MX2011002679A - Dispositivo de alimentacion de gas fresco para motor de combustion interna teniendo un turbocargador de gas de escape y metodo para el control de este. - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona con un dispositivo (7) de alimentación de gas fresco para un motor (1) de combustión interna teniendo un turbocargador (2) de gas de escape; el dispositivo (7) referido comprende lo siguiente: una entrada (6) de aire de carga para la admisión de aire de carga del turbocargador (2) de gas de escape; una entrada (8) de aire comprimido para la entrada de aire comprimido; una salida (9) que puede ser conectada a la entrada (6) de aire de carga mediante un elemento (16) de válvula mariposa y a la entrada (8) de aire comprimido mediante un dispositivo (20) de control de cantidad que tiene una posición cerrada y posiciones abiertas en una extensión arbitraria; el dispositivo (20) de control de cantidad es cerrado cuando el elemento (16) de válvula es abierto parcial o completamente; y una unidad (15) de control para controlar el elemento (16) de válvula mariposa y el dispositivo (20) de control de cantidad según los estados operacionales del motor (1) de combustión interna; el dispositivo (20) de control de cantidad comprende al menos una válvula (21, 21') para abrir y cerrar la entrada (8) de aire comprimido y una válvula (23) proporcional conectada corriente abajo en la dirección del flujo para determinar una presión en la salida (9) La invención se relaciona además con un método para el control de una presión en una salida (9) de semejante dispositivo (7) de alimentación de gas fresco.

Description

DISPOSITIVO DE ALIMENTACIÓN DE GAS FRESCO PARA MOTOR DE COMBUSTION INTERNA TENIENDO UN TURBOCARGADOR DE GAS DE ESCAPE Y METODO PARA EL CONTROL DE ESTE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un dispositivo de alimentación de gas fresco para un motor de combustión interno teniendo turbocargador de gas de escape según los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 9, y con un método para regular una presión de salida de semejante dispositivo de alimentación de gas fresco.

Motores de combustión interna como, por ejemplo, motores a diesel están equipados frecuentemente con turbocargadores de gas de escape. Fig. 1 muestra para ello una representación esquematizada de un motor 1 de combustión interna cuya tubería 10 de gas de escape está acoplada a un turbocargador 2 de gas de escape. El turbocargador de gas de escape tiene una turbina 2 propulsada mediante gas de escape que está acoplada a un compresor 3. El compresor 3 comprime aire de succión de una entrada 11 de aire de succión para incrementar una presión de succión en una tubería 9' de succión para el motor 1 de combustión interna, por lo que se logran, por ejemplo, un comportamiento de aceleración del vehículo que tiene el motor 1 de combustión interna y una reducción del consumo de energía.

Pero el turbocargador 2 no puede generar en todo estado de funcionamiento del motor 1 de combustión interna suficiente aire ni producir, por lo tanto, suficiente presión de succión. Por ejemplo, motores de émbolos como motores a diesel con turbocargadores 2 de gas de escape tienen, por ejemplo, un estado de f ncionamiento durante el acelerar que es designado como "agujero turbo" . El motor 1 de combustión interna reacciona en este caso al acelerar sólo después de un tiempo de retardo determinado con un incremento de los revoluciones por minuto; durante el retardo no se tiene energía de gas de escape, es decir, tampoco suficiente presión de gas de escape para la propulsión del turbocargador 2 de gas de escape y, por lo tanto, no tiene aire de succión comprimida con una presión de succión correspondiente. Para superar este "agujero turbo" se han hecho propuestas de solución, en que aire comprimido, por ejemplo, de un tanque 13 alimentado por un compresor 14 de aire es conducido controladamente por la tubería 9' de succión del motor 1 de combustión interna para, en caso de un requerimiento mayor de aire de succión del motor 1 de combustión interna, cubrirlo. Esto se lleva a cabo mediante un dispositivo 7 de alimentación de gas fresco que está dispuesto entre el compresor 3 del turbocargador o de un refrigerador 5 de aire de carga posterior en dirección de la corriente, y la tubería 9' de succión.

