ES2253605T3 - Metodo para controlar un inyector de combustible en funcion de la duracion de la inyeccion. - Google Patents

Abstract

Método para controlar un inyector de combustible (1) para un motor de combustión interna de encendido controlado provisto de un accionador electromagnético que funciona eléctricamente (5) de manera que abra el inyector (1) durante un tiempo de inyección predeterminado Tj; previendo el método que el inyector (1) se ponga en funcionamiento con una primera forma de onda de corriente A si el tiempo de inyección Tj es mayor que un valor umbral predeterminado Ts, y que el inyector (1) se ponga en funcionamiento con una segunda forma de onda de corriente B si el tiempo de inyección Tj es inferior al valor umbral predeterminado Ts; compartiendo las dos formas de onda de corriente A, B una parte inicial idéntica, durante la que se hace que la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) suba durante un primer intervalo de tiempo T1 hasta que llegue a un valor máximo Ip, que se mantiene durante un segundo intervalo de tiempo T2; T5 por conmutación cíclica del voltaje v(t) aplicado al inyector (1) entre dos valores diferentes, cero y un valor de control Vc; al final del segundo intervalo de tiempo T2, la primera forma de onda A de la corriente i(t) proporciona que la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) se haga caer durante un tercer intervalo de tiempo T3 hasta que llegue a un valor de mantenimiento Im que se mantiene durante un cuarto intervalo de tiempo (T4) por conmutación cíclica del voltaje v(t) aplicado al inyector (1) entre dos valores diferentes, cero y un valor de control Vc; la segunda forma de onda B de la corriente i(t) proporciona que la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) se mantenga al valor máximo Ip hasta el final del tiempo de inyección Tj y así ponga rápidamente a cero la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) propiamente dicho; el método se caracteriza porque dicho valor umbral predeterminado Ts es mayor que la suma de los intervalos de tiempo primero, segundo y tercero T1, T2, T3 para estar seguro de que con la primera forma de onda al inyector (1) se para durante el cuarto intervalo de tiempo T4, al que la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) tiene un valor sustancialmente fijo igual al valor de mantenimiento Im, y con la segunda forma de onda (B) el inyector (1) se para durante el segundo intervalo de tiempo T2, al que la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) tiene un valor sustancialmente fijo igual al valor máximo Ip.

Description

Método para controlar un inyector de combustible en función de la duración de la inyección.

La presente invención se refiere a un método para controlar un inyector de combustible.

La presente invención se aplica ventajosamente a controlar un inyector electromagnético en un sistema de inyección directa de gasolina, al que la descripción siguiente hará referencia explícita sin limitar en consecuencia su alcance general.

Es sabido que un sistema de inyección ideal es perfectamente lineal, es decir el caudal al que se inyecta la gasolina (dada una diferencia de presión idéntica a través del inyector) es directamente proporcional al tiempo de inyección; así, para un sistema de inyección ideal, la curva característica para el tiempo de inyección/caudal de gasolina inyectada es una línea recta. Un sistema de inyección real difiere del sistema de inyección ideal en que tiende a tener zonas de operación no lineal, es decir, zonas de operación en las que la curva característica para el tiempo de inyección/caudal de gasolina inyectada se desvía de la línea recta ideal; en particular, los sistemas de inyección reales tienen óptima linealidad a tiempos de inyección largos, mientras que tienden a alejarse de las características ideales cuando se acortan los tiempos de inyección.

Se utiliza un parámetro denominado rango dinámico para caracterizar el grado de conformidad con la linealidad ideal, expresando dicho parámetro la relación entre el caudal inyectable máximo y el caudal inyectable mínimo manteniendo al mismo tiempo la desviación de la línea recta ideal dentro de un margen predeterminado.

