ES2223525T3 - Procedimiento para poner en funcionamiento un motor de combustion interna. - Google Patents
Procedimiento para poner en funcionamiento un motor de combustion interna.Info
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Abstract
Procedimiento para poner en funcionamiento un motor (1) de combustión interna, especialmente de un automóvil, en el que, durante una fase de compresión, en un primer modo de funcionamiento, y durante una fase de admisión, en un segundo modo de funcionamiento, se inyecta combustible directamente en una cámara (4) de combustión delimitada por un pistón (2), y en el que se inflama el combustible inyectado en la cámara (4) de combustión, caracterizado porque se determina un primer ángulo (W1) de terminación anormal para la inyección, ángulo dependiente de la presión ejercida en el combustible a inyectar y de la presión en la cámara (3) de combustión, porque se determina un segundo ángulo (W2) de terminación anormal para la inyección, ángulo dependiente del ángulo (ZW) de encendido, y porque el primero de los dos ángulos (W1, W2) de terminación anormal se compara (29) con el ángulo (KW_akt) de giro actual del cigüeñal (14).
Description
Procedimiento para poner en funcionamiento un
motor de combustión interna.
La invención se refiere a un procedimiento para
poner en funcionamiento un motor de combustión interna,
especialmente de un automóvil, en el que, durante una fase de
compresión en un primer modo de funcionamiento y durante una fase de
admisión en un segundo modo de funcionamiento, se inyecta
combustible directamente en una cámara de combustión delimitada por
un pistón, y en el que se inflama el combustible inyectado en la
cámara de combustión. Además, la invención se refiere a un motor de
combustión interna, especialmente para un automóvil, con una
válvula de inyección con la que, durante una fase de compresión en
un primer modo de funcionamiento y durante una fase de admisión en
un segundo modo de funcionamiento, puede inyectarse el combustible
directamente en una cámara de combustión delimitada por un pistón,
con una bujía de encendido con la que puede inflamarse el
combustible inyectado en la cámara de combustión, y con un
controlador con el que pueden controlarse la válvula de inyección y
la bujía de encendido.
Según el documento DE 197 39 786 A, se activa una
combustión homogénea o por turnos, según las condiciones de
funcionamiento, mediante la inyección directa durante el ciclo de
admisión o durante la compresión, además, la inyección se termina
siempre según el programa antes de que la presión de la cámara de
combustión sobrepase la presión de inyección y antes de que tenga
lugar el encendido mediante la bujía 6 de encendido. Además se fija
un ángulo final de inyección, que se ha determinado evidentemente a
partir de los ángulos de encendido fijados anteriormente, asociado
a los estados de funcionamiento y a la presión de la cámara de
combustión (calculada o medida).
Este tipo de sistemas para la inyección directa
de combustible en la cámara de combustión de un motor de combustión
interna son conocidos de forma general. En este caso se diferencia
un denominado funcionamiento por turnos, como primer modo de
funcionamiento, y un denominado funcionamiento homogéneo, como
segundo modo de funcionamiento. El funcionamiento por turnos se
utiliza especialmente en el caso de cargas menores, mientras que el
funcionamiento homogéneo se aplica en el caso de cargas mayores que
se presentan en el motor de combustión interna.
En el funcionamiento por turnos, el combustible
se inyecta durante la fase de compresión del motor de combustión
interna en la cámara de combustión, y allí, concretamente, en la
proximidad directa de una bujía de encendido. Esto tiene como
consecuencia que ya no puede tener lugar ninguna distribución
uniforme del combustible en la cámara de combustión. La ventaja del
funcionamiento por turnos consiste en que con una masa de
combustible muy reducida pueden llevarse a cabo las cargas menores
que se presentan del motor de combustión interna. No obstante, no
puede ejecutarse cargas mayores mediante el funcionamiento por
turnos. En el funcionamiento homogéneo previsto para este tipo de
cargas mayores, el combustible se inyecta durante la fase de
admisión del motor de combustión interna, de tal manera que aún
puede tener lugar sin más una turbulencia y, con ello, una
distribución del combustible en la cámara de combustión. En este
sentido, el funcionamiento homogéneo corresponde aproximadamente al
modo de funcionamiento de los motores de combustión interna, en los
que de manera convencional se inyecta combustible en el tubo de
admisión.
