ES2237499T3 - Metodo para valorar el funcionamiento de un sistema de inyeccion de conducto de presion comun de un motor de combustion interna. - Google Patents
Metodo para valorar el funcionamiento de un sistema de inyeccion de conducto de presion comun de un motor de combustion interna.Info
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Abstract
Un método para valorar el funcionamiento de un sistema de inyección (1) de conducto de presión común de un motor de combustión interna (2), comprendiendo dicho sistema de inyección (1) un cierto número de inyectores (5), un circuito de alta presión (6) que suministra combustible de alta presión a dichos inyectores (5), y un circuito de baja presión (7) que suministra combustible a dicho circuito de alta presión (6); comprendiendo dicho método los pasos de: - aislar hidráulicamente dicho circuito de alta presión (6) de dicho circuito de baja presión (7) y de dicho motor (2); y - valorar el funcionamiento de dicho sistema de inyección (1) como función de una caída de la presión de combustible en dicho circuito de alta presión (6); estando caracterizado dicho método porque el mismo incluye, además, el paso de: - detectar un defecto en dicho sistema de inyección (1) sobre la base del valor de la presión instantáneo (PRAIL) del combustible en dicho circuito de alta presión (6); y porque dicho paso de valorar el funcionamiento de dicho sistema de inyección (1) se lleva a cabo al detectar un defecto en dicho sistema de inyección (1), y comprende: - determinar una caída de la presión de combustible en dicho circuito de alta presión (6); - comparar dicha caída determinada de la presión con una caída de referencia de la presión; - determinar un defecto en dicho circuito de alta presión (6) cuando exista una primera relación predeterminada entre dicha caída predeterminada de la presión y dicha caída de referencia de la presión; y - determinar un defecto en dicho circuito de baja presión (7) cuando exista una segunda relación predeterminada entre dicha caída predeterminada de la presión y dicha caída de referencia de la presión.
Description
Método para valorar el funcionamiento de un
sistema de inyección de conducto de presión común de un motor de
combustión interna.
El presente invento se refiere a un método para
valorar el funcionamiento de un sistema de inyección de conducto de
presión común de un motor de combustión interna.
Como es sabido, de los diversos problemas que
pueden plantearse en un sistema de inyección de conducto de presión
común, el peor y más peligroso es el de las fugas en el circuito de
alta presión, las cuales se traducen en fugas de combustible en
forma de un rociado muy fino, y que uno o más de los inyectores se
atasquen en la posición de abiertos.
Por una parte, las fugas de combustible de alta
presión pueden producir un incendio si el rociado de combustible
incidiese en superficies del motor particularmente calientes; y, por
otra parte, un inyector atascado en la posición de abierto da por
resultado una alimentación continua de combustible a los cilindros,
lo que a su vez se traduce no solamente en un excesivo consumo de
combustible, sino también en una combustión anormal, caracterizada
por picos de presión y un considerable aumento de la temperatura en
los cilindros.
Tales defectos solamente pueden ser tolerados en
tanto que no originen daños serios en el motor, por ejemplo, en
bielas, en émbolos o en las boquillas de los inyectores, y pueden
empeorar inmediatamente el funcionamiento y las condiciones de
seguridad del vehículo.
Para evitar que ocurra esto, se propusieron
unidades de diagnóstico para detectar las situaciones peligrosas y
que actúen sobre el sistema de inyección para cortar inmediatamente
el suministro de combustible a los inyectores y detener
inmediatamente el motor.
En los sistemas de inyección de conducto de
presión común, sin embargo, el circuito de baja presión está también
expuesto a sufrir fugas de combustible originadas, por ejemplo, por
grietas finas en los conductos de baja presión, o bien por partes
defectuosas en el circuito de baja presión. Tales fugas, sin
embargo, no son tan graves como las originadas por el rociado de
combustible o por un inyector atascado en la posición de abierto,
porque no producen un perjuicio inmediato en el funcionamiento y en
las condiciones de seguridad del vehículo el cual, en estos casos,
puede ser de hecho conducido con seguridad, al menos hasta el taller
de reparaciones más próximo.
Las unidades de diagnóstico conocidas, sin
embargo, eran incapaces de discriminar entre las fugas de
combustible en el circuito de alta presión, originadas por ejemplo
por un inyector atascado en la posición de abierto, y las fugas en
el circuito de baja presión originadas por un defecto genérico en el
circuito de baja presión. Como resultado, incluso en el caso de
defectos leves no peligrosos en el circuito de baja presión, las
unidades de diagnóstico conocidas incapacitaban inmediatamente al
vehículo, originando así una considerable incomodidad al conductor,
fuera de proporción con el peligro inmediato que implicaban.
Se han propuesto, por lo tanto, recientemente
unidades de diagnóstico diseñadas para discriminar entre fugas en el
sistema de inyección originadas por un inyector atascado en la
posición de abierto, y las fugas originadas por un defecto genérico
en el sistema de inyección.
En la Solicitud de Patente Europea del
Solicitante EP-0785349, por ejemplo, se describe una
unidad de diagnóstico para determinar una condición de inyector
atascado en la posición de abierto usando, entre otras cosas, una
señal de acelerómetro relacionada con la intensidad de la vibración
en el motor y generada por un sensor del acelerómetro en el bloque
del motor. Más concretamente, la unidad de diagnóstico compara la
amplitud de la señal de acelerómetro con un primer valor de
referencia; compara con un segundo valor de referencia el valor del
ángulo de giro del motor para el cual la amplitud de la señal de
acelerómetro excede del primer valor de referencia; y determina una
condición de inyector atascado en la posición de abierto de acuerdo
con el resultado de las dos comparaciones.