Los sistemas de inyección conocidos realizan el control de cada inyector electromagnético aplicando un voltaje relativamente alto (aproximadamente 70 voltios) a la bobina de control asociada durante un primer intervalo de tiempo (típicamente de menos de 0,1 ms) para producir una subida rápida de la corriente que pasa a través del inyector hasta que se alcanza un valor de premagnetización (de forma indicativa de alrededor de 2 amps), que se mantiene durante un tiempo de premagnetización de aproximadamente 0,2 ms por conmutación cíclica (denominada "troceado" en la técnica) del voltaje entre cero y el valor máximo; entonces se aplica de nuevo un voltaje relativamente alto (aproximadamente 70 voltios) durante un segundo intervalo de tiempo (típicamente de menos de 0,3 ms) durante el que la corriente que pasa a través del inyector llega a un valor máximo (aproximadamente 10-12 amperios). Una vez que la corriente que pasa a través del inyector ha llegado al valor máximo, el voltaje a través del inyector se establece a cero o incluso se invierte (es decir, aplicando -70 voltios) de manera que la corriente se ajusta rápidamente a un valor de mantenimiento (aproximadamente 2 amperios), que se mantiene hasta la terminación del tiempo de inyección planeado por conmutación cíclica (denominada "troceado" en la técnica) del voltaje entre cero y un valor de mantenimiento (típicamente el voltaje de batería de 12 voltios). al final del tiempo de inyección planeado, la corriente que pasa a través del inyector se establece a cero aplicando un voltaje inverso al valor elevado (aproximadamente -70 voltios). Pruebas experimentales han revelado que el inyector se abre poco después de llegar a la corriente máxima y se cierra después de que la corriente que pasa a través del inyector propiamente dicho se pone a cero. El retardo entre la corriente que empieza a fluir a través del inyector propiamente dicho y el inyector se abre realmente y el retardo entre la corriente que deja de fluir a través del inyector propiamente dicho y el inyector se cierra realmente tienen efectos en la cantidad de combustible inyectado, que tienden a cancelarse entre sí y que, siendo en una primera aproximación efectos independientes de tiempo de inyección, no tienen impacto en la linealidad de la relación de tiempo de inyección/caudal de gasolina inyectada, pero desplazan simplemente ("desviación" en la técnica) esta relación constante con relación a cero.

Varias pruebas experimentales han demostrado que los inyectores electromagnéticos de gasolina actualmente disponibles controlados según el método antes descrito y que operan a una presión de 100 bar, tienen valores de rango dinámico menores que los obtenidos de los inyectores de presión baja (3-5 bar) para inyección indirecta que están corrientemente en producción pero, para garantizar funcionamiento óptimo de un motor de inyección directa de gasolina, hay que utilizar un sistema de inyección que tiene un rango dinámico de al menos 12.

Los inyectores de gasolina actualmente disponibles controlados según el método antes descrito tienen un rango dinámico relativamente mediocre en el que, dentro de un intervalo de tiempo crítico entre la apertura del inyector y la llegada al valor de mantenimiento, la corriente que pasa a través del inyector varía muy rápidamente y un orden de cierre emitida dentro del intervalo crítico puede dar lugar a tiempos de cierre reales muy diferentes dependiendo del valor de la corriente predominante en el momento en el que se aplica la orden de cierre.

En un intento por superar las desventajas antes descritas, se ha propuesto utilizar un inyector electromagnético provisto de dos bobinas y dos circuitos de control independientes respectivos; se utiliza una bobina principal para abrir el inyector, mientras que se utiliza una bobina auxiliar solamente durante la fase de cierre para acelerar el cierre del inyector. Sin embargo, esta solución es claramente costosa y compleja puesto que añade la bobina auxiliar y el circuito de control asociado.

EP1201898 describe un dispositivo para controlar la inyección de combustible e incluyendo medios reguladores de presión de combustible para regular la presión de combustible del combustible a inyectarse, medios de accionamiento de inyector incluyendo una bobina electromagnética para abrir el cuerpo de válvula del inyector, y medios de control de inyección para controlar los medios reguladores de combustible y los medios de accionamiento de inyector dependiendo de las condiciones operativas; los medios de control de inyección incluyen un temporizador de inyección para establecer el tiempo de excitación para controlar el tiempo de accionamiento para abrir el cuerpo de válvula controlando la corriente de excitación y el tiempo de excitación para la bobina electromagnética, un temporizador de sobreexcitación para alimentar una corriente de sobreexcitación, y una unidad de control de período de sobreexcitación para establecer de forma variable el valor de recuento inicial del temporizador de sobreexcitación dependiendo de la presión de combustible. El período de sobreexcitación se establece de forma variable de modo que sea un límite mínimo requerido que aumenta con el aumento de la presión de combustible.

EP0889223 describe un método para detectar el tiempo de conmutación de una electroválvula; el método implica controlar la corriente que fluye a través de la bobina de válvula de solenoide. En una primera fase, la corriente de disparo es controlada a un valor definido. Durante una segunda fase, una corriente de retención se controla a un valor definido. Durante una fase de detección, cuando es probable que se produzca el punto de conmutación, la corriente se controla a un valor de detección, que es menor que la corriente de disparo y más grande que la corriente de retención. El valor de detección se selecciona de tal manera que no se produzca saturación. Cuando se utiliza la válvula de solenoide en un sistema de inyección de combustible, la inyección se divide en una preinyección y una inyección principal. Durante la preinyección, la corriente se controla durante la fase de detección al valor de detección. Cuando se utiliza la válvula de solenoide en un sistema de inyección de combustible, la inyección se divide en una preinyección y una inyección principal. Durante la preinyección, la corriente se controla durante la fase de detección al valor de detección.

