ES2234799T3 - Sistema de inyeccion de gas, particularmente de metano, para motores de combustion interna, y valvula reguladora de presion comprendida en dicho sistema. - Google Patents
Sistema de inyeccion de gas, particularmente de metano, para motores de combustion interna, y valvula reguladora de presion comprendida en dicho sistema.Info
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Abstract
Sistema de inyección de gas, particularmente de metano, para un motor de combustión interna, que comprende: - una pluralidad de inyectores controlados electromagnéticamente (2) asociados a los diversos cilindros del motor, - un colector de distribución (4), o rampa que comunica con dichos inyectores (2), - un depósito (5) que alimenta el colector de distribución (4), en el que se acumula el gas a presión, - una válvula reguladora de presión (7) interpuesta en la conexión entre el depósito (5) y dicho colector de distribución (4), y - una unidad de control electrónico (6) instalada para el control de los inyectores (2) y para el control del tiempo de apertura para dosificar la cantidad de gas inyectado en cada cilindro según las condiciones de funcionamiento del motor, en el que dicho sistema comprende también unos medios (6, 7) para la regulación de la presión del gas en el colector de distribución (4). en el que dichos medios de regulación comprenden: - un actuador electromagnético (W,20, 21) que controla dicha válvula reguladora de presión (7), - un sensor (8) de la presión en el colector de distribución (4), adaptado para enviar una señal eléctrica indicativa de dicha presión a la unidad de control electrónico (6), - un sensor (9) de la presión en el gas en el conducto de alimentación de gas (10) entre el depósito (5) y la válvula reguladora de presión (7), adaptado para enviar una señal eléctrica indicativa de dicha presión a la unidad de control electrónico.
Description
Sistema de inyección de gas, particularmente de
metano, para motores de combustión interna, y válvula reguladora de
presión comprendida en dicho sistema.
La presente invención se refiere a unos sistemas
de inyección de gas, particularmente de metano, para motores de
combustión interna, del tipo que comprende:
una pluralidad de inyectores controlados
electromagnéticamente asociados a los distintos cilindros del
motor,
un colector de distribución, que comunica con
dichos inyectores,
un depósito de alimentación del colector de
distribución, en el que se acumula el gas a presión,
una válvula reguladora de presión interpuesta en
la conexión entre el depósito y dicho colector de distribución,
y
una unidad de control electrónico instalada para
el control de los inyectores y del tiempo de apertura para la
dosificación del gas inyectado en cada cilindro según las
condiciones de funcionamiento del motor.
Los sistemas de inyección de metano del tipo
referido se han propuesto recientemente para sustituir a los
sistemas más tradicionales que utilizan dispositivos de distribución
para la dosificación del metano que debe mezclarse con el aire para
alimentar el motor, según una disposición que es similar a la del
carburador de gasolina normal. Estas soluciones más tradicionales no
son aceptables, puesto que no resultan apropiadas para funcionar
conjuntamente con un sistema de control electrónico que
particularmente es capaz de controlar la dosificación de acuerdo con
la composición de los gases de escape detectada por un sensor
lambda. Por este motivo, el solicitante ha propuesto previamente
(véase la patente europea EP 0 801 223) un sistema de inyección de
metano para motores de combustión interna que comprende una
pluralidad de inyectores controlados electromagnéticamente que son
activados mediante una unidad de control electrónico para la
dosificación de la cantidad de gas inyectado en cada cilindro según
las condiciones de funcionamiento del motor.
En los sistemas de inyección de metano propuestos
hasta la fecha, la dosificación del metano en los cilindros del
motor se obtiene variando el tiempo de apertura de los inyectores
según los diversos parámetros funcionales del motor, tal como la
posición del pedal del acelerador, la velocidad de revoluciones del
motor, la temperatura ambiente, la altitud (que afecta a la cantidad
de aire aspirada por el motor), etc. El tiempo de apertura de los
inyectores es el único parámetro que puede utilizarse para la
dosificación del metano, puesto que la presión del metano en el
colector de distribución es prácticamente constante.