En la Solicitud de Patente Europea del
Solicitante EP-0786593, por otra parte, se describe
una estructura de recogida de combustible para determinar las fugas
desde los conductos de suministro de combustible del inyector. Más
concretamente, la estructura comprende una serie de manguitos hechos
de material elastómero, que rodean a los conductos de suministro de
los inyectores, y para recoger cualquier combustible que se fugue de
los conductos; un colector de recogida conectado a los manguitos y
para recibir cualquier combustible que se fugue de los conductos y
para que sea conducido por los manguitos; un sensor de fluido
situado debajo del colector de recogida y para generar una señal de
fuga que indique la presencia de combustible en el colector de
recogida; y un circuito de alarma conectado al sensor de fluido y
para generar una señal de alarma cuando el colector de recogida
contenga combustible.
Aunque proporcionan considerables ventajas, en
particular por lo que se refiere a la detección eficaz de las antes
citadas condiciones de fugas de combustible, ambas soluciones
descritas tienen un inconveniente, que impide que se pueda sacar
todo el partido de sus ventajas.
Es decir, que ambas condiciones -la de fugas de
combustible originadas por un inyector atascado en la posición de
abierto y la de fugas de combustible de los conductos de suministro-
se determinan usando elementos dedicados adicionales que no han sido
normalmente previstos en el vehículo, tales como un sensor de
acelerómetro y la estructura de recogida antes descrita, lo cual,
además de implicar un coste en la fabricación o en la adquisición y
el montaje, exige también un mantenimiento periódico.
En el documento
JP-A-10 089 135 se describe la
diagnosis de fugas de combustible en un sistema de inyección de
combustible de conducto de presión común de un vehículo, en base a
la caída de la presión de combustible durante un intervalo de
tiempo, durante el cual no se efectúa la inyección y no se
suministra combustible al conducto de presión común, por ejemplo
cuando el motor está frenando, o el vehículo se está
decelerando.
Es por lo tanto un objeto del presente invento
proporcionar un método para valorar el funcionamiento de un sistema
de inyección de conducto de presión común y que proporcione, de una
manera directa y a bajo coste, la posibilidad de discriminar entre
fugas de combustible en el circuito de alta presión y fugas de
combustible originadas por un defecto genérico en el circuito de
baja presión, sin necesidad de elementos adicionales que no sean los
ya previstos en el
vehículo.
vehículo.
De acuerdo con el presente invento, se
proporciona un método para valorar el funcionamiento de un sistema
de inyección de conducto de presión común de un motor de combustión
interna, tal como el definido en las reivindicaciones.
A modo de ejemplo, se describirá una realización
preferida del presente invento, no limitadora, con referencia a los
dibujos que se acompañan, en los cuales:
La Figura 1 representa un diagrama simplificado
de un sistema de inyección de conducto de presión común;
Las Figuras 2, 3 y 4 representan organigramas que
ilustran el método para la valoración, de acuerdo con el presente
invento;
El número 1 en la Figura 1 indica en su conjunto
un sistema de inyección de conducto de presión común para un motor
de combustión interna, en particular para un motor diesel 2, que
comprende un cierto número de cilindros 3 y un eje de salida 4
(representado esquemáticamente en línea de puntos y trazos).
El sistema de inyección 1 comprende
sustancialmente un cierto número de inyectores 5 que suministran
combustible de alta presión a cilindros 3 del motor 1; un circuito
de alta presión 6 que suministra combustible de alta presión a
inyectores 5; y un circuito de baja presión 7 que suministra
combustible al circuito de alta presión 6.
El circuito de baja presión 7 comprende un
depósito de combustible 35; una bomba de suministro 8, por ejemplo
eléctrica, conectada al depósito 35; una bomba 10 de alta presión
conectada a la bomba de suministro 8 por una tubería de suministro
11 de baja presión; y un filtro de combustible 13 situado a lo largo
de la tubería 11 de suministro de baja presión, entre la bomba de
suministro 8 y la bomba de alta presión 10.
El circuito de alta presión 6 comprende un
conducto de presión común 9 conocido, conectado por una tubería 12
de suministro de alta presión a la bomba 10 de alta presión, y por
los respectivos conductos 14 de suministro de alta presión a los
inyectores 5, los cuales están también conectados por respectivos
conductos 15 de recirculación a una tubería de drenaje 16, conectada
a su vez al depósito 35 para realimentar al depósito 35 parte del
combustible usado de la manera conocida, por y para el
funcionamiento de los inyectores 5.
La tubería de drenaje 16 está también conectada a
la bomba 10 de alta presión por un conducto 20 de recirculación
respectivo, y a la bomba de suministro y a un filtro de combustible
13 por los respectivos conductos de recirculación 17 y las
respectivas válvulas de sobrepresión 18.
La bomba 10 de alta presión está equipada con una
válvula 19 de conexión/desconexión, denominada de cierre
(representada esquemáticamente), para permitir el suministro a los
elementos de bombeo (no representados) de la bomba de alta presión
10 cuando exista una diferencia de presión entre la tubería 11 de
suministro de baja presión y el conducto de recirculación 20.
El circuito de alta presión 6 comprende un
regulador de presión 21 conectado entre una tubería de suministro de
alta presión 12 y una tubería de drenaje 16 por un conducto de
suministro 22a y un conducto de recirculación 22b, respectivamente.
Cuando se activa, el regulador 21 proporciona realimentación al
depósito 35 de parte del combustible suministrado por la bomba de
alta presión 10 al conducto de presión común 9, de modo que se
regule, de una manera conocida que no se describe en detalle, la
presión del combustible suministrado por la bomba de alta presión
10, y por consiguiente la presión de combustible en el conducto de
presión común 9.