EP0704096 describe un sistema y método para poner en funcionamiento dispositivos accionados por solenoide a alta velocidad tal como inyectores de combustible a alta presión de operación electromagnética que requieren un refuerzo inicial de alta potencia para iniciar el movimiento de una armadura seguido de un refuerzo de potencia media para continuar el movimiento de la armadura a su posición de extremo y un control de potencia baja para mantener la armadura en su posición de extremo de manera que cuando se quite la potencia, la armadura vuelva a su posición de reposo o inicial. El sistema expone aquí la lógica y el control necesario para proporcionar seis etapas de control de potencia, incluyendo control de voltaje y corriente, para llevar a cabo operación a alta velocidad al mover la armadura desde su posición inicial a la final y también para hacer volver la armadura de su posición final a la inicial.

El objeto de la presente invención es proporcionar un método para controlar un inyector de combustible que no tener las desventajas antes descritas y, en particular, es simple y económico de implementar y permite lograr un rango dinámico relativamente alto.

La presente invención proporciona un método para controlar un inyector de combustible como el especificado en la reivindicación 1.

La presente invención se describirá con referencia ahora a los dibujos anexos, que ilustran algunas realizaciones no limitativas de la misma, en los que:

La figura 1 es una vista lateral esquemática, en sección parcial, de un inyector de combustible controlado según el método de control de la presente invención.

La figura 3 es una vista en sección ampliada de una porción de extremo de un cuerpo de válvula en la figura 1.

Las figuras 2 y 4 son vistas en sección ampliadas de realizaciones alternativas en el cuerpo de válvula en la figura 3.

La figura 5 es una vista en planta de un disco que define parte de un atomizador de agujeros múltiples presentes en el cuerpo de válvula en las figuras 2, 3 y 4.

La figura 6 es una vista en sección ampliada de otra realización del cuerpo de válvula en la figura 2.

La figura 7 es una vista en sección ampliada de un elemento del cuerpo de válvula en la figura 6.

La figura 8 muestra el perfil de tiempo para el voltaje y la corriente eléctrica que pasa a través de una bobina de control del inyector en la figura 1 según un primer principio de control.

Y la figura 9 muestra el perfil de tiempo para el voltaje y la corriente eléctrica que pasa a través de una bobina de control del inyector en la figura 1 según un segundo principio de control.

En la figura 1 el número 1 denota el inyector de gasolina en conjunto, que es sustancial y cilíndricamente simétrico alrededor de un eje longitudinal 2 y es capaz de ponerse en funcionamiento para inyectar gasolina desde una boquilla de inyección asociada 3. El inyector 1 incluye un cuerpo accionador superior 4 que acomoda un accionador electromagnético 5, y un cuerpo de válvula inferior 6, que se hace integral con el cuerpo accionador 4 y acomoda una válvula 7 accionada por el accionador electromagnético 5 para controlar el flujo de gasolina procedente de la boquilla de inyección 3; el cuerpo accionador 4 acomoda el accionador electromagnético 5 e incluye un canal interno 8, que se extiende a lo largo de la longitud completa del cuerpo accionador 4 para suministrar gasolina a presión al cuerpo de válvula 6.

El accionador electromagnético 5 incluye un electroimán 9, que está provisto de un devanado de 36 vueltas que tiene una resistencia de aproximadamente 0,12 ohmios, es integral con el cuerpo accionador 4 y es capaz de desplazar a lo largo del eje 2 una armadura 10 de material ferromagnético alojada en una porción inferior del canal interno 8 desde una posición cerrada (ilustrada en las figuras acompañantes) a una posición abierta (no ilustrada) contra la acción de un muelle 11 que tiende a mantener la armadura 10 en la posición cerrada. Además, el electroimán 9 se conecta eléctricamente por medio de cables eléctricos 12 a una unidad de control 13, que es capaz de controlar el electroimán 9 aplicando a través del electroimán 9 un voltaje v(t), variable con el tiempo, para hacer que una corriente i(t), variable con el tiempo, pase a través del electroimán 9 propiamente dicho y así producir el desplazamiento de la armadura 10 entre dicha posición cerrada y dicha posición abierta.

El cuerpo de válvula 6 incluye un depósito tubular 14 que es sustancialmente cilíndrico e incluye una cavidad central cilíndrica 15, que acomoda un obturador o émbolo 16 incluyendo una porción superior integral con la armadura 10 y que coopera con un asiento de válvula 17 para controlar el flujo de gasolina de la boquilla de inyección 3, de manera conocida. La cavidad 15 se extiende a lo largo de la longitud completa del depósito tubular 14 y se cierra en la parte inferior de manera estanca a los fluidos por un elemento de cierre hermético 18 en el que se define el asiento de válvula 17.