Además, en dichos sistemas conocidos, la válvula
reguladora de presión interpuesta entre el depósito de metano y el
colector de distribución presenta sustancialmente un componente
autónomo, que comprende un paso restringido y un mecanismo de
membrana que regula dicho paso. Sin embargo, los sistemas
configurados de esta forma no son satisfactorios en las situaciones
transitorias de funcionamiento del motor. Concretamente, los
sistemas no son capaces de mantener la presión corriente abajo de la
válvula en un valor predeterminado, que sea prácticamente constante,
en el caso de variaciones dinámicas en el flujo de metano, como por
ejemplo en el caso de una brusca aceleración del motor. Además, los
sistemas sólo pueden funcionar con un único valor predeterminado de
la presión que debe crearse en el colector de distribución. En
realidad, el funcionamiento del motor presenta una carga dinámica
muy elevada que origina variaciones de carga del metano, incluso
para proporciones comprendidas entre 1:30 y 1:40. La válvula
reguladora de presión está diseñada normalmente sobre la base de un
compromiso entre las necesidades existentes en condiciones de carga
extrema del motor. Ello es debido a que una válvula reguladora de
presión con un paso excesivamente reducido puede ser óptima cuando
el motor se encuentra funcionando al ralentí pero no proporcionará
la respuesta rápida adecuada cuando la carga del motor aumenta
rápidamente, como es el caso de una aceleración brusca. Por otra
parte, si el paso de la válvula reguladora de presión es
relativamente amplio, el sistema responderá bien ante altas cargas
del motor pero no será capaz de asegurar una precisa dosificación
ante bajas cargas. Un sistema de inyección de gas como se expone en
la parte caracterizadora de la reivindicación 1 se da a conocer por
el documento US-A-5 329 908 pero no
puede proporcionar una dosificación precisa.
El objetivo de la presente invención es obviar
dichos inconvenientes, estableciendo un sistema que es capaz de
asegurar una dosificación del gas precisa en todas las condiciones
de funcionamiento del motor y, particularmente, en el caso de
variaciones rápidas del flujo de gas determinadas por cambios
bruscos en la carga del motor.
Para alcanzar este objetivo, el sistema según la
invención se caracteriza con respecto a los sistemas conocidos
principalmente porque comprende unos medios para regular la presión
del gas en el colector de distribución.
Más exactamente, dichos medios de regulación
comprenden:
un actuador electromagnético que controla dicha
válvula reguladora de presión,
un sensor de presión en el colector de
distribución, dispuesto para enviar una señal eléctrica indicativa
de dicha presión a la unidad de control electrónico,
un sensor de la presión del gas en el conducto de
alimentación entre el depósito y la válvula reguladora de presión,
dispuesto para enviar una señal eléctrica indicativa de dicha
presión a la unidad de control electrónico,
unos medios de memoria asociados a dicha unidad
de control electrónico que comprenden unas aplicaciones de los
valores de presión teóricos predeterminados que deben crearse en el
colector de distribución según las variaciones de los parámetros de
funcionamiento del motor,
estando programada dicha unidad de control
electrónico para controlar el actuador electromagnético de la
válvula reguladora de presión de acuerdo con la señales de salida de
los sensores de la presión en el colector de distribución y de la
presión en el conducto corriente arriba de la válvula reguladora de
presión, con el fin de obtener una presión en el colector de
distribución que sea sustancialmente igual al valor teórico
predeterminado que la unidad de control obtiene de dichos medios de
memoria según el valor de uno o más parámetros de funcionamiento del
motor.
Gracias a las características mencionadas, el
sistema según la presente invención es capaz , por tanto, de
asegurar la dosificación precisa del gas en los cilindros del motor
en cualquiera de las condiciones de funcionamiento del mismo. Desde
un punto de vista práctico, la variación de la presión en el
colector de distribución puede alcanzar, por ejemplo, proporciones
comprendidas entre 1:3 y superiores, con un valor mínimo de la
presión de, por ejemplo, 3 bar y un valor máximo igual a 9 bar
aproximadamente. Gracias a la posibilidad de regular el valor de la
presión en el colector de distribución, el sistema es capaz de
gobernar cualquiera de las condiciones estáticas o dinámicas de
funcionamiento del motor.