El circuito de alta presión 6 comprende también
un dispositivo 23 de alivio de la presión conectado por un lado al
conducto de presión común 9 y por el otro lado, mediante un conducto
de recirculación 24, a la tubería de drenaje 16, y que impide que la
presión del combustible en el conducto de presión común 9 exceda de
un valor máximo predeterminado.
El sistema de inyección 1 comprende también una
unidad de diagnóstico 25 para detectar y diagnosticas las fugas en
el sistema de inyección 1.
La unidad de diagnóstico 25 comprende un sensor
de presión 26 conectado al conducto de presión común 9 y que genera
una señal de presión P correlacionada con la presión del combustible
en el conducto de presión común 9, y por lo tanto con la presión de
la inyección de combustible; y un dispositivo 27 de detección para
detectar la velocidad y la posición angular del eje de salida 4, y
que comprende a su vez una rueda de sonido conocida 28, acoplada al
eje de salida 4, y un sensor electromagnético 29 asociado a la rueda
de sonido 28 y que genera una señal de movimiento M correlacionada
con la velocidad y la posición angular de la rueda de sonido 28, y
por lo tanto con la velocidad y la posición angular del eje de
salida 4.
La unidad de diagnóstico 25 comprende también una
unidad de control central electrónico 30 (que forma parte, por
ejemplo, de una unidad de control del motor central no representada)
para controlar el sistema de inyección 1, y la cual recibe señales
de presión y de movimiento P y M, y genera una señal de control
C_{1} suministrada al regulador de presión 21, una segunda señal
de control C_{2} suministrada a la bomba de suministro 8, y una
tercera señal de control C_{3} suministrada a los inyectores 5,
mediante la ejecución de las operaciones que se describen con
referencia a la Figura 2 para:
- determinar una posible condición de fugas en el
sistema de inyección 1;
- determinar si la condición de fugas es debida a
fugas en el circuito de alta presión 6 originadas, por ejemplo, por
uno o más inyectores atascados en la posición de abiertos, o bien
por una grieta en los conductos de alta presión, o bien es debida a
un defecto genérico en el circuito de baja presión 7; y
- actuar apropiadamente sobre el sistema de
inyección 1, de acuerdo con el tipo de fuga diagnosticado.
Más concretamente, como se ha ilustrado en la
Figura 2, la unidad de control central electrónico 30 adquiere
continuamente la señal P de presión (bloque 100) y determina en
consecuencia, en cada instante, el valor de la presión instantáneo
P_{RAIL} del combustible en el conducto de presión común 9 (bloque
110).
La unidad de control central electrónico
determina también un error \DeltaP de la presión igual al valor
absoluto de la diferencia entre el valor de la presión instantáneo
P_{RAIL} y un valor de la presión de referencia P_{REF} (bloque
120), es decir \DeltaP | P_{RAIL} - P_{REF} |.
Más concretamente, el valor de la presión de
referencia P_{REF} es el que debería tener el valor de la presión
en el conducto de presión común 9 para conseguir las actuaciones
requeridas por el conductor, es decir, que representa el objetivo
del control de bucle cerrado que regula presión en el conducto de
presión común 9.
La unidad de control central electrónico 30
determina entonces el ciclo de trabajo DC de la primera señal de
control C_{1} suministrada al regulador de presión 21 (bloque 130)
para conseguir las condiciones de presión (P_{REF}) requeridas en
el sistema de inyección 1. Los valores del ciclo de trabajo DC por
encima del margen normal indican que el sistema de inyección 1 está
teniendo dificultades para conseguir la presión de inyección
requerida (P_{REF}).
La unidad de control central electrónico 30
compara entonces el valor de la presión instantáneo P_{RAIL}con un
valor P_{TH} de la presión umbral (bloque 140), el cual se calcula
de acuerdo con la velocidad del motor 2 y que representa un valor de
la presión mínimo admisible, por ejemplo, de 120-200
bar, por debajo del cual el sistema de inyección 1 está claramente
funcionando mal y reclama un procedimiento para determinar la
causa.
Si el valor de la presión instantáneo
P_{RAIL}es igual o menor que el valor de la presión umbral
P_{TH} (salida SÍ del bloque 140), la unidad de control central
electrónico 30 diagnostica defectos en el sistema de inyección 1 y
efectúa un primer procedimiento de diagnóstico
-que se describe en detalle más adelante con referencia a la Figura 3- para determinar si los defectos son debidos a un inyector atascado en la posición de abierto, a fugas de combustible en el circuito de alta presión 6, ó bien a un defecto genérico en el circuito de baja presión 7 (bloque 150).
-que se describe en detalle más adelante con referencia a la Figura 3- para determinar si los defectos son debidos a un inyector atascado en la posición de abierto, a fugas de combustible en el circuito de alta presión 6, ó bien a un defecto genérico en el circuito de baja presión 7 (bloque 150).
A la inversa, si el valor de la presión
instantáneo P_{RAIL} es mayor que el valor de la presión umbral
P_{TH} (salida NO del bloque 140), la unidad de control central
electrónico 30 compara el error de presión \DeltaP con un error de
presión umbral \DeltaP_{TH} que representa un error de presión
máximo admisible, por ejemplo, de 250 bar, por encima del cual el
sistema de inyección 1 está claramente funcionando mal, y compara el
ciclo de trabajo DC con un valor del ciclo de trabajo umbral
DC_{TH}, por ejemplo, del 95% (bloque 160).
Si el error de presión \DeltaP es igual o mayor
que el error de presión umbral \DeltaP_{TH}, y el valor del
ciclo de trabajo DC es igual o mayor que el valor del ciclo de
trabajo umbral DP_{TH} (salida SÍ del bloque 160), la unidad de
control central electrónico 30 diagnostica defectos en el sistema de
inyección 1, y lleva a cabo un segundo procedimiento de diagnóstico
-que se describe con detalle más adelante con referencia a la Figura
4- para determinar si los defectos son debidos a un inyector
atascado en la posición de abierto, a fugas de combustible en el
circuito de alta presión 6, ó bien a un defecto genérico en el
circuito de baja presión 7 (bloque 170).
