.

-: En generadores diesel durante la recepción y la puesta en funcionamiento, porque para el periodo de recepción se integra en el sistema de combustible un depósito con el que se pesa la cantidad de combustible. Entonces, junto con la densidad del carburante, se controla el consumo en cuanto a las propiedades garantizadas. En este caso también destacan las discrepancias del caudalómetro.

-: En los bancos de prueba, los valores de consumo difieren tanto de los valores teóricos calculados que simplemente no es creíble el resultado de la medición del consumo.

Ensayos e investigaciones intensos y de larga duración han demostrado que en los motores de combustión interna de alta potencia, en especial en grupos diesel cuyas bombas de inyección de combustible están configuradas como bombas de émbolo, en los conductos de combustible se generan ondas de presión y oscilaciones de presión de dimensiones considerables debido a las circunstancias constructivas y al modo de funcionamiento de tal bomba de émbolo. Estas ondas y oscilaciones de presión son en parte tan considerables y actúan de tal modo que el carburante en los conductos mencionados modifica su sentido de flujo en sí prefijado, es decir, refluye, en función de la frecuencia de esas ondas y oscilaciones, aunque sólo durante breve tiempo en cada caso. Las cantidades de carburante afectadas por ello no se pueden despreciar en los grupos de alto rendimiento durante todo el tiempo de funcionamiento del grupo cuando se trata de determinar con la mayor exactitud posible el consumo de carburante del grupo. Además, del consumo real de carburante y del sentido de flujo y la frecuencia del cambio de sentido del flujo se pueden sacar conclusiones sobre el estado de funcionamiento del motor de combustión interna.

En este contexto hay que mencionar el documento EP 0 490 709 A2, que muestra y describe un dispositivo para determinar el consumo de carburante. El dispositivo de medida posee aquí un caudalómetro de émbolo. En estos caudalómetros de émbolo, el movimiento de avance y retroceso del émbolo es una medida para el caudal. Al émbolo del caudalómetro de émbolo van unidos en esta construcción ya conocida imanes que, movidos por el émbolo, activan contactos de conmutación, en donde la frecuencia de la activación de los conmutadores sirve de medida para el caudal. Este tipo de medición no es suficientemente exacto, dado que el caudalómetro de émbolo no puede diferenciar en qué sentido fluye el medio que pasa a su través.

Por eso la misión y el objetivo de la invención consisten en seguir desarrollando el procedimiento de modo que se puedan obtener resultados de medida lo más exactos posible que tengan en cuenta las circunstancias en cuanto al consumo de carburante. Para solucionar esta misión, la invención propone aquellas medidas que son contenido y objeto de la parte caracterizante de la reivindicación 1. La producción de las pulsaciones de presión en el sistema de baja presión se describe en el informe "Cavitación de bombas de inyección, Proyecto nº 558, cuaderno 629, 1996, Frankfurt am Main" de Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. (FVV). Aquí se trata del desarrollo de amortiguadores para impedir los daños que la cavitación causa en la bomba de inyección. El trabajo de investigación no reconoce el efecto de la reversión del flujo.

De forma conveniente, como aparato de medida se utiliza un medidor volumétrico helicoidal con al menos dos sensores desplazados entre sí. Estos medidores volumétricos helicoidales se conocen, por ejemplo, por el documento AT 400 766 B. Pero también se pueden emplear medidores volumétricos helicoidales que como dispositivo impulsor utilizan una arandela dentada o de frenado dentellado, como se conoce en relación con el documento EP 0 572 621 B1, en donde en este caso se han previsto por cada dispositivo impulsor dos sensores desplazados en ángulo en el perímetro de la carcasa, de modo que se obtienen secuencias de impulsos desplazadas temporalmente entre sí, de cuyo transcurso se puede deducir el sentido de flujo correspondiente.

La invención se ilustra con detalle en el dibujo. Se muestran:

Fig. 1 el esquema del dispositivo de medida y

Fig. 2 una representación aumentada del campo indicador del contador.