Dicha válvula reguladora de presión presenta,
según la invención, un asiento de válvula y una clavija de cierre
que puede desplazarse entre una posición cerrada, en la que la
clavija de cierre está en contacto con el asiento de válvula y una
posición abierta, en la cual se forma una restricción entre la
clavija de cierre y el asiento de válvula poniendo una abertura de
entrada que comunica con el conducto que procede del depósito en
comunicación con una abertura de salida que comunica con el conducto
que procede el colector de distribución. Una característica
importante de la invención consiste en que dicha unidad de control
está regulada de forma que controla un cambio periódico de posición
de la válvula reguladora de presión entre dichas posiciones cerrada
y abierta, con una frecuencia predeterminada. Dicho de otro modo,
alternativamente, para variar progresiva y continuamente el paso de
la válvula reguladora de presión según la señal de control eléctrica
enviada a la misma, la regulación de la presión existente en el
colector de distribución también puede obtenerse con al apertura y
cierre de la válvula con una frecuencia constante. En este caso, la
regulación de la válvula se obtiene variando el ciclo de
funcionamiento de la válvula, es decir, variando la relación entre
el tiempo de apertura y el periodo total en cada ciclo de apertura y
cierre de la válvula según la presión corriente arriba y corriente
abajo de la válvula y según las condiciones de funcionamiento del
motor, y particularmente las condiciones de carga estática y
dinámica del motor.
Según una característica adicional de la
invención, dicha frecuencia predeterminada se escoge sustancialmente
igual a la frecuencia según la cual se activa uno cualquiera de los
inyectores del sistema. La apertura de la válvula reguladora de
presión se sincroniza y temporiza de antemano con respecto a la
activación de los inyectores, de tal manera que dicha válvula se
abre antes de la activación de un inyector del sistema. De este
modo, la válvula reguladora de presión actúa también como válvula
predosificadora, desempeñando una importante función de dosificación
previa del combustible inmediatamente antes de ser inyectado en los
cilindros del motor a través del correspondiente inyector.
Gracias al procedimiento para la regulación de
presión que se ha descrito, puede utilizarse una válvula con una
sección de paso relativamente alta, asegurando en todo caso
precisión y prontitud de funcionamiento en todas las condiciones de
trabajo. Además, el control intermitente de la válvula reguladora de
presión que se ha descrito asegura un sistema más seguro de control
de la presión en el colector que se deriva de la capacidad de
dosificación previa del combustible, como se ha indicado
anteriormente, antes de que sea inyectado en los cilindros del
motor.
Adicionalmente, dicha unidad de control
electrónico puede disponerse para que introduzca dicha regulación
intermitente, esto es, por la variación del ciclo de funcionamiento
de la válvula únicamente cuando la velocidad de revoluciones del
motor se encuentra por debajo de un valor predeterminado, mientras
que para valores más elevados de la velocidad la unidad de control
se dispone para producir una apertura progresiva de la válvula según
las condiciones de trabajo del motor.
Una ventaja adicional del sistema según la
invención es que el sistema es capaz de una plena operatividad para
valores muy reducidos de la presión en el depósito de metano 5, es
decir, también cuando el depósito se encuentra casi completamente
vacío, incrementando, obviamente, la autonomía de funcionamiento del
automóvil. En este caso, el conductor puede ser advertido puesto que
el comportamiento del motor casi vacío, que puede ser asegurado,
será obviamente reducido.
En una forma de realización preferida, dicha
válvula reguladora de presión comprende, según la técnica anterior
correspondiente, un cuerpo de válvula, que define un asiento de
válvula, una clavija de cierre que puede desplazarse entre una
posición cerrada, en la que la clavija de cierre está en contacto
con el asiento de válvula y una posición abierta, en la que se forma
una restricción entre la clavija de cierre y el asiento de válvula
poniendo una abertura de entrada prevista para comunicar con un
conducto que procede del depósito, en comunicación con una abertura
de salida que comunica con un conducto desde el colector de
distribución de gas hasta los inyectores, unos primeros medios
elásticos que empujan la clavija de cierre hacia su posición de
cierre y unos medios de solenoide para desplazar la clavija de
cierre hacia su posición abierta contraponiéndose a la acción de
dichos medios elásticos.