La armadura 10 es de forma cilíndrica (se conoce en la técnica como una "armadura de botón"), ocupa completamente una porción inferior del canal interno 8, incluye un agujero central 19 ocupado por una porción superior del émbolo 16 y una serie de agujeros pasantes 20 distribuidos simétricamente alrededor del agujero central 19 para que pueda fluir gasolina hacia el cuerpo de válvula 6. La armadura se acomoda de manera deslizante dentro del canal interno 8 de manera que se pueda mover a lo largo del eje 2 entre las posiciones abierta y cerrada indicadas por la fuerza del accionador electromagnético 5; como resultado de la estructura antes descrita, la armadura 10 también realiza la función de una guía superior para el émbolo 16, es decir, contribuye a mantener el émbolo 16 alineado con el asiento de válvula 17 y permite que el émbolo 16 propiamente dicho sea desplazado por el empuje del accionador electromagnético 5.

Además, la armadura 10 está provista de un dispositivo antirrebote 21 del tipo hidráulico que incluye respectivos elementos de válvula 22, cada uno de los cuales se parea con un agujero pasante respectivo 20 de la armadura 10 y tiene una permeabilidad diferente al paso de gasolina dependiendo de la dirección de paso de la gasolina propiamente dicho a través del agujero pasante 20. En particular, cada elemento de válvula 22 incluye una hoja elástica 23, que está fijada en parte a una superficie inferior 24 de la armadura 10 solamente en un lado del agujero pasante respectivo 20 e incluye un agujero central 25 de dimensiones más pequeñas; cuando la gasolina fluye hacia abajo, es decir, hacia el asiento de válvula 17, la hoja 23 se deforma bajo la fuerza de la gasolina, permitiendo que la gasolina fluya de forma sustancialmente libre a través del agujero 20, aunque, cuando la gasolina fluye hacia arriba, la hoja 23 se presiona contra la superficie inferior 24 de la armadura 10 por la fuerza de la gasolina, cerrando el agujero 20 y dejando solamente que la gasolina fluya a través del agujero más pequeño 25.

Como se ilustra en las figuras 2 a 5, el elemento de cierre hermético 18 está provisto de un atomizador de agujeros múltiples 26, es simétrico cilíndricamente alrededor del eje longitudinal 2 y es de mayores dimensiones que las de la cavidad interna 15 del depósito tubular 14, de tal manera que descanse sobre una superficie inferior del depósito tubular 14; este tipo de construcción es preferible porque hace posible llevar a cabo la soldadura del elemento de cierre hermético 18 y el depósito tubular 14 al nivel de la superficie lateral del depósito tubular 14 propiamente dicho y así relativamente a distancia de la boquilla de inyección 3.

El elemento de cierre hermético 18 se compone solamente de un cuerpo principal cilíndricamente simétrico 27, que incluye el asiento de válvula 17 y garantiza el cierre estanco a los fluidos del extremo inferior del depósito tubular 14, y de un disco perforado 28, que se suelda coaxialmente al cuerpo principal 27 y define el atomizador de agujeros múltiples 26 en unión con una superficie cónica truncada subyacente 29 definida en el cuerpo principal 27.

En particular, el disco perforado 28 incluye un agujero pasante central 30 para el paso del émbolo 16 y una serie de agujeros pasantes periféricos 31 distribuidos simétricamente alrededor del agujero central 30 para el paso de la gasolina hacia el asiento de válvula subyacente 17 situado en el centro de la superficie cónica truncada 29; el émbolo 16 ocupa de manera deslizante el agujero central 30 del disco perforado 28, que actúa como una guía inferior para el émbolo 16.

El asiento de válvula 17 incluye un agujero central 32, que está conectado coaxialmente a la superficie cónica truncada 9, está ocupado en servicio por una porción de extremo puntiagudo del émbolo 16 para interrumpir el flujo de gasolina, y se abre a una cámara de inyección 33 incluyendo un número de agujeros pasantes de inyección libre 34, que definen la boquilla de inyección 3.

Según la realización ilustrada en la figura 2, el cuerpo principal 27 se compone de un primer elemento 35, que incluye el asiento de válvula 17 y garantiza un cierre estanco a los fluidos del extremo inferior del depósito tubular 14, y de un segundo elemento 36, que define una pared inferior de la cámara de inyección 33 provista de los agujeros de inyección 34. El primer elemento 35 se obtiene de un disco sólido respectivo (no ilustrado) procesado por extracción de material (típicamente por medio de perforación y fresado) o directamente por formación, y el segundo elemento 36 se obtiene de un disco sólido respectivo (no ilustrado) procesado por formación.

Según la realización ilustrada en la figura 3, el cuerpo principal 27 se compone de un elemento único 37 obtenido de un disco sólido respectivo (no ilustrado) procesado por extracción de material (típicamente por medio de perforación y fresado). Según la realización ilustrada en la figura 4, el cuerpo principal 27 se compone de un elemento único 38 obtenido de un disco sólido respectivo (no ilustrado) procesado por formación. A causa de su estructura, la producción de los elementos 37 y 38 es especialmente simple y económica y hace posible reducir los costos de producción del inyector 1.

