ES2267905T3 - Proceso para el funcionamiento de un motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Proceso para el funcionamiento de un motor de combustión interna, en el que una bomba de combustible (13) bombea una cantidad de suministro de combustible a partir de un acumulador de combustible (11) a una presión inicial hacia una unidad de dosificación (15), la unidad de dosificación (15) suministra a la bomba de presión alta (16) una cantidad de combustible que la unidad de dosificación (15) ajusta en función de un tamaño de control (A__Z), y la bomba de combustible (13) se controla en función del tamaño de control (A__Z), caracterizado porque se emplea, sabiendo la cantidad de suministro y la presión inicial, un diagrama característico (KF) de la bomba de combustible (13) para la determinación de un valor de control (A_ W) para controlar la bomba de combustible (13), el diagrama característico (KF) comprende pares de valores (F__W; V__W) que existen a partir de un valor de cantidad de suministro (F__W) y de un valor de presión inicial (V__W), y el diagrama característico (KF) asigna respectivamente un valor de control (A__W) a estos pares de valores (F__W; V__W) para el control de la bomba de combustible (13).
Description
Proceso para el funcionamiento de un motor de
combustión interna.
La presente invención trata de un proceso para
el funcionamiento de un motor de combustión interna, especialmente
de un vehículo, en el que una bomba de combustible bombea una
cantidad de suministro de combustible a partir de un acumulador de
combustible a una presión inicial hacia una unidad de dosificación,
donde la unidad de dosificación suministra a la bomba de presión
alta una cantidad de combustible que la unidad de dosificación
ajusta en función de un tamaño de control.
Además, la presente invención trata de un
dispositivo de control para un motor de combustión interna que es
apropiado para llevar a cabo el proceso nombrado anteriormente.
Por último, la presente invención trata de un
motor de combustión interna que es apropiado para llevar a cabo el
proceso nombrado anteriormente.
Se conoce un proceso de funcionamiento del tipo
nombrado al principio y se emplea, por ejemplo, en sistemas de
suministro de combustible en los que el combustible se suministra
mediante una bomba de presión alta a un acumulador de presión, donde
el acumulador de presión sirve para el suministro común de
combustible de varias válvulas de inyección. Este tipo de sistemas
de suministro de combustible también se denominan sistemas Common
Rail.
La bomba de presión alta de un sistema Common
Rail se alimenta, por el lado de aspiración de una bomba de
combustible, de una cantidad de combustible, a la que a partir de
ahora se hará referencia como cantidad de suministro, desde un
acumulador de combustible. Para el control de la cantidad de
combustible que debe bombearse desde la bomba de presión alta al
acumulador de presión, se maneja una unidad de dosificación con un
tamaño de control que se encuentra entre una bomba de combustible y
una bomba de presión alta.
La cantidad de suministro se compone de tres
partes. La cantidad de combustible, que debe bombearse de la bomba
de presión alta al acumulador de presión, forma la primera parte de
la cantidad de suministro. Ésta depende del punto de funcionamiento
del motor de combustión interna.
La segunda parte de la cantidad de suministro se
requiere para la lubricación y la refrigeración de la bomba de
presión alta accionada, la mayoría de las veces, mecánicamente y
permanece principalmente constante. Sin embargo, en cuanto a la vida
útil de la bomba de presión alta, puede ser necesario una mayor
lubricación y refrigeración debido a las consecuencias de
desgaste.
La tercera parte de la cantidad de suministro se
necesita para el llamado control de presión de admisión de la bomba
de presión alta que permite que el combustible pueda fluir a la
bomba de presión alta, una vez que se alcance cierto nivel de
presión, predeterminado por el control de presión de admisión, en el
lado de aspiración de la bomba de presión alta. En la siguiente
descripción, la presión de combustible en el lado de aspiración de
la bomba de presión alta se denomina presión inicial.
En cuanto a la vida útil de la bomba de
combustible, puede ser necesario un aumento importante de la
cantidad de suministro debido al desgaste. Por tanto, con un
control estático de la bomba de combustible, la potencia de la
bomba de combustible debe ajustarse o debe desarrollarse, de manera
que al menos pueda aplicar ininterrumpidamente, para el suministro
de la bomba de presión alta, la cantidad de suministro máxima que se
necesita y como cabe esperar y la presión inicial máxima que se
necesita y como cabe esperar durante toda la vida útil, bajo todas
las condiciones de funcionamiento y teniendo en cuenta el
envejecimiento y las tolerancias del sistema de inyección
completo.