En esta forma de realización, la válvula está
caracterizada porque dicha clavija de cierre comprende un vástago
montado deslizante en el interior de una cavidad cilíndrica del
cuerpo de válvula y una parte de diámetro reducido que define una
cámara anular dentro de dicha cavidad que comunica con dicha
abertura de entrada, de tal manera que la presión existente en el
conducto que comunica con dicha abertura de entrada actúa sobre
ambas superficies extremas de dicha cámara anular y, en
consecuencia, no determina un desplazamiento sustancial de la
clavija de cierre.
También según la invención, la válvula comprende
unos segundos medios elásticos que tienden a desplazar la clavija de
cierre hacia su posición abierta, siendo la carga de dichos segundos
medios elásticos inferior a la de dichos primeros medios elásticos.
La clavija de cierre según la invención es, por consiguiente del
tipo equilibrado. Una característica adicional de esta forma de
realización consiste en que dicho vástago presenta un primer extremo
orientado hacia dichos medios de solenoide y un segundo extremo que
define una cámara auxiliar en el interior de dicha cavidad
cilíndrica, estando dicha cámara auxiliar en comunicación con dicha
abertura de salida a través del paso existente en el cuerpo de la
clavija de cierre. Gracias a esta característica, el gas que puede
escapar a través de la holgura existente entre el vástago de la
clavija de cierre y la mencionada cavidad auxiliar no ejerce presión
sobre la clavija de cierre, debido a que se descarga por la abertura
de salida de la válvula a través de dicho paso existente en el
cuerpo de la clavija de cierre.
En otra forma de realización preferida, dicha
clavija de cierre presenta una parte cónica activa que coopera con
un asiento de válvula definido por el borde circular de la abertura
del extremo de dicha cavidad cilíndrica. Dichos medios de solenoide
comprenden un devanado eléctrico conectado al cuerpo de la válvula y
un núcleo de material ferromagnético montado deslizante en el cuerpo
de la válvula, con un primer extremo empujado por dichos primeros
medios elásticos y un segundo extremo que se mantiene en contacto
con dicha clavija de cierre en todas las fases de funcionamiento de
la válvula, por el efecto de los medios elásticos primero y
segundo.
De este modo, la válvula reguladora de presión
según esta forma de realización es capaz de asegurar un
funcionamiento óptimo del sistema cualesquiera que sean las
condiciones de funcionamiento del motor. La válvula reguladora de
presión es capaz de asegurar una presión del gas en el interior del
depósito de 200 bar, un flujo de gas de los 40 kg/h con pérdidas
moderadas de carga, sin exceder de los 10 bar, y es particularmente
capaz de una respuesta rápida con un tiempo de cambio entre las
posiciones abierta y cerrada del orden de las centenas de
microsegundos (por ejemplo 500 microsegundos). Esta ventaja se
obtiene debido a que, por las razones expuestas, la presión que se
comunica a través de la abertura de entrada de la válvula no ejerce
empuje sobre la clavija de cierre, por lo que dichos primeros medios
elásticos que mantienen la clavija de cierre en la posición
normalmente cerrada pueden ser relativamente débiles y es posible
controlar los rápidos ciclos de apertura y cierre de la clavija de
cierre con un solenoide relativamente pequeño y de baja potencia,
que, en consecuencia, no es muy inductivo y rápido.
Otras características y ventajas de la invención
se describen a continuación, únicamente a título de ejemplo,
haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista esquemática del
sistema electrónico de inyección de metano para un motor de
combustión interna según la invención,
- la figura 2 es una vista en sección transversal
de un ejemplo de forma de realización de la válvula reguladora de
presión según la invención,
- la figura 3 es una vista esquemática, a mayor
escala de una parte de la figura 2 y la figura 4 ilustra el ciclo de
funcionamiento de la válvula de la figura 2.