A la inversa, si el error de presión \DeltaP es
menor que el error de presión umbral \DeltaP_{TH}, o el valor
del ciclo de trabajo DC es menor que el valor del ciclo de trabajo
umbral DC_{TH} (salida NO del bloque 160), la unidad de control
central electrónico 30 diagnostica que no hay defecto alguno en el
sistema de inyección 1, y se reanuda el funcionamiento a partir del
bloque 100.
Como se ha ilustrado en la Figura 3, en el primer
procedimiento de diagnóstico, que se realiza cuando el valor de la
presión instantáneo P_{RAIL} es igual o menor que el valor umbral
P_{TH}, la unidad de control central electrónico 30 determina
primero si la fuga de combustible en el sistema de inyección 1 ha
sido originada por uno o más inyectores atascados en la posición de
abiertos (bloque 200).
Más concretamente, el que esté, o no, cualquiera
de los inyectores atascado en la posición de abierto, se determina
usando el método descrito con detalle en la Solicitud de Patente
Europea EP-0785358, el cual, brevemente expuesto,
permite reducir la cantidad de combustible inyectado en los
cilindros 3, por ejemplo, incapacitando para ello por completo los
inyectores; calculando el valor del par útil C_{U} generado por el
motor 2; comparando el valor C_{U} del par útil C_{U} con un
valor de referencia C_{T}; y determinando, de acuerdo con el
resultado de la comparación, si la fuga en el sistema de inyección 1
ha sido originada, o no, por uno o más inyectores atascados en la
posición de abiertos.
Más concretamente, se diagnostica una condición
de inyector atascado en la posición de abierto cuando el valor
C_{U} del par útil es mayor que el valor de referencia C_{T}; de
lo contrario, se diagnostica una condición de defecto genérico en el
sistema de inyección 1.
Es decir, que si la fuga de combustible no ha
sido originada por un inyector atascado en la posición de abierto,
la reducción de la cantidad de combustible inyectada en los
cilindros 3 produce una reducción predeterminada en la contribución
de cada cilindro 3 al valor del par útil, cuya reducción es función
de la cantidad en que se reduce la cantidad de combustible
inyectado. A la inversa, si la fuga de combustible es originada por
un inyector atascado en la posición de abierto, ello da por
resultado un suministro continuo de combustible al respectivo
cilindro, por lo que no hay reducción alguna en la contribución de
ese cilindro al valor del par útil generado por el motor 2.
Por lo tanto, determinando si la reducción en la
contribución de cada cilindro al par útil generado por el motor es
función de la reducción en la cantidad de combustible inyectada, es
posible determinar no solamente que está atascado en la posición de
abierto un inyector, sino también qué inyector es ese.
Con referencia al bloque 200, si se diagnostica
la presencia de uno o más inyectores atascados en la posición de
abiertos (salida SÍ del bloque 200), la unidad de control central
electrónico 30 incapacita a la bomba de suministro 8 para cortar el
suministro de combustible a los inyectores 5 (bloque 210), abre por
completo el regulador de presión 21 para drenar el combustible del
conducto de presión común 9 (bloque 220), e incapacita a todos los
inyectores 5 (si lo estuvieran ya) para cortar la inyección de
combustible a los cilindros 3 (bloque 230), haciendo así que quede
detenido el motor 2.
La unidad de control central electrónico 30
indica entonces el tipo de fuga detectada por medio de una
presentación en el vehículo, o bien mediante dispositivos
indicadores acústicos (bloque 240).
A la inversa, si no se diagnostica que hay
inyectores atascados en la posición de abiertos (salida NO del
bloque 200), la unidad de control central electrónico 30 efectúa una
serie de operaciones - que se describen en lo que sigue con
referencia a los bloques 250-340- para determinar
el tipo de defecto responsable del mal funcionamiento del sistema de
inyección 1, y en particular, si el mal funcionamiento ha sido
originado por fugas en el circuito de alta presión 6, ó bien por un
defecto en el circuito de baja presión 7.
Más concretamente, la unidad de control central
electrónico 30 detiene la bomba de suministro 8 (bloque 250) y
conmuta a la posición de espera durante un tiempo T_{0} lo
suficientemente largo como para que la bomba de suministro 8 se pare
por completo, y para que la válvula de cierre 19 de la bomba 10 de
alta presión cierre por completo (bloque 260).
Llegados a este punto, la unidad de control
central electrónico 30 cierra el regulador de presión 21 y corta el
suministro de combustible por los inyectores 5, de modo que se aísle
hidráulicamente el conducto de presión común 9 del resto del sistema
de inyección, excepto en cuanto a las inevitables fugas en los
inyectores 5, en el regulador de presión 21 y en la bomba de alta
presión 10 (bloque 270).
Una vez que haya quedado completamente aislado
hidráulicamente el sistema de inyección 1, la unidad de control
central electrónico 30 efectúa una serie de operaciones -que se
describen con detalle en lo que sigue con referencia a los bloques
280-310- para determinar si, en un intervalo de
tiempo predeterminado T_{P1}, por ejemplo de 500 ms, la presión de
combustible en el conducto de presión común 9 cae con relativa
rapidez -lo que indicaría un defecto en el circuito de alta presión
6, por ejemplo, una grieta en los conductos de alta presión- o bien
la presión cae con relativa lentitud -lo que indicaría un defecto en
el circuito de baja presión del sistema de inyección 1.