En los dos modos de funcionamiento, es decir, en
el funcionamiento por turnos y en el funcionamiento homogéneo, el
ángulo de inyección y la duración de la inyección del combustible a
inyectar se controlan y / o regulan por un controlador a un valor
óptimo en función de una pluralidad de parámetros con vistas al
ahorro de combustible, la reducción de sustancias contaminantes y
similares. Este control y / o regulación garantiza además que, en
condiciones de funcionamiento normales, la válvula de inyección
esté cerrada cuando se inflama el combustible inyectado.
Sin embargo, es posible que estas condiciones
normales ya no se den, por ejemplo, debido a un funcionamiento
defectuoso. Así, es posible que la bomba de alta presión esté
dañada, de tal manera que el combustible tan sólo puede inyectarse
en la cámara de combustión por medio de la válvula de inyección con
la presión del conducto generada por la bomba eléctrica de
combustible.
En este caso existe el riesgo de que la válvula
de inyección esté abierta aún cuando tenga lugar la inflamación del
combustible. Esto conduciría a un deterioro de la válvula de
inyección.
La tarea de la invención es crear un
procedimiento para poner en funcionamiento un motor de combustión
interna con el que sea posible un funcionamiento sin problemas del
motor de combustión interna.
En el caso de un procedimiento del tipo citado al
principio o en el caso de un motor de combustión interna del tipo
citado al principio, esta tarea se soluciona según la invención
mediante las características según la reivindicación 1 ó 7.
De esta manera se garantiza que la válvula de
inyección esté cerrada en cualquier caso cuando el combustible se
inflama mediante la bujía de encendido. Con ello, se impide de
forma segura una coquización antes de tiempo en la válvula de
inyección. Con ello se aumenta considerablemente la capacidad
funcional y la vida útil de la válvula de inyección.
En el caso de un perfeccionamiento ventajoso de
la invención en el que se determina la presión ejercida en el
combustible a inyectar, se determina la presión existente en la
cámara de combustión y, entonces se termina la inyección del
combustible en cualquier estado de funcionamiento del motor de
combustión interna antes de que o en cuanto la presión de la cámara
de combustión sea mayor que la presión ejercida en el
combustible.
La válvula de inyección se cierra a más tardar en
el momento en el que la presión de la cámara de combustión es mayor
que la presión ejercida en el combustible. De esta manera se
consigue que no pueda insuflarse de nuevo en la válvula de
inyección ninguna mezcla de aire / combustible que proceda de la
cámara de combustión. Con ello se mantiene la capacidad funcional
del sistema de preparación de combustible y se evita un fallo o
similar del motor de combustión interna.
Es especialmente ventajoso que el primero de los
dos ángulos de terminación anormal se compare con el ángulo de giro
actual del cigüeñal y que se cierre una válvula de inyección
abierta en cuanto el ángulo de giro actual del cigüeñal sea mayor o
igual que el primer ángulo de terminación anormal seleccionado. De
esta manera se garantiza en cualquier caso que ninguna válvula de
inyección está abierta aún cuando el combustible inyectado se
inflama en la cámara de combustión o cuando la presión de la cámara
de combustión es mayor que la presión que actúa en el
combustible.
Una configuración ventajosa de la invención está
caracterizada por la repetición continua del procedimiento según la
invención en intervalos temporales o distancias angulares
especialmente iguales. Con ello se garantiza que el procedimiento
se realiza de forma completamente independiente de todos los
estados de funcionamiento del motor de combustión interna, de tal
manera que en cualquier estado de funcionamiento está garantizado
que no tiene lugar ningún deterioro de las válvulas de
inyección.