Para calcular la cantidad de suministro máxima
necesaria, debe considerarse el punto de funcionamiento del motor
de combustión interna con la necesidad máxima de combustible.
Además, deben tenerse en cuenta las reservas de cantidades para un
aumento por envejecimiento de la necesidad de una cantidad de
lubricación y refrigeración de la bomba de presión alta.
Debe considerarse el desgaste de la bomba de
combustible en la determinación de la presión inicial máxima
necesaria.
La WO 01/53686 A2 describe un proceso para el
funcionamiento de una bomba de prealimentación de un sistema de
dosificación de combustible de un motor de combustión interna de
inyección directa, donde el sistema de dosificación de combustible
muestra una bomba de presión alta fuera de la bomba de
prealimentación y donde la bomba de prealimentación suministra
combustible a una zona de presión baja del sistema de dosificación
de combustible y la bomba de presión alta, combustible desde una
zona de presión baja a una zona de presión alta del sistema de
dosificación de combustible. Con el fin de disminuir fenómenos de
cavitación en la bomba de presión alta, la bomba de prealimentación
se controla según la necesidad, de modo que el flujo de suministro
a través de la bomba de prealimentación corresponda aproximadamente
al flujo de suministro a través de la bomba de presión alta y, en la
zona de presión baja, predomine un nivel de presión
predeterminado.
La función de la presente invención se basa en
mejorar a tal efecto un proceso del tipo nombrado al principio
disminuyendo la carga de la bomba de combustible y, de este modo,
aumentando su vida útil.
Partiendo de un proceso para el funcionamiento
de un motor de combustión interna, especialmente de un vehículo, en
el que una bomba de combustible bombea una cantidad de suministro de
combustible a partir de un acumulador de combustible a una presión
inicial hacia una unidad de dosificación, donde la unidad de
dosificación suministra a la bomba de presión alta una cantidad de
combustible que la unidad de dosificación ajusta en función de un
tamaño de control, esta función según la invención se soluciona, de
manera que la bomba de combustible se controle en función del tamaño
de control.
De esta manera, puede influirse en la cantidad
de suministro o en la presión inicial de la bomba de combustible,
de modo que no se genere de forma continuada una presión inicial
máxima, como en el control estático de la bomba de combustible, y
que pueda suministrarse una cantidad de suministro máxima de la
bomba de combustible que generalmente vuelve al acumulador de
combustible sin utilizar. En lugar de esto, la bomba de combustible
sólo suministra la cantidad de combustible necesaria para el
funcionamiento del motor de combustión interna y genera sólo la
presión inicial necesaria, por lo que disminuye el consumo de
potencia de la bomba de combustible. Otra ventaja consiste en que
no se necesita un sensor de presión baja adicional para detectar la
presión inicial en el proceso según la invención.
Especialmente ventajoso resulta la adaptación
dinámica de la cantidad de suministro y/o de la presión inicial en
el punto de funcionamiento del motor de combustión interna, gracias
a la que disminuye la carga media de la bomba de combustible. Esto
conduce a un aumento de la vida útil de la bomba de combustible.
Por tanto, en la utilización del proceso según
la invención, puede desarrollarse la bomba de combustible con una
construcción menos robusta pero con la misma potencia, con el fin de
ahorrar costes de producción y peso, y, al mismo tiempo, para
conseguir una vida útil que pueda compararse con los sistemas
convencionales.
Por el contrario, con el proceso según la
invención, también pueden accionarse bombas de combustible
convencionales con un aumento de la cantidad de combustible.
El rendimiento bajo del filtro también es
ventajoso, por lo que puede reducirse la obstrucción de los filtros
de combustible utilizados debido a la disgregación de parafinas
durante el funcionamiento y a temperaturas muy bajas de
combustible.
Un acondicionamiento especialmente ventajoso del
proceso según la invención se caracteriza porque, utilizando la
primera curva característica, se determina la cantidad de suministro
por el tamaño de control de la unidad de dosificación y, utilizando
una segunda curva característica, se determina la presión inicial
por el tamaño de control de la unidad de dosificación.