Según una realización alternativa ilustrada en las figuras 6 y 7, el elemento de cierre hermético 18 está provisto de un atomizador rotacional 39 (capaz de impartir movimiento rotativo a la gasolina que fluye a través de la boquilla de inyección 3), es simétrico cilíndricamente alrededor del eje longitudinal 2 y es de mayores dimensiones que las de la cavidad interna 15 del depósito tubular 14, de tal manera que descanse sobre una superficie inferior del depósito tubular 14.

El elemento de cierre hermético 18 se compone de un solo cuerpo monolítico, simétrico cilíndricamente 40, que incluye el asiento de válvula 17, el atomizador rotacional 39 y una guía inferior 41 del émbolo 16, y garantiza un cierre estanco a los fluidos del extremo inferior del depósito tubular 14.

El atomizador rotacional 39 se define por una serie de canales 42, que proporcionan el paso de la gasolina desde la cavidad interna 15 a una cámara intermedia 43 y están dispuestos desviados para impartir movimiento rotativo a la gasolina; el asiento de válvula 17 incluyendo el agujero central 32 está situado en una parte inferior de la cámara intermedia 43, agujero central 32 que está ocupado en el servicio por una porción de extremo puntiagudo del émbolo 16 para interrumpir el flujo de gasolina, y se abre a una cámara de inyección 33 incluyendo un número de agujeros pasantes de inyección libre 34 que definen la boquilla de inyección 3.

Con referencia a las figuras 8 y 9, a continuación se describe el principio de control usado por la unidad de control 13 para controlar el electroimán 9 del accionador electromagnético 5.

Cuando está en servicio, la unidad de control 13 determina de manera conocida la duración del tiempo de inyección Tj, es decir, el intervalo de tiempo durante el que el inyector 1 se debe mantener en su posición abierta, o el momento del inicio del tiempo de inyección Tj. En base al valor durante el tiempo de inyección Tj, la unidad de control 13 decide si controlar el electroimán 9 con una forma de onda de corriente A (ilustrada en la figura 8), o con una forma de onda de corriente B (ilustrada en la figura 9); en particular, el electroimán 9 se controla con la forma de onda de corriente A si el tiempo de inyección Tj es mayor que un valor umbral predeterminado Ts, mientras que se controla con la forma de onda de corriente B si el tiempo de inyección Tj es inferior al valor umbral predeterminado Ts.

Como se ilustra en la figura 8, la forma de onda de corriente A proporciona un voltaje constante v(t) igual a un valor de control Vc (típicamente de 12 voltios, es decir, el voltaje de batería) a aplicar al electroimán 9 desde el momento del inicio del tiempo de inyección Tj y durante un intervalo de tiempo T1 (aproximadamente 0,3-0,6 ms) de manera que produzca una subida de la corriente i(t) que pasa por el electroimán 9 desde cero hasta que llegue a un valor máximo Ip (de entre 22 y 26 amperios). El valor máximo Ip se mantiene durante un intervalo de tiempo T2 (típicamente de 0,2-0,6 ms) por conmutación cíclica del voltaje v(t) aplicado al electroimán 9 entre el valor de control Vc y cero, es decir, por "troceado" del voltaje v(t) aplicado al electroimán 9 entre el valor de control Vc y cero para mantener la corriente i(t) que pasa por el electroimán 9 dentro de un rango más o menos centrado alrededor del valor máximo Ip.

Al final del intervalo de tiempo T2, la corriente i (t) que pasa por el electroimán 9 cae durante un intervalo de tiempo T3 (típicamente de 0,2-0,4 ms) hasta que se alcanza un valor de mantenimiento Im (de forma indicativa de entre 4 y 8 amperios) aplicando un voltaje cero al electroimán 9; el valor de mantenimiento Im se mantiene durante un intervalo de tiempo T4 hasta el final del tiempo de inyección Tj (que se compone así de la suma de T1, T2, T3 y T4) por conmutación cíclica del voltaje v(t) aplicado al electroimán 9 entre el valor de control Vc y cero. Al final del intervalo de tiempo T4, es decir, al final del tiempo de inyección Tj, la corriente i(t) que pasa por el electroimán 9 se pone rápidamente a cero aplicando al electroimán 9 un voltaje negativo constante v(t) (es decir, de la polaridad opuesta al voltaje usado para generar la corriente i(t)), que es igual a un valor de parada definido Vs (mayor que 40 voltios).

Es importante observar que el valor umbral predeterminado Ts, y así el tiempo de inyección, es mayor que la suma de T1, T2 y T3; de esta manera, es seguro que el inyector 1 se para desde un momento definido durante el intervalo de tiempo T4, en el que la corriente i(t) que pasa por el electroimán 9 tiene un valor sustancialmente fijo igual al valor de mantenimiento Im.