De especial importancia es la realización del
procedimiento según la invención en forma de un medio de control
eléctrico según la reivindicación 6. En este caso, en el medio de
almacenamiento eléctrico está almacenado un programa que puede
ejecutarse en un ordenador, especialmente en un microprocesador, y
es apropiado para la realización del procedimiento según la
invención. Por consiguiente, en este caso, la invención se realiza
mediante un programa almacenado en el medio de almacenamiento
eléctrico, de tal manera que este medio de almacenamiento dotado
con el programa representa la invención de la misma manera que el
procedimiento para cuya realización es apropiado el programa.
La figura 1 muestra un diagrama funcional
esquemático de un ejemplo de realización de un motor de combustión
interna, según la invención, de un automóvil y
la figura 2 muestra un diagrama funcional
esquemático de un ejemplo de realización de un procedimiento según
la invención para poner en funcionamiento el motor de combustión
interna de la figura 1.
En la figura 1 se muestra un motor 1 de
combustión interna en el que un pistón 2 puede realizar un
movimiento de vaivén en un cilindro 3. El cilindro 3 está dotado
con una cámara 4 de combustión a la que están conectados un tubo 6
de admisión y un tubo 7 de escape por medio de válvulas 5. Además, a
la cámara 4 de combustión están asociadas una válvula 8 de inyección
que puede activarse con una señal TI y una bujía 9 de encendido que
puede activarse con una señal ZW. El tubo 7 de escape puede estar
conectado con el tubo 6 de admisión por medio de un conducto 10 de
recirculación de los gases de escape y una válvula 11 de
recirculación de los gases de escape que puede controlarse con una
señal AGR.
El tubo 6 de admisión puede estar dotado con un
sensor 12 de masa de aire y el tubo 7 de escape puede estar dotado
con un sensor 13 Lambda.
El sensor 12 de masa de aire mide la masa de
oxígeno del aire fresco alimentado al tubo 6 de admisión y, en
función de ello, genera una señal LM. El sensor 13 Lambda mide el
contenido de oxígeno del gas de escape en el tubo 7 de escape y, en
función de ello, genera una señal \lambda.
En un primer modo de funcionamiento, el
funcionamiento por turnos del motor 1 de combustión interna, la
válvula 8 de inyección inyecta el combustible en la cámara 4 de
combustión durante una fase de compresión producida mediante el
pistón 2y, localmente, en la proximidad directa de una bujía 9 de
encendido y, temporalmente, directamente antes del punto muerto
superior del pistón 2. Entonces se inflama el combustible con ayuda
de la bujía 9 de encendido, de tal manera que el pistón 2 se
acciona en la fase de trabajo que sigue ahora gracias a la
expansión del combustible inflamado.
En un segundo modo de funcionamiento, el
funcionamiento homogéneo del motor 1 de combustión interna, la
válvula 8 de inyección inyecta el combustible en la cámara 4 de
combustión durante una fase de admisión producida mediante el
pistón 2. Mediante el aire aspirado al mismo tiempo se arremolina el
combustible inyectado y, con ello, se distribuye de forma
fundamentalmente uniforme en la cámara 4 de combustión. Después, la
mezcla de aire - combustible se comprime durante la fase de
compresión para que entonces la inflame la bujía 9 de encendido.
Gracias a la expansión del combustible inflamado se acciona el
pistón 2.
En el funcionamiento por turnos, así como también
en el funcionamiento homogéneo, mediante el pistón accionado se
hace girar un cigüeñal 14, accionándose en último término las
ruedas del automóvil por medio de este movimiento. Al cigüeñal 14
está asociado un sensor 15 del número de revoluciones que genera
una señal N en función del movimiento giratorio del cigüeñal 14.
En el funcionamiento por turnos y en el
funcionamiento homogéneo, el combustible se inyecta con una presión
alta en la cámara 4 de combustión por medio de la válvula 8 de
inyección. A tal fin están previstas una bomba eléctrica de
combustible y una bomba de alta presión, pudiendo accionarse esta
última por el motor 1 de combustión interna o por el motor
eléctrico. La bomba eléctrica de combustible eléctrica genera una
denominada presión EKP del conducto de como mínimo 3 bares y la
bomba de alta presión genera una presión HD del conducto de
aproximadamente 100 bares.