En la figura 1, la referencia numérica 1 indica,
en general, un sistema electrónico de inyección de metano para un
motor de combustión interna. El sistema comprende una pluralidad de
inyectores (o válvulas de inyección) controlados
electromecánicamente 2 asociados con los distintos cilindros del
motor. Los detalles de montaje de los inyectores 2 no se describen
ni se ilustran en el presente documento, puesto que dichos
inyectores pueden estar constituidos de cualquiera de las formas de
la técnica anterior y porque los detalles no se incluyen en el
objeto de la presente invención. Los inyectores 2 reciben el metano
a través de los respectivos conductos 3 procedente de un colector de
distribución 4. El colector de distribución 4 recibe, a su vez, el
metano procedente de un depósito 5 en donde el metano se almacena a
alta presión (p. ej., a una presión de unas 200 bar). Los solenoides
de control de los inyectores 2 son controlados por una unidad de
control electrónico 6 sobre la base de las señales S_{1},
S_{2},...., S_{n}, indicadoras de los diversos parámetros de
funcionamiento del motor, que incluyen la posición del pedal del
acelerador, la velocidad de revoluciones del motor, la temperatura
ambiente, la altitud, etc. Una válvula reguladora de presión 7
controlada también por la unidad de control 6, se encuentra
interpuesta en la conexión entre el depósito 5 y el colector de
distribución 4. La unidad de control 6 recibe también señales de la
salida de los sensores de presión 8, 9 indicadores de la presión
existente en el colector de distribución 4 y en el conducto 10 que
comunica el depósito 5 con la válvula reguladora de presión 7,
respectivamente. Esta última reduce la presión del gas del valor
existente en el depósito 5 al valor existente en el colector 4, que
está conectado a la válvula 7 a través del conducto 11. Además, el
sistema comprende una válvula de seguridad 12, también controlada
por la unidad de control, que cierra por completo la salida del
depósito 5.
Como se ha indicado anteriormente, existen unos
medios de memoria 13 asociados a la unidad de control electrónico 6
que contienen valores predeterminados teóricamente de la presión que
debe obtenerse en el colector de distribución 4 como parámetro de
cambio de funcionamiento del motor. Durante el funcionamiento del
motor, la válvula reguladora de presión 7, que está controlada
electromagnéticamente, está gobernada por la salida de un
amplificador de error 14 sobre la base de la comparación entre la
señal de presión detectada por el sensor 8 en el colector de
distribución 4 y el valor teórico de la presión en dicho colector 4
que se obtiene de los medios de memoria 13 sobre la base de las
condiciones de funcionamiento del motor y la presión detectada por
los sensores 8 y 9. Como se ha descrito anteriormente con mayor
detalle, el control de la válvula reguladora de presión 7 es del
tipo de interrupción periódica. Dicho de otro modo, la válvula 7
alterna continuamente entre la posición de plena apertura y la
posición de cierre según un ciclo del tipo que se ilustra en la
figura 4, en donde P indica la duración total del periodo de cada
ciclo de apertura y cierre de la válvula y A representa el tiempo de
apertura de la válvula en cada ciclo. La regulación se obtiene
mediante la regulación del ciclo de funcionamiento, esto es, el
ciclo de funcionamiento de la válvula, o sea, la relación A/P entre
el tiempo de apertura de la válvula en cada ciclo y el tiempo total
del ciclo. De este modo, puede obtenerse también una variación de la
presión en el colector de distribución 4 comprendida entre 1:3 y
1:4, por ejemplo, con un mínimo de 3 bar y un máximo de 9 bar, lo
que permite un gobierno óptimo del sistema cualesquiera que sean las
condiciones estáticas y dinámicas de funcionamiento del motor,
asegurando, al propio tiempo un alto nivel de robustez del propio
sistema. Particularmente, puede asegurarse también un funcionamiento
preciso del sistema de inyección del metano en el caso de
variaciones elevadas y bruscas del flujo de gas, según las
relaciones comprendidas entre 1:30 y 1:40.
Como también se ha indicado en el preámbulo de la
descripción, la alternancia entre la posición de apertura y la
posición de cierre de la válvula reguladora de presión 7, se efectúa
con una frecuencia fija predeterminada, preferentemente igual a la
frecuencia según la cual se activa un determinado inyector durante
el funcionamiento del motor. La apertura de la válvula reguladora de
presión 7 se sincroniza y temporiza de antemano con respecto a la
activación de los inyectores 2, por tanto la válvula 7 se abre
siempre que es activado un inyector 2, momentos antes de la apertura
del inyector. De este modo, la válvula 7 también efectúa una
dosificación previa del combustible que es inyectado en los
cilindros del motor a través del correspondiente inyector.
Dicha regulación de interrupción periódica de la
válvula también puede hacerse únicamente por debajo de una
determinada velocidad de revoluciones del motor, mientras que por
encima de este valor la unidad de control electrónico abre la
válvula continua y progresivamente según las condiciones de trabajo
del motor.