Si se sabe la cantidad de combustible y la
presión inicial, puede determinarse un valor de control para la
regulación de la bomba de combustible con un diagrama característico
de la bomba de combustible, según otra forma de aplicación de la
invención. Este valor de control depende del tamaño de control de la
unidad de dosificación y de la primera y de la segunda curva
característica.
El diagrama característico comprende pares de
valores que existen a partir de un valor de cantidad de suministro
y de un valor de presión inicial, a los que se asigna
respectivamente un valor de control para el control de la bomba de
combustible a través del diagrama característico. Este valor de
control permite un control específico de la bomba de combustible, de
modo que se ajusta un par de valor, basado en este valor de control,
que se forma a partir de la cantidad de suministro y de la presión
inicial.
Otra forma de aplicación del proceso según la
invención prevé que el diagrama característico se ajusta durante el
funcionamiento del motor de combustión interna, por ejemplo, en o
después del arranque del motor de combustión interna. De este modo,
puede adaptarse posteriormente la asignación incluida en el diagrama
característico.
Según otra variante del proceso según la
invención, la bomba de combustible se desarrolló como una bomba de
combustible eléctrica y se controla a través de una señal de control
por modulación de distancia de impulsos.
Resulta de gran importancia que el proceso según
la invención se lleve a cabo mediante un programa informático que
está previsto para un dispositivo de control de un motor de
combustión interna, especialmente de un vehículo. El programa
informático puede ejecutarse especialmente en un microprocesador y
es apropiado para realizar el proceso según la invención. En este
caso, la invención se realiza mediante el programa informático, de
modo que dicho programa informático representa la invención de la
misma forma que el proceso para cuya realización es apropiado el
programa informático. El programa informático puede guardarse en un
soporte de memoria eléctrico, por ejemplo, en una memoria flash o
en una memoria sólo de lectura.
Otras características, opciones de aplicación y
ventajas de la invención se explican en la siguiente descripción de
los ejemplos de modelo de la invención, que se representan en las
figuras de las ilustraciones. En esto, todas las características
descritas o mostradas presentan, por sí solas o en cualquier
combinación, el objeto de la invención, independientemente del
resumen en las reivindicaciones o de la referencia retroactiva, así
como independientemente de la formulación o representación en la
descripción o en las ilustraciones.
Fig. 1 muestra un esquema de un diagrama de
bloque de un sistema de suministro de combustible de un motor de
combustión interna según la invención para un vehículo y
Fig. 2 muestra un organigrama de una variante
del proceso según la invención.
En la figura 1, se representa un sistema de
suministro de combustible 10 de un motor de combustión interna. El
sistema de suministro de combustible 10 suele denominarse sistema
Common Rail y es apropiado para la inyección directa de combustible
en las cámaras de combustión del motor de combustión interna a
presión alta.
La bomba de combustible 13 aspira el combustible
de un acumulador de combustible 11 a través de un primer filtro 12.
La bomba de combustible 13 puede ser, por ejemplo, una bomba de
combustible eléctrica.
El combustible aspirado por la bomba de
combustible 13 se suministra a través de un segundo filtro 14 a una
unidad de dosificación 15, a una derivación de flujo de lubricación
y refrigeración 28 y a una zona de derrame 22. La unidad de
dosificación 15 puede desarrollarse, por ejemplo, como una válvula
proporcional controlada por imán.
Se colocó posteriormente una bomba de presión
alta 16 a la unidad de dosificación15. Normalmente se emplean
bombas mecánicas como bombas de presión alta 16, que el motor de
combustión interna acciona directamente o a través de un mecanismo
de transmisión.
La bomba de presión alta 16 está conectada a un
acumulador de presión 17, que también suele denominarse Rail. Dicho
acumulador de presión 17 está conectado a válvulas de inyección 18
a través de tuberías de combustible. A través de estas válvulas de
inyección 18, se inyecta el combustible en las cámaras de combustión
del motor de combustión interna. El sensor de presión 19 está
acoplado al acumulador de presión 17.
Se ha previsto un dispositivo de control 20 que
admite numerosas señales de entrada. Estas señales de entrada
pueden ser un momento motor M, solicitado y derivado de la posición
del pedal, del motor de combustión interna o la temperatura de
motor T del motor de combustión interna. En este caso, también puede
tratarse de la presión dentro del acumulador de presión 17 que
midió el sensor de medición 19. En función de las señales de
entrada, el dispositivo de control 20 genera numerosas señales de
salida. Puede tratarse, por ejemplo, de una señal para el control
de la bomba de combustible 13 o de una señal para el control de la
unidad de dosificación 15.