La masa de combustible que la válvula 8 de
inyección inyecta en la cámara 4 de combustión en el funcionamiento
por turnos y en el funcionamiento homogéneo, la controla y / o
regula un controlador 16, especialmente con vista a un consumo
reducido de combustible y / o a una producción de sustancias
contaminantes reducida. A tal fin, el controlador 16 está dotado con
un microprocesador que tiene almacenado en un medio de
almacenamiento, especialmente en una memoria de sólo lectura, un
programa que es apropiado para llevar a cabo el citado control y /
o la citada regulación.
El controlador 16 se alimenta con señales de
entrada que representan magnitudes de funcionamiento del motor de
combustión interna medidas mediante sensores. A modo de ejemplo, el
controlador 16 está conectado con el sensor 12 de masa de aire, el
sensor 13 Lambda y el sensor 15 del número de revoluciones. Además,
el controlador 16 está conectado con un sensor 17 del pedal del
acelerador que general una señal FP que indica la posición de un
pedal del acelerador que puede ser accionado por un conductor. El
controlador 16 genera señales de salida con las que, por medio de
actores, puede ejercerse una influencia sobre el comportamiento del
motor de combustión interna de acuerdo con el control deseado y / o
la regulación deseada. A modo de ejemplo, el controlador 16 está
conectado con la válvula 8 de inyección, la bujía 9 de encendido y
la válvula 11 de recirculación de los gases de escape y genera las
señales TI, ZW y AGR necesarias para su activación.
Con la señal TI se controla la inyección del
combustible a inyectar en la cámara de combustión. Esta inyección
se compone de un ángulo de inyección, en el que comienza la
inyección, y de la duración de la inyección, que fija la duración
temporal de la inyección. En el funcionamiento homogéneo, el
controlador 16 calcula el ángulo de inyección y la duración de la
inyección, en cada caso antes de la fase de admisión debido al
tiempo de cálculo necesario para ello. El controlador 16 basa este
cálculo en el estado de funcionamiento del motor de combustión
interna que se presenta en este momento, es decir, antes de la fase
de admisión.
En condiciones normales, el controlador 16
determina el ángulo de inyección y la duración de la inyección, de
tal manera que la válvula 8 de inyección ya está errada de nuevo
antes de que se inflame el combustible inyectado mediante la bujía
9 de encendido. Igualmente, el controlador 16 determina el ángulo
de inyección y la duración de la inyección de tal manera que la
válvula 8 de inyección ya está cerrada igualmente cuando la presión
en la cámara 4 de combustión, debido a la compresión mediante el
pistón 2, es mayor que la presión a la que se inyecta el
combustible en la cámara 4 de combustión por medio de la válvula 8
de inyección.
Sin embargo, es posible que estas condiciones
normales ya no se den, por ejemplo, debido a un funcionamiento
defectuoso. Así, es posible que la bomba de alta presión esté
dañada, de tal manera que el combustible tan sólo pueda inyectarse
en la cámara 4 de combustión por medio de la válvula 8 de inyección
con la presión EKP del conducto generada por la bomba eléctrica de
combustible. En este caso, el controlador 16 prolongaría
automáticamente la duración de la inyección, de tal manera que
existe el riesgo de que la válvula 8 de inyección esté abierta aún
cuando tenga lugar la inflamación del combustible. Esto conduciría
a un deterioro de la válvula 8 de inyección.
Para que se eviten de forma segura este tipo de
casos, el controlador 16 lleva a cabo el procedimiento, descrito a
continuación basándose en la figura 2, en todos los estados de
funcionamiento del motor 1 de combustión interna.
En función de una pluralidad de magnitudes 20 de
entrada se determina, mediante un modelo 21 de la presión de la
cámara de combustión, la presión de la cámara 4 de combustión del
motor 1 de combustión interna en función del ángulo de giro del
cigüeñal 14. En el caso de las magnitudes 20 de entrada, puede
tratarse de la presión en el tubo 6 de admisión, el número N de
revoluciones del motor 1 de combustión interna, la masa de
combustible a inyectar, la temperatura del aire aspirado, la
temperatura del motor 1 de combustión interna y / o de otras
magnitudes de funcionamiento del motor 1 de combustión interna.