Para determinar la anterior caída de la presión
de combustible, la unidad de control central electrónico 30, al
final del tiempo de espera T_{0}, registra el valor de la presión
P_{RAIL}(T_{0}) en el conducto de presión común 9 (bloque
280) y calcula, como función del valor de la presión
P_{RAIL}(T_{0}) un valor de la presión límite S_{P1},
por ejemplo, de aproximadamente 50 bar más bajo que el valor de la
presión P_{RAIL}(T_{0}) (bloque 290), que se usa para
diferenciar el tipo de defecto en el sistema de inyección 1, y que
toma en consideración, entre otras cosas, la parte desempeñada en la
caída de la presión por las fugas en el regulador de presión 21, en
los inyectores 5, y en la bomba 10 de alta presión.
Más concretamente, para valorar la velocidad a la
que cae la presión de combustible en el conducto de presión común 9,
la unidad de control central electrónico 30 determina si el valor de
la presión instantáneo P_{RAIL} del combustible en el conducto de
presión común 9 es igual o menor que dicho valor de la presión
límite S_{P1} (bloque 300).
Si el valor de la presión instantáneo P_{RAIL}
es igual o menor que el valor de la presión límite
S_{P1}(salida SÍ del bloque 300), la unidad de control
central electrónico 30 diagnostica un defecto en el circuito de alta
presión 6, originado por una fuga de combustible fuera de los
cilindros 3 -debida, por ejemplo, a una grieta en los conductos de
suministro 14, a una obturación defectuosa en el regulador de
presión 21, ó bien a una obturación defectuosa en una válvula
antirretorno (no representada) de la bomba de alta presión 10, etc.-
y abre por lo tanto por completo el regulador de presión 21, para
cortar el motor 2 (bloque 305).
La unidad de control central electrónico 30
indica entonces el tipo de fuga detectada, por medio de una
presentación en el vehículo, o bien mediante dispositivos
indicadores acústicos (bloque 307).
A la inversa, si el valor de la presión
instantáneo P_{RAIL} es mayor que el valor de la presión límite
S_{P1} (salida NO del bloque 300), la unidad de control central
electrónico 30 determina si ha transcurrido el tiempo T_{P1} desde
que la misma inició la verificación del bloque 300 (bloque 310).
Si no ha transcurrido el tiempo T_{P1} (salida
NO del bloque 310), la unidad de control central electrónico 30
efectúa de nuevo la verificación del bloque 300. A la inversa, si ha
transcurrido el tiempo T_{P1} (salida SÍ del bloque 310), la
unidad de control central electrónico 30 diagnostica un defecto en
el circuito de baja presión 7 -originado, por ejemplo, por un
defecto en la bomba de alta presión 10, en la bomba de suministro 8,
o en la válvula de sobrepresión 18 del filtro de combustible 13, por
cegado del filtro de combustible 13, falta de combustible en el
depósito 35, o bien fugas a lo largo de la tubería de suministro de
baja presión 11, etc.- y limita por lo tanto las actuaciones del
motor, limitando para ello la cantidad máxima de combustible
inyectable en cada cilindro 3 (bloque 320) y la presión máxima de
combustible admisible en el conducto de presión común 9 (bloque
330).
La unidad de control central electrónico 30
indica entonces el tipo de fuga detectada, por medio de una
presentación en el vehículo, o bien por medio de dispositivos
indicadores acústicos (bloque 340).
Como se ha representado en la Figura 4, en el
segundo procedimiento de diagnóstico, el cual se lleva a cabo cuando
el error de presión \DeltaP es igual o mayor que el error de
presión umbral \DeltaP_{TH}, y el ciclo de trabajo DC es igual o
mayor que el ciclo de trabajo umbral DC_{TH}, la unidad de control
central electrónico 30 compara primero el valor de la presión
instantáneo P_{RAIL} con un valor de la presión de prueba
predeterminado P_{TEST}, por ejemplo, de 400 bar (bloque 400).
Si el valor de la presión instantáneo P_{RAIL}
es mayor que el valor de la presión de prueba P_{TEST} (salida SÍ
del bloque 400), la unidad de control central electrónico 30 impone
que el valor de la presión de referencia P_{REF} -el cual es el
objetivo del control de bucle cerrado que regula la presión en el
conducto de presión común 9- sea igual al valor de la presión de
prueba P_{TEST} (bloque 410), y entonces incapacita a la bomba de
suministro 8 (bloque 420). A la inversa, si el valor de la presión
instantáneo P_{RAIL} es igual o menor que el valor de la presión
de prueba P_{TEST} (salida NO del bloque 400), la unidad de
control central electrónico 30 simplemente incapacita a la bomba de
suministro 8 (bloque 420).
La unidad de control central electrónico 30
conmuta entonces a espera durante un tiempo T_{1}, en el cual
continúa determinando si el valor de la presión instantáneo
P_{RAIL} es igual o menor que el valor de la presión de prueba
P_{TEST} (bloque 430). En este caso, también, el tiempo T_{1} es
lo suficientemente largo como para que la bomba de suministro 8
corte por completo, y por lo tanto para que la válvula de cierre 19
de la bomba de alta presión 10 cierre por completo.
Siempre que el valor de la presión instantáneo
P_{RAIL} sea mayor que el valor de la presión de prueba
P_{TEST}, o que no haya transcurrido todavía el tiempo T_{1}
(salida NO del bloque 430), la unidad de control central electrónico
30 continúa verificando el valor de la presión instantáneo
P_{RAIL}. A la inversa, cuando el valor de la presión instantáneo
P_{RAIL} sea igual o menor que el valor de la presión de prueba
P_{TEST} y haya transcurrido el tiempo T_{1} (salida SÍ del
bloque 430), la unidad de control central electrónico 30 cierra el
regulador de presión 21 e incapacita a los inyectores 5, para aislar
hidráulicamente al conducto de presión común 9, excepto en cuanto a
las inevitables fugas por los inyectores 5, el regulador de presión
21, y la bomba de alta presión 10 (bloque 440).