La Figura 2 ilustra una forma de realización
preferida de estructura de la válvula según la invención. La
válvula, indicada en general por la referencia numérica 7, comprende
un cuerpo de válvula 15 en el que se encuentra una cavidad
cilíndrica 16. La cavidad 16 presenta una abertura extrema 17 cuyo
borde anular determina un asiento de válvula para una clavija de
cierre 18 que presenta una parte activa en forma de tronco de cono y
un vástago cilíndrico 19 montado deslizante dentro de la cavidad
cilíndrica 16. La clavija de cierre 18 se mantiene en posición de
cierre, en contacto con el asiento de válvula 17, por la acción de
un muelle 30 montado en el cuerpo de la válvula 15 y que ejerce
presión sobre la clavija de cierre 18 con la interposición de un
núcleo ferromagnético 20 asociado a un solenoide W que también se
encuentra montado en el cuerpo de la válvula 15. El núcleo 20
comprende un vástago cilíndrico 21 unido a una parte de una placa 22
orientada hacia un extremo del solenoide W. El extremo opuesto del
vástago 21 del núcleo 20 está dispuesto en un extremo de la clavija
de cierre 18. El extremo opuesto de la clavija de cierre 18 es
empujado por un muelle 23 cuya carga es inferior a la del muelle
30.
Como puede apreciarse claramente en la figura 3,
el vástago 19 presenta una parte de diámetro reducido 24, que
determina una cámara anular 25 que comunica a través del paso 26 con
una abertura de entrada 27 de la válvula dispuesta para conectarse
con el conducto 10 procedente del depósito de gas a presión 5. Por
efecto de esta disposición, la presión del gas existente en el
depósito, que comunica con la cámara 25, se aplica sobre ambas
superficies extremas 25a, 26b de la cámara 25 y, por tanto, no
produce ningún movimiento sustancial de la clavija de cierre 18. En
consecuencia, la carga del muelle 30 que se requiere para asegurar
la posición de cierre de la clavija cuando el sistema se encuentra
inactivo, es relativamente baja. El muelle 23 se requiere para
asegurar que la clavija de cierre 18 se mantiene permanentemente en
contacto con el núcleo ferromagnético 20 del solenoide. Por
consiguiente, basta con que el muelle 30 presente una carga
ligeramente superior a la del muelle 23 para asegurar el cierre de
la clavija de cierre 18 en las condiciones inactivas del sistema.
Por la misma razón, el solenoide W es capaz de asegurar una apertura
muy rápida de la clavija de cierre sin requerir un elevado
suministro de energía, puesto que le basta con superar las
diferencia de cargas entre el muelle 30 y el muelle 23.
Debido a que la holgura existente entre el
vástago 19 y la cavidad cilíndrica 16 puede determinar una pérdida
de metano existente en el interior de la parte 25 hacia la cámara 28
situada bajo el vástago 19 (véase la figura 3), el cuerpo de la
clavija de cierre presenta un paso interior 29 que pone la cámara 28
directamente en comunicación con la abertura de salida 31, conectada
al conducto 11 que conduce al colector de distribución 4. Con esta
disposición, la presión de la cámara 28 es igual a la existente a la
salida de la válvula y, por consiguiente, no determina la acción de
ninguna fuerza sobre la clavija de cierre.
En el funcionamiento, tal como se ha indicado
anteriormente, la unidad de control electrónico activa
intermitentemente el solenoide, determinando un desplazamiento
continuo de la clavija de cierre entre su posición cerrada y su
posición abierta, obteniéndose la regulación mediante la
intervención en el ciclo de funcionamiento, esto es, en la relación
A/P definida anteriormente, con las ventajas que se expusieron
entonces.
Una importante ventaja adicional del sistema
según la presente invención consiste en que el sistema puede
asegurar un funcionamiento pleno incluso con presiones muy bajas en
el depósito de metano 5, esto es, también cuando el depósito está
casi totalmente vacío, lo que aumenta obviamente, la autonomía del
automóvil.
Además, pueden introducirse numerosos cambios en
la estructura y formas de realización de la presente invención que
se han expuesto en la presente memoria sin apartarse por ello del
alcance de la presente invención, tal como se define en las
reivindicaciones siguientes.