Como se ilustra en la figura 9, la forma de onda de corriente B proporciona un voltaje constante v(t) igual a un valor de control Vc (típicamente de 12 voltios, es decir, el voltaje de batería) a aplicar al electroimán 9 desde el momento del inicio del tiempo de inyección Tj y durante un intervalo de tiempo T1 (aproximadamente 0,3-0,6 ms) de manera que produzca una subida de la corriente i(t) que pasa por el electroimán 9 desde cero hasta que llegue a un valor máximo Ip (de entre 22 y 26 amperios). El valor máximo Ip se mantiene durante un intervalo de tiempo T5 hasta el final del tiempo de inyección Tj (que se compone así de la suma de T1 y T5) por conmutación cíclica del voltaje v(t) aplicado al electroimán 9 entre el valor de control Vc y cero. Al final del intervalo de tiempo T5, es decir, al final del tiempo de inyección Tj, la corriente i(t) que pasa por el electroimán 9 se pone rápidamente a cero aplicando al electroimán 9 un voltaje negativo constante v(t) (es decir, de la polaridad opuesta al voltaje usado para generar la corriente i(t)), que es igual a un valor de parada definido Vs (mayor que 40 voltios). Operando como se ha descrito anteriormente, es seguro que el inyector 1 se para desde un momento definido durante el intervalo de tiempo T5, en el que la corriente i(t) que pasa por el electroimán 9 tiene un valor sustancialmente fijo igual al valor máximo Ip (obviamente durante los tiempos de inyección Tj más largos que el intervalo de tiempo T1).

Por la explicación anterior es claro que las dos formas de onda de corriente A y B comparten una parte inicial idéntica, durante la que la corriente que pasa por el electroimán 9 se hace subir durante el intervalo de tiempo T1 hasta que llegue al valor máximo Ip, que se mantiene respectivamente durante el intervalo de tiempo T2 y durante el intervalo de tiempo T5.

Pruebas experimentales han demostrado que el inyector 1 controlado usando el método antes descrito tiene un rango dinámico superior a 11; este resultado se logra gracias a que el inyector 1 siempre se para desde un valor determinado conocido de la corriente i(t) que pasa por el electroimán 9 (el valor máximo Ip si el tiempo de inyección Tj es inferior al valor umbral Ts, el valor de mantenimiento Im si el tiempo de inyección Tj es mayor que el valor umbral Ts). Parar el inyector 1 a partir de dos valores diferentes de la corriente i(t) que pasa por el electroimán 9 no es problemático porque introduce una desviación (deriva) en el sistema de control que es constante y es una función del tiempo de inyección Tj y es gestionada fácilmente por la unidad de control 13.

Además, al controlar el electroimán 9, la unidad de control 13 usa sustancialmente voltaje cero y el voltaje de batería Vc, es decir, los dos voltajes que están inmediatamente disponibles en un vehículo; el voltaje negativo Vs requerido para parada se utiliza durante intervalos de tiempo muy breves (del orden de unas pocas decenas de \mus) y así puede obtenerse usando un diodo Zener (no ilustrado) de dimensiones limitadas (dado que se utiliza durante breves intervalos de tiempo, no hay que disipar cantidades significativas de energía a dicho diodo). Es así claro que el circuito electrónico de control (no ilustrado) que se requiere para controlar el electroimán 9 es especialmente simple, económico y compacto.

El método de control descrito se puede usar con cualquier tipo de inyector electromagnético; sin embargo, el método de control descrito es especialmente eficiente en unión con el diseño del inyector 1, que usa un atomizador de agujeros múltiples en lugar de un atomizador rotacional (también denominado atomizador de torbellino), porque, utilizando el atomizador de agujeros múltiples, se logran cambios favorables de las fuerzas de presión debido a la presión de la gasolina, que mejoran la eficiencia de control del inyector descrito anteriormente. En otros términos, un atomizador rotacional genera mayores fuerzas hidráulicas opuestas al accionamiento del émbolo que un atomizador de agujeros múltiples, fuerzas que, si se han de contrarrestar efectivamente, requieren una subida muy rápida de la corriente que pasa a través del inyector durante la primera parte de la curva de control, subida rápida que no está presente en el control de inyector descrito anteriormente.