De forma alternativa o complementaria, es posible
que a la cámara 4 de combustión esté asociado un sensor con el que
puede medirse la presión en la cámara 4 de combustión en función
del ángulo de giro del cigüeñal 14.
Con ayuda de un sensor se mide la presión con la
que las válvulas 8 de inyección inyectan el combustible en la
cámara 4 de combustión. Para ello, por ejemplo, un sensor de
presión puede estar asociado al acumulador de presión, el
denominado Common Rail (conducto común), por medio del cual están
conectadas entre sí las válvulas 8 de inyección del motor 1 de
combustión interna. Como resultado se dispone entonces de la
presión 22 del conducto.
En un bloque 23 de la figura 2 se determina el
ángulo W_p de giro del cigüeñal 14 en el que la presión de la
cámara de combustión determinada por el modelo 21 de la cámara de
combustión es igual a la presión 22 del conducto. A este ángulo W_p
de giro se le suma en un bloque 24 una distancia D_W_p de seguridad,
de tal manera que se obtiene un primer ángulo de terminación anormal
de la siguiente manera:
W1=W_p+D_W_p
El controlador 16 determina, tal como se ha
explicado, el ángulo ZW de encendido a partir de otras magnitudes
de funcionamiento del motor 1 de combustión interna. Este ángulo ZW
de avance se toma en un bloque 25 para sumarlo después a una
distancia D_ZW de seguridad en un bloque 26. Con esta distancia de
seguridad puede tenerse en cuenta la velocidad definitiva de
combustión del combustible inflamado. Especialmente, con ello puede
tenerse en cuenta que debido a la velocidad definitiva de
combustión todavía se dispone de un periodo definitivo hasta que el
frente de la llama alcanza la válvula 8 de inyección y con ello
pueda provocar un daño en la válvula 8 de inyección abierta. Con
ello, como segundo ángulo de terminación anormal se obtiene:
W2=ZW+D_ZW
Con un bloque 27 se selecciona el primero de los
dos ángulos W1 y W2 de terminación anormal. Un bloque 28 transmite
este primer ángulo como ángulo W_ABB de terminación anormal.
En un bloque 29 se comprueba si el ángulo KW_akt
actual de giro del cigüeñal 14 es igual o posterior al ángulo W_ABB
de terminación anormal. Si no es este el caso, entonces mediante un
bloque 30 se introduce un nuevo ángulo KW_akt de giro del cigüeñal
14 para repetir después la comparación el bloque 29. Este bucle de
los bloques 29 y 30 se realiza hasta que, en el bloque 29, el
ángulo KW_akt de giro actual sea igual o mayor que el ángulo W_ABB
de terminación anormal. En este caso se continúa el procedimiento
con el bloque 31.
En un bloque 32 se consulta el estado de la o las
válvulas 8 de inyección. Esto puede tener lugar mediante un sensor
o también con ayuda del controlador 16. Este estado se transmite
entonces desde el bloque 32 al bloque 31.
En el bloque 31 se consulta si la o las válvulas
8 de inyección están abiertas. Si es este el caso, entonces un
bloque 33 cierra inmediatamente la o las válvulas 8 de inyección.
Después se termina el procedimiento con el bloque 34. Si, por el
contrario, no está abierta ninguna válvula 8 de inyección, entonces
se termina el procedimiento inmediatamente con el bloque 34.
Tal como se ha mencionado, el procedimiento
descrito anteriormente se lleva a cabo en cualquier estado de
funcionamiento o en todos los estados de funcionamiento del motor 1
de combustión interna. El procedimiento es independiente del estado
de funcionamiento del motor 1 de combustión interna. Esto puede
conseguirse, por ejemplo, porque el procedimiento se lleva a cabo en
intervalos temporales predeterminados sin que se tenga en cuenta en
este caso el estado de funcionamiento del motor 1 de combustión
interna. Por consiguiente, el procedimiento se repite de forma
continua en todos los estados de funcionamiento. A este respecto,
los intervalos temporales entre los ciclos continuos individuales
son en especial aproximadamente iguales. En lugar de los intervalos
temporales iguales, también pueden estar previstas distancias
angulares iguales, por ejemplo, del cigüeñal 14.