Claims (12)
1. Sistema de inyección de gas, particularmente
de metano, para un motor de combustión interna, que comprende:
- -
- una pluralidad de inyectores controlados electromagnéticamente (2) asociados a los diversos cilindros del motor,
- -
- un colector de distribución (4), o rampa que comunica con dichos inyectores (2),
- -
- un depósito (5) que alimenta el colector de distribución (4), en el que se acumula el gas a presión,
- -
- una válvula reguladora de presión (7) interpuesta en la conexión entre el depósito (5) y dicho colector de distribución (4), y
- -
- una unidad de control electrónico (6) instalada para el control de los inyectores (2) y para el control del tiempo de apertura para dosificar la cantidad de gas inyectado en cada cilindro según las condiciones de funcionamiento del motor,
en el que dicho sistema comprende también unos
medios (6, 7) para la regulación de la presión del gas en el
colector de distribución (4).
en el que dichos medios de regulación
comprenden:
- -
- un actuador electromagnético (W, 20, 21) que controla dicha válvula reguladora de presión (7),
- -
- un sensor (8) de la presión en el colector de distribución (4), adaptado para enviar una señal eléctrica indicativa de dicha presión a la unidad de control electrónico (6),
- -
- un sensor (9) de la presión en el gas en el conducto de alimentación de gas (10) entre el depósito (5) y la válvula reguladora de presión (7), adaptado para enviar una señal eléctrica indicativa de dicha presión a la unidad de control electrónico (6),
caracterizado porque dicha unidad de
control electrónico (6) está programada para controlar el actuador
electromagnético (W, 20, 21) de la válvula reguladora de presión (7)
con el fin de variar la presión en el colector de distribución (4)
según uno o más parámetros de funcionamiento del motor, estando
asociada dicha unidad de control electrónico a unos medios de
memoria (30) que contienen unas aplicaciones de los valores de
presión teóricos predeterminados que deben crearse en el colector de
distribución (4) según las variaciones de los parámetros de
funcionamiento del motor, estando programada dicha unidad de control
electrónico (6) para controlar el actuador electromagnético (21) de
la válvula reguladora de presión (7) de acuerdo con las señales de
salida de los sensores (8, 9) de la presión en el colector de
distribución (4) y de la presión en el conducto (10) corriente
arriba de la válvula reguladora de presión (7), con el fin de
obtener una presión en el colector de distribución (4) que sea
esencialmente igual al valor teórico predeterminado que la unidad de
control obtiene de dichos medios de memoria (13) según el valor de
uno o más parámetros de funcionamiento del motor.
2. Sistema de inyección de gas según la
reivindicación 1, caracterizado porque dichos parámetros de
funcionamiento del motor comprenden por lo menos la posición del
pedal del acelerador y la velocidad de revoluciones del motor.
3. Sistema de inyección de gas según la
reivindicación 1, caracterizado porque la válvula reguladora
de presión presenta un asiento de válvula (17) y una clavija de
cierre (18) que puede desplazarse entre una posición cerrada, en la
cual la clavija de cierre (18) está en contacto con el asiento de
válvula (17) y una posición abierta, en la que se forma una
restricción entre la clavija de cierre (18) y el asiento de válvula
(17) poniendo una abertura de entrada (27) que comunica con el
conducto (10) que procede del depósito (5) en comunicación con una
abertura de salida (13) que comunica con el conducto (11) que
conduce al colector de distribución (4)
y porque dicha unidad de control (6) está
programada para controlar un cambio periódico de posición de la
válvula reguladora de presión (7) entre dichas posiciones cerrada y
abierta, con una frecuencia predeterminada.
4. Sistema de inyección de gas según la
reivindicación 3, caracterizado porque dicha frecuencia
predeterminada se escoge de manera que sea esencialmente igual a la
frecuencia con la que un inyector (2) es activado.
5. Sistema de inyección de gas según la
reivindicación 4, caracterizado porque la apertura de la
válvula reguladora de presión (7) se sincroniza y temporiza de
antemano con respecto a la activación de los inyectores (2), de modo
que dicha válvula se abre siempre que se activa un inyector (2) del
sistema, unos momentos antes de la activación del inyector.