Claims (27)

1. Método para controlar un inyector de combustible (1) para un motor de combustión interna de encendido controlado provisto de un accionador electromagnético que funciona eléctricamente (5) de manera que abra el inyector (1) durante un tiempo de inyección predeterminado Tj; previendo el método que el inyector (1) se ponga en funcionamiento con una primera forma de onda de corriente A si el tiempo de inyección Tj es mayor que un valor umbral predeterminado Ts, y que el inyector (1) se ponga en funcionamiento con una segunda forma de onda de corriente B si el tiempo de inyección Tj es inferior al valor umbral predeterminado Ts; compartiendo las dos formas de onda de corriente A, B una parte inicial idéntica, durante la que se hace que la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) suba durante un primer intervalo de tiempo T1 hasta que llegue a un valor máximo Ip, que se mantiene durante un segundo intervalo de tiempo T2; T5 por conmutación cíclica del voltaje v(t) aplicado al inyector (1) entre dos valores diferentes, cero y un valor de control Vc; al final del segundo intervalo de tiempo T2, la primera forma de onda A de la corriente i(t) proporciona que la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) se haga caer durante un tercer intervalo de tiempo T3 hasta que llegue a un valor de mantenimiento Im que se mantiene durante un cuarto intervalo de tiempo (T4) por conmutación cíclica del voltaje v(t) aplicado al inyector (1) entre dos valores diferentes, cero y un valor de control Vc; la segunda forma de onda B de la corriente i(t) proporciona que la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) se mantenga al valor máximo Ip hasta el final del tiempo de inyección Tj y así ponga rápidamente a cero la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) propiamente dicho; el método se caracteriza porque dicho valor umbral predeterminado Ts es mayor que la suma de los intervalos de tiempo primero, segundo y tercero T1, T2, T3 para estar seguro de que con la primera forma de onda al inyector (1) se para durante el cuarto intervalo de tiempo T4, al que la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) tiene un valor sustancialmente fijo igual al valor de mantenimiento Im, y con la segunda forma de onda (B) el inyector (1) se para durante el segundo intervalo de tiempo T2, al que la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) tiene un valor sustancialmente fijo igual al valor máximo Ip.

2. Método según la reivindicación 1, donde, durante la parte inicial compartida, se hace que la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) suba hasta que llegue a un valor máximo Ip aplicando al inyector (1) un voltaje constante v(t), que es igual al voltaje de batería Vc.

3. Método según la reivindicación 2, donde, durante la parte inicial compartida, la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) se mantiene a un valor alrededor del valor máximo Ip por conmutación cíclica del voltaje v(t) aplicado al inyector (1) entre cero y el voltaje de batería Vc.

4. Método según una de las reivindicaciones 1, 2 o 3, donde el accionador electromagnético (5) del inyector (1) incluye un devanado de 36 vueltas y el valor máximo Ip de la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) está entre 22 y 26 amperios.

5. Método según una de las reivindicaciones 1 a 4, donde la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) se pone rápidamente a cero aplicando al inyector (1) un voltaje negativo v(t) mayor que 40 voltios.

6. Método según una de las reivindicaciones 1 a 5, donde el segundo intervalo de tiempo T2 es del orden de 0,4 ms.

7. Método según una de las reivindicaciones 1 a 6, donde la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) se mantiene a un valor alrededor del valor de mantenimiento Im por conmutación cíclica del voltaje v(t) aplicado al inyector (1) entre cero y el voltaje de batería Vc.

8. Método según una de las reivindicaciones 1 a 7, donde el accionador electromagnético (5) del inyector (1) incluye un devanado de 36 vueltas y el valor de mantenimiento Im de la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) está entre 4 y 8 amperios.

9. Método según una de las reivindicaciones 1 a 8, donde se hace que la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) caiga del valor máximo Ip al valor de mantenimiento Im aplicando un cero voltaje v(t) al inyector (1).

10. Método según una de las reivindicaciones 1 a 9, donde, al final del tiempo de inyección Tj, la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) se pone rápidamente a cero.

11. Método según la reivindicación 10, donde la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) se pone rápidamente a cero aplicando al inyector (1) un voltaje negativo v(t) que, en términos absolutos, es mayor que el voltaje de batería Vc.

12. Método según la reivindicación 11, donde la corriente i(t) que pasa a través del inyector (1) se pone rápidamente a cero aplicando al inyector (1) un voltaje negativo v(t) mayor que 40 voltios.

13. Método según una de las reivindicaciones 1 a 12, donde el inyector de combustible (1) está provisto de un cuerpo de válvula (6), que incluye una válvula (7) capaz de controlar el flujo de combustible y un depósito tubular cilíndrico (14) incluyendo una cavidad central cilíndrica (15); incluyendo además el cuerpo de válvula (6) un elemento de cierre hermético (18), que está dispuesto para cerrar un extremo inferior del depósito tubular (14) y está provisto de un atomizador de agujeros múltiples (26) y un asiento de válvula (17), y un émbolo (16), que es capaz de ocupar el asiento de válvula (17), se acomoda de manera deslizante dentro del depósito tubular (14), y se pone en movimiento por el accionador electromagnético (5) para abrir y cerrar el inyector (1); componiéndose solamente el elemento de cierre hermético (18) de un cuerpo principal cilíndricamente simétrico (27), que incluye el asiento de válvula (17) y garantiza un cierre estanco a los fluidos del extremo inferior del depósito tubular (14), y de un disco perforado (28), que se suelda coaxialmente al cuerpo principal (27) y define el atomizador de agujeros múltiples (26) en unión con una superficie cónica truncada subyacente (29) definida en el cuerpo principal (27).