Semejante dispositivo 7 de alimentación de gas fresco está representado esquemáticamente en Fig. 2. El dispositivo 7 de alimentación de gas fresco está conectado mediante una entrada 6 de aire de carga con el refrigerador 5 de aire de carga y mediante una salida 9 con la tubería 9' de succión. Entre la entrada 6 de aire de carga y la salida 9 se ubica un elemento 16 de válvula mariposa que es ajustable mediante un motor 17 de ajuste para cerrar y abrir la conexión de la entrada 6 de aire de carga a la salida 9. Además, una entrada 8 de aire comprimido está conectada con la salida 9 y mediante un dispositivo 20 de regulador de cantidad con el tanque 13. Un dispositivo 15 de control sirve para controlar el dispositivo 20 regulador de cantidad y el motor 17 de ajuste. Dispositivo de control que está conectado aquí también con sensores 18 y 19 de presión, de los cuales un primer sensor 18 de presión palpan una presión de la salida 9 (presión de salida) y un segundo sensor 19 de presión una presión de la entrada de aire de carga (presión de carga) y que detecta un requerimiento de par de torsión en caso de un "pisotón de acelerador" . En este caso, el dispositivo 20 regulador de cantidad alimenta aire comprimido mediante abertura de la conexión de la entrada 8 de aire comprimido a la salida 9. El elemento 16 de válvula mariposa controlado es cerrado previamente, de manera que el aire comprimido no fluya a través de la entrada 6 de aire de carga al compresor 3 del turbocargador 2 de gas de escape contra la dirección de succión, sino a través de la salida 9 de manera direccionada a la tubería 9' de succión. Al concluir la alimentación de aire comprimido, este elemento 16 de válvula mariposa nuevamente es abierto y el dispositivo 20 regulador de cantidad cerrado. En este momento la presión de entrada a través del compresor 3 del turbocargador 2 de gas de escape ya es otra vez suficiente.

La publicación DE 10 2006 785 Al describe al respecto un ejemplo ilustrativo.

La presión de salida es ajustada por la alimentación de aire comprimido de manera tal que no se puede generar humo a causa de una mezcla de combustible y aire excesivamente enriquecida. Esto puede ocasionar que se produzca una mezcla de combustible y aire más pobre de la que se requiere, en particular al principio .de la alimentación de aire comprimido. Consecuentemente se consume más aire de la necesaria. Esto puede ocasionar un rendimiento mayor del compresor 14 y generación adicional de NOx.

Es por lo tanto el objetivo de la presente invención ofrecer un dispositivo de alimentación de gas fresco mejorado y un método para regular una presión de salida de semejante dispositivo de alimentación de gas fresco en que las desventajas precedentes son superadas o claramente reducidas y se crean ventajas adicionales.

Este objetivo se logra mediante un dispositivo de alimentación de gas fresco que tiene las características de la reivindicación 1, y también mediante un dispositivo de alimentación de gas fresco que tiene las características de la reivindicación 9. El objetivo se logra además mediante un método que tiene las características de la reivindicación 14. El objetivo se logra también mediante un método que tiene las características de la reivindicación 17.

Gracias a la al menos única válvula y la válvula proporcional posterior es posible ventajosamente hacer posible rápidamente la alimentación de aire comprimido al principio, usando entonces la válvula proporcional para una regulación de la presión de salida mediante ajuste. No se presenta en esto un excedente de presión y la mezcla de combustible y aire puede ajustarse ventajosamente al valor necesario para el respectivo estado de funcionamiento. La al menos única válvula está configurada para sellar una presión mayor que la válvula proporcional, por lo que la válvula proporcional puede diseñarse más pequeña.

En una modalidad alternativa, el dispositivo de alimentación de gas fresco para un motor de combustión interna teniendo un turbocargador de gas de escape comprende lo siguiente: una entrada de aire de carga para la admisión de aire de carga del turbocargador de gas de escape; una entrada de aire comprimido para la admisión de aire comprimido; una salida que puede ser conectada a través de un elemento de válvula mariposa con la entrada de aire de carga y a través de un dispositivo regulador de cantidad, que posee una posición - cerrada y posiciones abiertas arbitrarias, con la entrada de aire comprimido; el dispositivo regulador de cantidad está cerrado cuando el dispositivo de ajuste, preferentemente el elemento de válvula mariposa, está parcialmente abierto o completamente abierto; y un dispositivo de mando para controlar el dispositivo de ajuste, preferentemente el elemento de válvula mariposa, y el dispositivo regulador de cantidad en función de los estados de funcionamiento del motor de combustión interna; el dispositivo regulador de cantidad posee al menos dos válvulas para abrir y cerrar la entrada de aire comprimido y para ajustar una presión de salida en la salida, y las al menos dos válvulas pueden ser controladas por separado en cada caso mediante una válvula de mando por el dispositivo de mando.

Mediante al menos dos válvulas es posible ventajosamente realizar un ajuste de la presión de salida en varias etapas, siendo las válvulas controlables por separado mediante válvulas de mando. Las válvulas pueden tener secciones de flujo igual o diferente, lo que permite una adaptación flexible a un ajuste de la presión de salida requerida. Se puede variar tanto el tiempo de activación como también el número de las válvulas activadas.

En una modalidad preferente se prevé que la al menos única válvula y la válvula proporcional están dispuestas en una caja de válvula de un módulo de válvulas. También en caso de regulación en varias etapas mediante al menos dos válvulas es ventajoso tener semejante disposición de módulos, porque ofrece la posibilidad de un intercambio sencillo y de adaptación a diferentes casos de aplicación.