Un grupo diesel 1 de alta potencia, por ejemplo un motor diesel, tiene una bomba de inyección de carburante 2 configurada como bomba de émbolo unida a través de un conducto de alimentación 3 a un depósito de carburante 4. El carburante suministrado a la bomba de inyección de carburante 2, pero no requerido por el cambio de los requisitos de potencia, se devuelve al depósito de carburante 4 a través del conducto de retorno 5. Tanto en el conducto de alimentación 3 como en el conducto de retorno 5 se ha previsto respectivamente un aparato de medida 6 ó 7 que capta el caudal del carburante. Ambos aparatos de medida están convenientemente configurados como medidores volumétricos helicoidales. Un medidor volumétrico helicoidal como los aquí utilizados se muestra y describe, por ejemplo, en el documento AT 400 766 B. Cada uno de estos aparatos de medida dispone de dos sensores 8 y 9 que responden al régimen de revoluciones de un husillo roscado, estando estos sensores 8 y 9 dispuestos de modo que, según el sentido de giro y eventualmente la velocidad de giro del husillo roscado, obtienen diferentes secuencias de impulsos. Por lo tanto, las secuencias de impulsos enviadas por los sensores 8 y 9 de los dos aparatos de medida 6 y 7 a los selectores de impulsos 12 y 13 a través de los conductos de unión 10 y 11 dependen del sentido de giro en cada caso, eventualmente de la velocidad de giro de un husillo roscado, y, por tanto, del sentido de flujo del aparato de medida. En el selector de impulsos 12 se tratan los impulsos que resultan del flujo y del eventual reflujo del carburante, en donde el número de impulsos aquí obtenido es una medida de la cantidad de carburante que realmente ha fluido hacia la bomba de carburante 2. En el selector de impulsos 13 se procede en consecuencia, de modo que aquí se obtiene un número de impulsos que corresponde al volumen de carburante que realmente ha refluido al depósito de carburante 4. En un aparato evaluador configurado como contador 14 se muestra entonces la cantidad de carburante que ha fluido hacia la bomba de carburante 2 y la cantidad de carburante que ha retornado al depósito de carburante 4, y además su diferencia y, eventualmente, la cantidad en función del tiempo.

Los impulsos se determinan en función del sentido de flujo. A pesar de los reflujos de carburante breves y periódicos debidos a la construcción, gracias a la medida propuesta se puede determinar el consumo real de carburante con alta precisión.

Gracias a la forma de trabajo, debida a la construcción, de la bomba de inyección de carburante configurada como bomba de émbolo, la mayor parte de la cantidad de carburante fluye en el sentido que indican las flechas en la fig. 1. Pero las oscilaciones de presión que se producen en los conductos 3 y 5 provocan una reversión breve y periódica del sentido de flujo del carburante. Las cantidades que refluyen por eso en grupos de gran potencia y largos periodos de funcionamiento no pueden falsear ya el resultado de la medición gracias a la medida según la invención, ya que estas cantidades que refluyen se pueden captar ahora y se tienen en cuenta en los indicadores.