Una vez que haya sido aislado hidráulicamente por
completo el sistema de inyección 1, la unidad de control central
electrónico 30 efectúa una serie de operaciones -que se describen
con detalle en lo que sigue con referencia a los bloques
450-500- para determinar si, en un intervalo de
tiempo predeterminado T_{P2} de, por ejemplo, 500 ms, la presión
de combustible en el conducto de presión común 9 cae con relativa
rapidez -lo que indicaría un defecto en el circuito de alta presión
6, por ejemplo, un inyector atascado en la posición de abierto, o
bien fugas fuera de los cilindros 3- o bien la presión de
combustible cae con relativa lentitud -lo que indicaría un defecto
en el circuito de baja presión 7.
Más concretamente, la unidad de control central
electrónico 30 registra el valor de la presión
P_{RAIL}(T_{1}) en el conducto de presión común 9 (bloque
450) y calcula, como función del valor de la presión
P_{RAIL}(T_{1}) un valor límite de la presión S_{P2},
por ejemplo, de aproximadamente 50 bar más bajo que el valor de la
presión P_{RAIL}(T_{1}) (bloque 460), el cual se usa para
diferenciar el tipo de defecto en el sistema de inyección 1, y que
toma en consideración, entre otras cosas, la parte que hayan tenido
en la caída de presión las fugas en el regulador de presión 21, en
los inyectores 5, y en la bomba de alta presión 10.
Más concretamente, para valorar la velocidad a la
cual cae la presión de combustible en el conducto de presión común
9, la unidad de control central electrónico 30 determina si el valor
de la presión instantáneo P_{RAIL} del combustible en el conducto
de presión común 9 es igual o menor que dicho valor de la presión
límite S_{P2} (bloque 470).
Si el valor de la presión instantáneo P_{RAIL}
es igual o menor que el valor de la presión límite S_{P2} (salida
SÍ del bloque 470), la unidad de control central electrónico 30
diagnostica un defecto en el circuito de alta presión 6, originado,
por ejemplo, por un inyector atascado en la posición de abierto, o
bien por una fuga fuera de los cilindros 3 -debida, por ejemplo, a
una grieta en los conductos de suministro 14, a una obturación
defectuosa en el regulador de presión 21, a una obturación
defectuosa en una válvula antirretorno (no representada) de la bomba
de alta presión 10, a una alta recirculación en los inyectores 5,
etc.- y por lo tanto abre por completo el regulador de presión 21,
para cortar el motor 2 (bloque 480).
La unidad de control central electrónico 30
indica entonces el tipo de fuga detectada, por medio de una
presentación en el vehículo, o bien por medio de dispositivos
indicadores acústicos (bloque 490).
A la inversa, si el valor de la presión
instantáneo P_{RAIL} es mayor que el valor de la presión límite
S_{P2} (salida NO del bloque 470), la unidad de control central
electrónico 30 determina si ha transcurrido un tiempo T_{P2} desde
que la misma inició la verificación en el bloque 470 (bloque
500).
Si no ha transcurrido el tiempo T_{P2} (salida
NO del bloque 500), la unidad de control central electrónico 30
efectúa de nuevo la comprobación del bloque 470. A la inversa, si ha
transcurrido el tiempo T_{P2} (salida SÍ del bloque 500), la
unidad de control central electrónico 30 diagnostica un defecto en
el circuito de baja presión del sistema de inyección 1 -originado,
por ejemplo, por un defecto en la bomba 10 de alta presión, por un
suministro insuficiente por la bomba de suministro 8, por un defecto
en la válvula de sobrepresión 18 del filtro de combustible 13, por
cegado del filtro de combustible 13, por falta de combustible en el
depósito 35, o bien por fugas a lo largo de la tubería de suministro
de baja presión 11, etc.- y limita por lo tanto las actuaciones del
motor, limitando para ello la cantidad máxima de combustible
inyectable en cada cilindro 3 (bloque 510), y la presión de
combustible máxima admisible en el conducto de presión común 9
(bloque 520).
La unidad de control central electrónico 30
indica entonces el tipo de fuga detectada, por medio de una
presentación en el vehículo, o bien por medio de dispositivos
acústicos (bloque 530).
Las ventajas del método de valoración de acuerdo
con el presente invento resultarán claras a la vista de la
descripción hecha en lo que antecede.
En particular, a diferencia de los métodos
conocidos, el método de acuerdo con el invento permite diferenciar
el tipo de defecto responsable de la caída de la presión de
combustible, o bien del error de presión entre la presión de
combustible real y la presión de referencia de control de bucle
cerrado, incluso cuando el defecto no sea debido a un inyector
atascado en la posición de abierto.
El presente invento puede ser usado no solamente
durante el funcionamiento del vehículo, para determinar el tipo de
defecto responsable de la caída de la presión de inyección, sino
también, por ejemplo, cada vez que se corte el motor, de modo que se
genere un índice de envejecimiento del sistema de inyección, el cual
puede ser usado para informar al propietario del vehículo de la
necesidad de prestar servicio al sistema, o bien como un medio para
clasificar el sistema de inyección al final de la línea de
producción de vehículos.
Más concretamente, cada vez que se corte el
motor, o bien al final de la línea de producción, la unidad de
control central electrónico 30 puede efectuar los pasos descritos en
lo que antecede, para desconectar la bomba de suministro 8, cerrar
el regulador de presión 21, incapacitar los inyectores 5 para aislar
hidráulicamente el conducto de presión común 9 del resto del sistema
de inyección 1, y determinar la caída de la presión en el conducto
de presión común 9.