El procedimiento descrito, con el que la
inyección de combustible en la cámara 4 de combustión se termina
antes de su inflamación, puede activarse o desactivarse
ventajosamente de forma encauzada. Con ello puede ahorrarse tiempo
de cálculo en el controlador 16. Igualmente, con ello puede tener
lugar, con el procedimiento desactivado, una inyección de
combustible durante la fase de trabajo del motor 1 de combustión
interna, con la que puede calentarse, por ejemplo, un
catalizador.
Claims (7)
1. Procedimiento para poner en funcionamiento un
motor (1) de combustión interna, especialmente de un automóvil, en
el que, durante una fase de compresión, en un primer modo de
funcionamiento, y durante una fase de admisión, en un segundo modo
de funcionamiento, se inyecta combustible directamente en una cámara
(4) de combustión delimitada por un pistón (2), y en el que se
inflama el combustible inyectado en la cámara (4) de combustión,
caracterizado porque se determina un primer ángulo (W1) de
terminación anormal para la inyección, ángulo dependiente de la
presión ejercida en el combustible a inyectar y de la presión en la
cámara (3) de combustión, porque se determina un segundo ángulo
(W2) de terminación anormal para la inyección, ángulo dependiente
del ángulo (ZW) de encendido, y porque el primero de los dos
ángulos (W1, W2) de terminación anormal se compara (29) con el
ángulo (KW_akt) de giro actual del cigüeñal (14).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el primer ángulo (W1) de terminación
anormal para la inyección se compone del ángulo (W_p) de giro del
cigüeñal (14), en el que la presión (21) en la cámara (4) de
combustión es igual o mayor que la presión (22) ejercida en el
combustible a inyectar, (presión del conducto), y de una distancia
(D_W_p) de seguridad.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el segundo ángulo (W2) de terminación
anormal para la inyección se compone del ángulo (ZW) de encendido y
de una distancia (D_ZW) de seguridad.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en cuanto el
ángulo (KW_akt) de giro actual del cigüeñal (14) sea igual o mayor
que el primer ángulo (W_ABB) de terminación anormal seleccionado, se
cierra una válvula (8) de inyección abierta (33).
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por su
repetición continua en intervalos temporales o distancias angulares
especialmente iguales.
6. Medio de control eléctrico, especialmente
memoria de sólo lectura, para la utilización en un procedimiento
según una de las reivindicaciones 1 a 5, para un controlador (16)
de un motor (1) de combustión interna, especialmente de un
automóvil, en el que está almacenado un programa que puede
ejecutarse en un ordenador, especialmente en un microprocesador, y
es apropiado para la realización de un procedimiento según una de
las reivindicaciones 1 a 5.
7. Motor (1) de combustión interna, especialmente
para un automóvil, con una válvula (8) de inyección, con la que,
durante una fase de compresión, en un primer modo de
funcionamiento, y durante una fase de admisión, en un segundo modo
de funcionamiento, puede inyectarse combustible directamente en una
cámara (4) de combustión delimitada por un pistón (2), con una
bujía (9) de encendido con la que puede inflamarse el combustible
inyectado en la cámara (4) de combustión, y con un controlador (16)
con el que pueden controlarse la válvula (8) de inyección y la
bujía (9) de encendido, caracterizado porque mediante el
controlador (16) se determina un primer ángulo (W1) de terminación
anormal para la inyección, ángulo dependiente de la presión
ejercida en el combustible a inyectar y de la presión de la cámara
(3) de combustión, porque mediante el controlador (16) se determina
un segundo ángulo (W2) de terminación anormal para la inyección,
ángulo dependiente del ángulo (ZW) de encendido, y porque mediante
el controlador (16) se compara (29) el primero de los dos ángulos
(W1, W2) de terminación anormal con el ángulo (KW_akt) de giro
actual del cigüeñal (14).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19916525 | 1999-04-13 | ||
| DE19916525A DE19916525A1 (de) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
Publications (1)
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