6. Sistema de inyección de gas según la
reivindicación 5, caracterizado porque dicha unidad de
control electrónico (6) se ajusta para obtener la regulación de la
presión en el colector de distribución (4) mediante la variación del
ciclo de funcionamiento de la válvula, es decir, mediante la
variación en la relación entre el tiempo de apertura (A) y el
periodo total (P) de cada ciclo de apertura y cierre de la válvula
(7) según la presión corriente arriba y corriente abajo de la
válvula (7) y las condiciones de funcionamiento del motor, y
particularmente según las condiciones de carga estática y dinámica
del motor.
7. Sistema de inyección de gas según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicha unidad de
control electrónico (6) está programada para introducir dicha
regulación mediante la variación del ciclo de funcionamiento de la
válvula (7) únicamente cuando la velocidad de revoluciones del motor
se encuentra por debajo de un valor predeterminado, mientras que
para velocidades más elevadas la unidad de control (6) está
programada para producir una apertura progresiva y continua de la
válvula (7) según las condiciones de funcionamiento del motor.
8. Sistema de inyección de gas según la
reivindicación 1, en el que dicha válvula reguladora de presión
comprende:
- -
- un cuerpo de válvula (15), que define un asiento de válvula (17),
- -
- una clavija de cierre (18) que puede desplazarse entre una posición cerrada, en la que la clavija de cierre (18) se encuentra en contacto con el asiento de válvula (17), y una posición abierta, en la que se forma una restricción entre la clavija de cierre y el asiento de válvula (17) poniendo una abertura de entrada (27) del cuerpo de válvula (15) prevista para comunicar con un conducto (10) procedente del depósito (5) en comunicación con una abertura de salida (31) que comunica con un conducto que conduce desde el colector de distribución (4) del gas hasta los inyectores (2),
- -
- unos primeros medios elásticos (30) para empujar la clavija de cierre (18) hacia su posición de cierre, y
- -
- unos medios de solenoide (21) para desplazar la clavija de cierre (18) hacia su posición abierta contraponiéndose con ello a la acción de dichos primeros medios elásticos (30),
- caracterizado porque
- -
- dicha clavija de cierre (18) comprende un vástago (19) montado deslizante en el interior de una cavidad cilíndrica (16) del cuerpo de válvula (15) y una parte de diámetro reducido (24) que define una cámara anular (25) en el interior de dicha cavidad (16) que comunica con dicha abertura de entrada (27), de tal manera que la presión existente en el conducto (10) que comunica con dicha abertura de entrada (27) actúa sobre ambas superficies extremas (25a, 25b) de dicha cámara anular (25) y, en consecuencia, no causa un desplazamiento sustancial de la clavija de cierre (18).
9. Sistema de inyección de gas según la
reivindicación 8, caracterizado porque comprende unos
segundos medios elásticos (23) que tienden a desplazar la clavija de
cierre (18) hacia su posición abierta, presentando dichos segundos
medios elásticos (23) una carga inferior a la de dichos primeros
medios elásticos (30).
10. Sistema de inyección de gas según la
reivindicación 8, caracterizado porque dicho vástago (19) de
la clavija de cierre (18) presenta un primer extremo orientado hacia
dichos medios de solenoide (21) y un segundo extremo que define una
cámara auxiliar (28) en el interior de dicha cavidad cilíndrica
(16), estando dicha cámara auxiliar (28) en comunicación con dicha
abertura de salida (31) a través de un paso (29) existente en el
cuerpo de dicha clavija de cierre (18).
11. Sistema de inyección de gas según la
reivindicación 8, caracterizado porque dicha clavija de
cierre (18) presenta una parte cónica activa que coopera con un
asiento de válvula (17) definido por el borde circular de una
abertura extrema de dicha cavidad cilíndrica (16).
12. Sistema de inyección de gas según la
reivindicación 9, caracterizado porque dichos medios de
solenoide (21) comprenden un devanado eléctrico conectado al cuerpo
de válvula (15) y un núcleo de material ferromagnético (20) montado
deslizante en el interior del cuerpo de válvula (15), con un primer
extremo empujado por dichos primeros medios elásticos (30) y un
segundo extremo que se mantiene en contacto con dicha clavija de
cierre (18) en todas las fases de funcionamiento de la válvula, por
el efecto de dichos primeros y segundos medios elásticos (30,
23).
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