Si se ejecutan los pasos indicados en lo que
antecede al final de la línea de producción de vehículos, se puede
usar el valor de la caída de presión determinado como base con
arreglo a la cual se puede clasificar el sistema de inyección. Es
decir, que un sistema con una caída de presión relativamente pequeña
será clasificado como excelente, mientras que uno con una caída de
presión importante será clasificado como deficiente y, por lo tanto,
rechazado.
A la inversa, si se ejecutan los pasos indicados
en lo que antecede cada vez que se corta el motor, se usa el valor
de la caída de presión determinado cada vez para generar un índice
de envejecimiento del sistema de inyección, por ejemplo, un índice
que sea un promedio ponderado del último valor determinado de la
caída de presión y el valor previamente memorizado de la caída de
presión, el cual, a su vez, es un promedio ponderado obtenido de
todavía otro valor anterior de la caída de presión, y así
sucesivamente.
Cuando el índice de envejecimiento exceda de un
valor umbral predeterminado, una señal directa en el panel de
instrumentos puede informar al usuario de que el sistema se ha
deteriorado seriamente y requiere que se le preste servicio, o bien
se puede almacenar la misma información en la unidad de control
central y ser leída a la primera oportunidad por el técnico que
preste servicio al vehículo.
Para evitar señales de envejecimiento erróneas, o
clasificaciones de final de línea erróneas, debidas, por ejemplo, a
factores que afecten ocasionalmente al sistema de inyección, se
pueden adoptar medidas para confirmar la clasificación o el índice
de envejecimiento, es decir, haciendo que únicamente se indique el
rechazo o la necesidad de servicio del sistema de inyección cuando
se hayan detectado valores de la caída de presión importantes varias
veces, por ejemplo, al menos tres veces.
Evidentemente, se pueden efectuar cambios en el
método, tal como aquí se ha descrito e ilustrado, sin que por ello,
sin embargo, se rebase el alcance del presente invento.
Claims (17)
1. Un método para valorar el funcionamiento de un
sistema de inyección (1) de conducto de presión común de un motor de
combustión interna (2), comprendiendo dicho sistema de inyección (1)
un cierto número de inyectores (5), un circuito de alta presión (6)
que suministra combustible de alta presión a dichos inyectores (5),
y un circuito de baja presión (7) que suministra combustible a dicho
circuito de alta presión (6); comprendiendo dicho método los pasos
de:
- aislar hidráulicamente dicho circuito de alta
presión (6) de dicho circuito de baja presión (7) y de dicho motor
(2); y
- valorar el funcionamiento de dicho sistema de
inyección (1) como función de una caída de la presión de combustible
en dicho circuito de alta presión (6);
estando caracterizado dicho método porque
el mismo incluye, además, el paso de:
- detectar un defecto en dicho sistema de
inyección (1) sobre la base del valor de la presión instantáneo
(P_{RAIL}) del combustible en dicho circuito de alta presión
(6);
y porque dicho paso de valorar el funcionamiento
de dicho sistema de inyección (1) se lleva a cabo al detectar un
defecto en dicho sistema de inyección (1), y comprende:
- determinar una caída de la presión de
combustible en dicho circuito de alta presión (6);
- comparar dicha caída determinada de la presión
con una caída de referencia de la presión;
- determinar un defecto en dicho circuito de alta
presión (6) cuando exista una primera relación predeterminada entre
dicha caída predeterminada de la presión y dicha caída de referencia
de la presión; y
- determinar un defecto en dicho circuito de baja
presión (7) cuando exista una segunda relación predeterminada entre
dicha caída predeterminada de la presión y dicha caída de referencia
de la presión.
2. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho circuito de alta presión (6)
comprende un regulador de presión (21) para regular la presión del
combustible en dicho circuito de alta presión (6), y porque dicho
paso para detectar un fallo en dicho sistema de inyección (1)
comprende los pasos de:
- determinar un error de la presión (\DeltaP)
entre dicho valor de la presión instantáneo (P_{RAIL}) y un valor
de la presión de referencia (P_{REF}); y
- determinar un ciclo de trabajo (DC) de una
señal de control (C_{1}) suministrada a dicho regulador de presión
(21) para conseguir dicho valor de la presión de referencia
(P_{REF}) en dicho circuito de alta presión (6);
y en que dicho paso de detectar un fallo en dicho
sistema de inyección (1) comprende los pasos de:
- comparar dicho valor de la presión instantáneo
(P_{RAIL}) con un valor de la presión umbral (P_{TH})
mínimo;
- comparar dicho error de la presión (\DeltaP)
con un error de la presión umbral (\DeltaP_{TH}) que representa
un error máximo admisible de la presión;
- comparar dicho ciclo de trabajo (DC) con un
valor del ciclo de trabajo umbral (DC_{TH}); y
- detectar un fallo en dicho sistema de inyección
(1) en caso de que se cumpla una de las siguientes condiciones:
a) dicha presión instantánea (P_{RAIL}) es
igual o menor que dicho valor de la presión umbral (T_{TH})
mínimo; y
b) dicha presión instantánea (P_{RAIL}) es
mayor que dicho valor de la presión umbral (P_{TH}) mínimo, y
dicho error de la presión (\DeltaP) es mayor que dicho error de la
presión umbral (\DeltaP_{TH}) y dicho valor del ciclo de trabajo
(DC) es mayor que dicho valor del ciclo de trabajo umbral
(DC_{TH)}.
3.Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
primera relación predeterminada está definida por la condición de
que dicha caída determinada de la presión sea mayor que dicha caída
de referencia de la presión.
4. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha
segunda relación predeterminada se define por la condición de que
dicha caída determinada de la presión sea más baja que dicha caída
de referencia de la presión, en todo un intervalo de tiempo
predeterminado.
5. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho paso de aislar hidráulicamente a
dicho circuito de alta presión (6) de dicho circuito de baja presión
(7) y de dicho motor (2), comprende los pasos de:
- cortar el suministro de combustible desde dicho
circuito de baja presión (7) a dicho circuito de alta presión (6);
y
- cortar el suministro de combustible desde
dichos inyectores (5) a dicho motor (2).
6. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho paso de valorar el funcionamiento
de dicho sistema de inyección (1) comprende los pasos de:
- determinar un valor de la presión límite
(S_{P1}, S_{P2});
- comparar el valor de la presión instantáneo
(P_{RAIL}) del combustible en dicho circuito de alta presión (6)
con dicho valor de la presión límite (S_{P1}, S_{P2}) para un
intervalo de tiempo predeterminado (T_{P1}, T_{P2});
- determinar dicho defecto en dicho circuito de
baja presión (7) cuando exista una tercera relación predeterminada
entre dicho valor de la presión instantáneo (P_{RAIL}) y dicho
valor de la presión límite (S_{P1}, S_{P2}) durante la totalidad
de dicho intervalo de tiempo (T_{P1}, T_{P2}); y
- determinar dicho defecto en dicho circuito de
alta presión (6) en ausencia de dicha tercera relación
predeterminada entre dicho valor de la presión instantáneo
(P_{RAIL}) y dicho valor de la presión límite (S_{P1}, S_{P2})
durante dicho intervalo de tiempo (T_{P1}, T_{P2}).
7. Un método según la reivindicación 6,
caracterizado porque dicha tercera relación predeterminada se
define por la condición de que dicho valor de la presión instantáneo
(P_{RAIL}) sea mayor que dicho valor de la presión límite
(S_{P1}, S_{P2}) en la totalidad de dicho intervalo de tiempo
(T_{P1}, T_{P2}).
8. Un método según la reivindicación 6 ó 7,
caracterizado porque dicho paso de determinar un valor de la
presión límite (S_{P1}, S_{P2}) comprende el paso de:
- determinar dicho valor de la presión límite
(S_{P1}, S_{P2}) como función del valor de la presión
instantáneo (P_{RAIL}(T_{0}), P_{RAIL}(T_{1}))
de dicho combustible en dicho circuito de alta presión (6).
9. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
también los pasos de:
- cortar dicho motor (2) en caso de que sea
determinado dicho defecto en dicho circuito de alta presión (6);
y
- limitar las actuaciones de dicho motor (2) en
caso de que se determine dicha condición de defecto en dicho
circuito de baja presión (7).
10. Un método según la reivindicación 9,
caracterizado porque dicho paso de limitar las actuaciones de
dicho motor (2) comprende los pasos de:
- limitar la cantidad de combustible máxima
inyectable mediante dichos inyectores (5); y
- limitar la presión máxima admisible de dicho
combustible en dicho circuito de alta presión (6).
11. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho paso de valorar el funcionamiento
de dicho sistema de inyección (1) comprende los pasos de:
- determinar la caída de presión del combustible
en dicho sistema de inyección (1);
- clasificar dicho sistema de inyección (1) en
función de dicha caída determinada de la presión.
12. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho paso de valorar el funcionamiento
de dicho sistema de inyección (1) comprende los pasos de:
- determinar la caída de presión del combustible
en dicho circuito de alta presión (6);
- generar un índice de envejecimiento de dicho
sistema de inyección (1) como función de dicha caída determinada de
la presión.
13. Un método según la reivindicación 12,
caracterizado porque comprende el paso de repetir
periódicamente dicho paso de determinar la caída de presión del
combustible en dicho circuito de alta presión (6), y dicho paso de
generar un índice de envejecimiento de dicho sistema de inyección
(1) como función de dicha caída determinada de la presión; siendo
calculado dicho índice de envejecimiento como función de las caídas
determinadas de la presión.
14. Un método según la reivindicación 13,
caracterizado porque se calcula dicho índice de
envejecimiento, en cada determinación, como una media móvil del
valor determinado de la caída de presión y un valor anterior de la
caída de presión.
15. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en que dicho circuito de alta presión
(6) comprende un conducto de presión común (9) conectado a dichos
inyectores (5) y a dicho circuito de baja presión (7) por conductos
de alta presión (12, 14); caracterizado porque dicho paso de
aislar hidráulicamente a dicho circuito de alta presión (6)
comprende el paso de:
- aislar hidráulicamente dicho conducto de
presión común (9) y dichos conductos de alta presión (12, 14).
16. Un método según la reivindicación 15, en que
dicho circuito de baja presión (7) comprende una bomba de suministro
(8) para aspirar combustible de un depósito (35); una bomba de alta
presión (10) conectada a dicha bomba de suministro (8) y dicho
conducto de presión común (9); y un regulador de presión (21) para
regular la presión del combustible en dicho circuito de alta presión
(6); caracterizado porque dicho paso de aislar
hidráulicamente a dicho circuito de alta presión (6) de dicho
circuito de baja presión (7) y de dicho motor (2), comprende los
pasos de:
- incapacitar dicha bomba de suministro (8);
- cerrar dicho regulador de presión (21); y
- cortar la inyección por dichos inyectores
(5).
17. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
también los pasos de:
- determinar la presencia de una condición de
inyector atascado en la posición de abierto; y
- cortar dicho motor (2) si se determina dicha
condición de inyector atascado en la posición de abierto; y
- ejecutar dicho paso de aislar hidráulicamente a
dicho circuito de alta presión (6) y dicho paso de valorar el
funcionamiento de dicho sistema de inyección (1) si no se determina
dicha condición de inyector atascado en la posición de abierto.
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