A continuación, se explica el funcionamiento del
sistema de suministro de combustible representado en la figura
1.
La bomba de combustible 13 aspira el combustible
que se encuentra en el acumulador de combustible 11 y lo lleva
hasta la unidad de dosificación 15. La presión en el área del
sistema de suministro de combustible 10 suele ser de 2 bar aprox. a
5 bar aprox. y se denominará, a continuación, presión inicial.
La unidad de dosificación 15 traspasa una
cantidad de combustible, definida por el tamaño de control A_Z del
dispositivo de control 20, al lado de aspiración de la bomba de
presión alta 16. A continuación, la bomba de presión alta 16 lleva
esta cantidad de combustible al acumulador de presión 17, para que
se inyecte desde allí a las cámaras de combustión correspondientes
del motor de combustión interna a través de las válvulas de
inyección 18.
Además de la cantidad de combustible destinada a
la inyección, la bomba de combustible 13 debe suministrar cierta
cantidad de combustible para la lubricación/refrigeración de la
bomba de presión alta 16. La bomba de combustible 13 suministra
esta cantidad adicional de combustible a la bomba de presión alta 16
a través de la derivación de flujo de lubricación y refrigeración
28. El retorno de esta cantidad de lubricación y refrigeración en
el acumulador de combustible 11 puede realizarse a través del
conducto de retorno 30. Un exceso de la cantidad necesaria para el
ajuste de la presión inicial se lleva, como ya se mencionó, a la
zona de derrame 22. El exceso de cantidad también vuelve a llevarse
al acumulador de combustible 11 a través del conducto de retorno
30.
Para adaptar la cantidad de combustible
suministrado por la bomba de combustible 13 al punto de
funcionamiento del motor de combustión interna, se calcula, en un
primer paso del proceso según la invención mostrado en la figura 2,
un valor de cantidad de suministro F_W a partir del tamaño de
control A_Z de la unidad de dosificación 15 y de una primera curva
característica KL1.
Para adaptar la presión inicial al punto de
funcionamiento del motor de combustión interna, se calcula, en un
segundo paso, un valor de presión inicial V_W a partir del tamaño de
control A_Z de la unidad de dosificación 15 y de una segunda curva
característica KL2.
Después del segundo paso del proceso, ya se
conocen el valor de cantidad de suministro F_W y el valor de
presión inicial V_W, que la bomba de combustible 13 debe aplicar en
función del tamaño de control A_Z de la unidad de dosificación 15
y, por tanto, de forma indirecta en función del punto de
funcionamiento del motor de combustión interna, con el fin de
asegurar el funcionamiento del motor de combustión interna.
Con el valor de cantidad de suministro F_W y el
valor de presión inicial V_W, está relacionado un valor de control
A_W con el que debe controlarse la bomba de combustible 13 para
poder aplicar F_W y V_W.
El valor de control A_W se determina en un
tercer paso del proceso según la invención a partir de un diagrama
característico KF que puede guardarse, por ejemplo, en una memoria
del dispositivo de control 20. El diagrama característico KF
también puede ajustarse durante el funcionamiento del motor de
combustión interna, especialmente en o después del arranque de
dicho motor de combustión interna.
A continuación del tercer paso, la bomba de
combustible 13 puede controlarse, en un cuarto paso, con el valor
de control A_W. Con una bomba de combustible eléctrica, es apropiado
un control mediante una modulación de distancia de impulsos, donde
el valor de control A_W se representa mediante la relación de pausas
e impulsos de la tensión de suministro de la bomba de combustible
eléctrica.
El proceso descrito asegura que la bomba de
combustible 13 sólo funcione con la potencia necesaria, en función
del punto de funcionamiento del motor de combustión interna, y no,
constantemente con una potencia máxima, como en los sistemas que
existen hasta ahora.
De esta forma, se reduce significativamente la
duración de funcionamiento de la bomba de combustible 13 durante un
funcionamiento con una potencia máxima.