También se pueden deducir los estados de funcionamiento y los riesgos a partir de la relación del caudal en el conducto de alimentación y en el de retorno a la unidad de consumo, así como de las variaciones de frecuencia de los sensores, que son una magnitud para las variaciones del caudal. Por eso, cuando el consumo se vuelve excesivo en relación con la rotación, se pueden producir presiones en el sistema de baja presión que descienden muy por debajo del valor umbral de aprox. 8 bar. Con ello aumenta el peligro de cavitaciones, que pueden dañar componentes del motor, por ejemplo los cantos de control de las bombas de inyección de émbolo. Si el caudal varía intensamente, la causa también puede ser una calidad del aceite inadmisiblemente mala. El aceite malo tiene una alta viscosidad, es más inerte y causa mayores impulsos de presión. Estos impulsos de presión pueden causar de nuevo cavitación o solicitar componentes de forma puramente mecánica. Además sucede que las válvulas de mantenimiento de presión en el sistema de baja presión están mal ajustadas. En el sistema de baja presión, por un lado, debe imperar una cierta presión del sistema para garantizar el llenado de las cámaras de trasporte de las bombas de inyección y, por otro lado, la depresión ayuda al flujo del combustible. En caso de ajuste erróneo se puede producir una reversión del sentido de flujo no sólo breve, sino también permanente. Entonces a la bomba de inyección se le priva del combustible no filtrado del conducto de reflujo. Este comportamiento se puede controlar mediante la medición del flujo en el avance y el retorno. En conjunto, cuando el flujo se interpreta en el sentido antes descrito, el sistema no sólo se puede emplear como sistema medidor de caudal, sino también como sistema de alarma. Los valores de medida obtenidos también sirven, por tanto, para valorar el estado de funcionamiento. De estos datos también se puede reconocer que eventualmente hay que mantener y reparar la instalación.

En el ejemplo de ejecución mostrado en la fig. 1, tanto en el conducto de alimentación 3 como también en el conducto de retorno 5 están dispuestos respectivamente los aparatos de medida 6 y 7, que en cada caso presentan dos generadores de señal o sensores 8 y 9. La invención también implica utilizar exclusivamente aparatos de medida de este modelo en el conducto de retorno 5, y en el conducto de alimentación 3 aquellos aparatos que sólo disponen de un generador de señal o sensor. También con un dispositivo así se pueden determinar datos mecánicos importantes. En la descripción de la figura se hablaba de impulsos. El concepto de impulso se debe entender de modo totalmente general en el sentido de señal. Estas señales pueden tener formas y aspectos muy distintos. En la medida en que sean detectables en función del sentido de avance, se pueden utilizar para la finalidad de empleo descrita.

Leyendas correspondientes a las cifras de referencia

1: grupo diesel

2: bomba de inyección de carburante

3: conducto de alimentación

4: depósito de carburante

5: conducto de retorno

6: aparato de medida - medidor volumétrico helicoidal

7: aparato de medida - medidor volumétrico helicoidal

8: sensor

9: sensor

10: conducto de unión

11: conducto de unión

12: selector de impulsos

13: selector de impulsos

14: contador.

Claims

1. Procedimiento para determinar el consumo de carburante o el estado de funcionamiento de motores de combustión interna con una bomba de inyección de carburante, en especial en motores diesel, en donde se han previsto, en un conducto de alimentación (3) que une el depósito de carburante (4) y la bomba de inyección de carburante (2) y en un conducto de retorno (5) que va desde la bomba de inyección de carburante (2) hasta el depósito de carburante (4), sendos aparatos de medida (6, 7) que captan el caudal de carburante, con sendos generadores de señales o sensores (8, 9), y cada aparato de medida (6, 7) suministra señales y eventualmente tiene asignadas etapas de ajuste y/o transformación de señales, caracterizado porque al menos en el conducto de retorno (5) se utiliza un aparato de medida (7) con al menos dos generadores de señales o sensores (8, 9) para emitir señales en función del sentido de flujo, y porque las señales obtenidas a partir de ambos sentidos de flujo se envían a un selector de señales (12, 13), porque las señales obtenidas de ambos sentidos de flujo se suman y a continuación las señales obtenidas de uno de los sentidos de flujo y las del otro sentido de flujo se restan una de otra, y la suma o la diferencia de señales así obtenida se utiliza para el recuento o la indicación del consumo de carburante.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque tanto el conducto de retorno (5) como también el conducto de alimentación (3) tienen asignados sendos aparatos de medida (6, 7), cada uno con al menos dos generadores de señal o sensores (8, 9).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque como aparato de medida (6, 7) se emplea un medidor volumétrico helicoidal con al menos dos sensores (8, 9) en posición recíprocamente desplazada.