14. Método según la reivindicación 13, donde el accionador electromagnético (5) incluye una bobina fija y una armadura cilíndrica móvil (10) que se une mecánicamente a una parte superior del émbolo (16).

15. Método según la reivindicación 14, donde una guía superior del émbolo (16) se define por la armadura (10) y una guía inferior del émbolo se define por el atomizador (26).

16. Método según la reivindicación 14 o 15, donde el inyector (1) incluye un canal interno (8) mediante el que el combustible se suministra al asiento de válvula (17); estando completamente ocupado el canal interno (8) por la armadura (10), que incluye al menos un agujero pasante de suministro (20) para el paso de combustible hacia el asiento de válvula (17) y está provisto de un dispositivo antirrebote (21) del tipo hidráulico.

17. Método según la reivindicación 16, donde el dispositivo antirrebote (21) del tipo hidráulico incluye un elemento de válvula (22), que se parea con el agujero de suministro (20) de la armadura (10) y tiene una permeabilidad diferente al paso de combustible dependiendo de la dirección de paso del combustible propiamente dicho a través del agujero de suministro (20).

18. Método según una de las reivindicaciones 13 a 17, donde el agujero perforado (28) incluye un agujero pasante central (30) para el paso del émbolo (16) y una serie de agujeros pasantes periféricos (31) distribuidos simétricamente alrededor del agujero central (30) para el paso del combustible hacia el asiento de válvula subyacente (17).

19. Método según una de las reivindicaciones 13 a 18, donde el asiento de válvula (17) incluye un agujero central (32), que está ocupado por el émbolo (16) y se abre a una cámara de inyección (33) incluyendo un número de agujeros pasantes de inyección libre (34), que definen una boquilla de inyección (3).

20. Método según la reivindicación 19, donde el cuerpo principal cilíndricamente simétrico (27) se compone de un primer elemento (35), que incluye el asiento de válvula (17) y garantiza un cierre estanco a los fluidos del extremo inferior del depósito tubular (14) y de un segundo elemento (36), que define una pared inferior de la cámara de inyección (33) provista de los agujeros de inyección (34).

21. Método según la reivindicación 20, donde el primer elemento (35) se obtiene de un disco sólido respectivo procesado por extracción de material o directamente por formación, y el segundo elemento (36) se obtiene de un disco sólido respectivo procesado por formación.

22. Método según la reivindicación 19, donde el cuerpo principal cilíndricamente simétrico (27) se compone de un elemento único (37) obtenido de un disco sólido respectivo procesado por extracción de material.

23. Método según la reivindicación 19, donde el cuerpo principal cilíndricamente simétrico (27) se compone de un elemento único (38) obtenido de un disco sólido respectivo procesado por formación.

24. Método según una de las reivindicaciones 1 a 12, donde el inyector de combustible (1) está provisto de un cuerpo de válvula (6), que incluye una válvula (7) capaz de controlar el flujo de combustible y un depósito tubular cilíndrico (14) incluyendo una cavidad central cilíndrica (15); incluyendo además el cuerpo de válvula (6) un elemento de cierre hermético (18) que está dispuesto para cerrar un extremo inferior del depósito tubular (14) y está provisto de un atomizador rotacional (39) y un asiento de válvula (17), y un émbolo (16), que es capaz de ocupar el asiento de válvula (17), se acomoda de manera deslizante dentro del depósito tubular (14), y se pone en movimiento por el accionador electromagnético (5) para abrir y cerrar el inyector (1); el elemento de cierre hermético (18) que se compone de un solo cuerpo monolítico (40), que incluye el asiento de válvula (17), garantiza un cierre estanco a los fluidos del extremo inferior del depósito tubular (14) y define el atomizador rotacional (39) y una guía inferior (41) del émbolo (16).

25. Método según la reivindicación 24, donde el atomizador rotacional (39) se define por una serie de canales (42) que proporcionan paso para la gasolina de una cavidad interna (15) del depósito tubular (14) a una cámara intermedia (43) y están dispuestos de manera desviada para impartir movimiento rotativo al combustible.

26. Método según la reivindicación 25, donde el asiento de válvula (17) incluyendo un agujero central (32) está situado en una parte inferior de la cámara intermedia (43), agujero central (32) que está ocupado en servicio por una porción de extremo puntiagudo del émbolo (16) para interrumpir el flujo de combustible.

27. Método según la reivindicación 26, donde el agujero central (32) del asiento de válvula (17) se abre a una cámara de inyección (33) incluyendo un número de agujeros pasantes de inyección libre (34) que definen una boquilla de inyección (3).