Por tanto, si se utiliza el proceso según la
invención, la bomba de combustible 13 puede desarrollarse con una
construcción menos robusta y mantener la misma duración de vida
útil, que una bomba de combustible desarrollada para la misma
potencia que se acciona constantemente con máxima potencia.
También pueden proporcionarse mayores cantidades
de suministro con las bombas de combustible 13 convencionales que
funcionan según el proceso según la invención, por lo que están
disponibles sistemas de suministro de combustible 10 con una mayor
capacidad de potencia.
El tamaño de control A_Z de la unidad de
dosificación, empleado para determinar el valor de control A_W, es
un tamaño de ajuste del circuito de regulación de la presión alta
del motor de combustión interna. Éste se adapta, en el caso, por
ejemplo, de aumentar la necesidad de la cantidad total de la bomba
de presión alta 16, a este tipo de modificación de la necesidad de
la cantidad de combustible mediante la regulación de presión en el
circuito de presión alta.
De este modo, las cantidades de reserva
necesarias para la compensación de este tipo de modificaciones de
la necesidad de la cantidad de combustible no debe tenerse más en
cuenta en el control de la bomba de combustible 13, sino que se
adaptan al tamaño de control A_Z de la unidad de dosificación 15 que
actúa en A_W.
Otra ventaja de la invención consiste en que
puede controlarse, según la necesidad, la cantidad de suministro o
la bomba de combustible 13 sin un sensor de presión adicional,
conectado posteriormente a la bomba de combustible 13.
Claims (10)
1. Proceso para el funcionamiento de un motor de
combustión interna, en el que una bomba de combustible (13) bombea
una cantidad de suministro de combustible a partir de un acumulador
de combustible (11) a una presión inicial hacia una unidad de
dosificación (15), la unidad de dosificación (15) suministra a la
bomba de presión alta (16) una cantidad de combustible que la
unidad de dosificación (15) ajusta en función de un tamaño de
control (A_Z), y la bomba de combustible (13) se controla en función
del tamaño de control (A_Z), caracterizado porque se emplea,
sabiendo la cantidad de suministro y la presión inicial, un diagrama
característico (KF) de la bomba de combustible (13) para la
determinación de un valor de control (A_W) para controlar la bomba
de combustible (13), el diagrama característico (KF) comprende pares
de valores (F_W; V_W) que existen a partir de un valor de cantidad
de suministro (F_W) y de un valor de presión inicial (V_W), y el
diagrama característico (KF) asigna respectivamente un valor de
control (A_W) a estos pares de valores (F_W; V_W) para el control
de la bomba de combustible (13).
2. Proceso según la reivindicación 1,
caracterizado porque el control de la bomba de combustible
(13) se emplea para influir en la cantidad de suministro y/o en la
presión inicial.
3. Proceso según la reivindicación 2,
caracterizado porque el control de la bomba de combustible
(13) se emplea para la adaptación dinámica de la cantidad de
suministro y/o de la presión inicial en el punto de funcionamiento
del motor de combustión interna.
4. Proceso según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque se emplea una primera curva
característica (KL1) y/o una segunda curva característica (KL2) para
determinar la cantidad de suministro y/o la presión inicial.
5. Proceso según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el diagrama característico
(KF) se ajusta durante el funcionamiento del motor de combustión
interna, especialmente en o después del arranque del motor de
combustión interna.
6. Proceso según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la bomba de combustible (13)
se desarrolló como una bomba de combustible eléctrica, y porque el
control de la bomba de combustible (13) se lleva a cabo mediante una
señal de control por modulación de distancia de impulsos.
7. Programa informático para un dispositivo de
control (20) de un motor de combustión interna, caracterizado
porque el programa informático es apropiado para llevar a cabo un
proceso según una de las reivindicaciones 1 a 6.
8. Programa informático según la reivindicación
7, caracterizado porque el programa informático se graba en
un soporte de memoria eléctrico, especialmente en una memoria flash
o en una memoria sólo de lectura.
9. Dispositivo de control (20) para un motor de
combustión interna, caracterizado porque el dispositivo de
control (20) es apropiado para llevar a cabo el proceso según una de
las reivindicaciones 1 a 6.
10. Motor de combustión interna con un
dispositivo de control (20) según la reivindicación 9.
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|---|---|---|---|
| DE2001148222 DE10148222A1 (de) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine |
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