En otra modalidad preferente, la válvula proporcional tiene un disco de válvula que está dispuesto en una ruta de corriente entre la al menos única válvula y una abertura de salida a la salida, y que puede ser pivotado para producir la posición cerrada o posiciones abiertas arbitrarias para cerrar o abrir la ruta de corriente de un motor de paso. Puede comprender además un muelle de seguridad que está conectado con el disco de válvula y que ejerce una fuerza sobre ésta en dirección a la posición cerrada del disco de válvula. Gracias a la válvula antepuesta, una válvula proporcional que tiene aquí sólo posibilidades de obturación limitadas para presiones menores que la válvula antepuesta, puede usarse en primer lugar para el ajuste de presión en una regulación de la presión de salida, lo que ahorra espacio constructivo. En caso de una falla del motor de paso, el muelle de seguridad regresa el disco de válvula a la posición cerrada.

La al menos única válvula puede ser una válvula de diafragma que es muy apropiado para el ensamble en un módulo de válvula .

El dispositivo de alimentación de gas fresco puede comprender al menos un sensor de presión para palpar una presión de salida y al menos un sensor para palpar una presión de entrada en la entrada de aire de carga, por lo que se puede medir localmente el respectivo valor de presión y no es necesario derivarlo de otros parámetros de funcionamiento. Los sensores de presión pueden, pero no forzosamente, estar integrados, según una versión ventajosa, directamente en el dispositivo de alimentación de gas fresco. En una modalidad alternativa, dispositivos de medición apropiados están dispuestos afuera del dispositivo de alimentación de gas fresco para palpar la presión de entrada y la presión de salida. Otra modalidad alternativa prevé que la presión de entrada y de salida pueda ser calculada mediante algoritmos apropiados y/o valores tabulares guardados a partir de parámetros de funcionamiento. Los parámetros de funcionamiento pueden ser valores que se tiene, por ejemplo, de un procesador central. Los algoritmos y/o valores tabulares pueden formar parte de un paquete de programación de un aparato de mando, por ejemplo, del aparato de mando de motor.

En otra modalidad alternativa, al menos dos válvulas y/o el elemento de válvula mariposa está ajustable en forma no escalonada mediante medios eléctricos, mecánicos y/o con otros medios entre una posición cerrada y una posición abierta. Las válvulas pueden tener también secciones de flujo igual o diferente, lo que hace posible una variabilidad particularmente grande para ajustar o regular la presión de salida. Particularmente ventajoso es el caso en que tanto ambas válvulas como el elemento de válvula mariposa sean ajustables en cada caso en forma no escalonada, porque de esta manera que crea un área de adaptación grande a diferentes estados de funcionamiento. Un método para regular una presión de salida en una salida de un dispositivo de alimentación de gas fresco descrito en lo precedente teniendo al menos una válvula y una válvula proporcional conectada a continuación comprende las siguientes etapas de método: (51) Detectar de una presión de entrada en una entrada de aire de carga y de una presión de salida en la salida del dispositivo de alimentación de gas fresco, y de parámetros de funcionamiento de un estado de funcionamiento del motor de combustión interna; (52) Interrupción de la conexión de la salida a la entrada de aire de carga mediante cierre del dispositivo de ajuste, preferentemente del elemento de válvula mariposa, cuando uno o varios parámetro de funcionamiento detectado exigen una aceleración mayor del motor de combustión interna ; (53) Abrir de la conexión de la salida a la entrada de aire comprimido mediante abrir de la al menos única válvula y de la válvula proporcional durante una etapa de generación de presión y regular de la presión de salida mediante comparación de la presión de salida con una presión teórica mediante ajustar de la válvula proporcional durante la etapa de regulación de presión; y (54) Cerrar de la conexión de la salida a la entrada de aire comprimido mediante cerrar de la al menos única válvula y de la válvula proporcional y abrir de la conexión de la salida a la entrada de aire de carga mediante abrir del dispositivo de ajuste, preferentemente del elemento de válvula mariposa, cuando la presión de entrada ha alcanzado un valor definido y que puede servir de parámetro. Este valor puede corresponder, por ejemplo, a la presión de salida o definirse previamente.

La presión teórica puede determinarse de los parámetros de funcionamiento y de las presiones mediante el dispositivo de mando con la ayuda de algoritmos apropiados y/o valores tabulares guardados. Esto puede realizarse en el dispositivo de mando o también en parte en un mando de motor superior. También el ajuste de la válvula proporcional puede realizarse según una tabla de consulta por el dispositivo de mando. Así se hace seguro que en cada estado de funcionamiento del motor de combustión interna se ajuste en una alimentación de aire comprimido correctamente la mezcla de combustible y aire necesaria en cada caso, gracias a lo cual no se presenta una generación incrementada' de NOx. Además, gracias al ahorro de aire no incrementa el trabajo del compresor y, por lo tanto, se ahorra combustible, porque el compresor está conectado ya sea directamente con el motor de combustión interna o es operado indirectamente por energía eléctrica generada por él de un generador, o de una batería.

Un método alternativo para regular una presión de salida en una salida de un dispositivo de alimentación de gas fresco descrito en lo precedente que tiene al menos dos válvulas comprende al menos las siguientes etapas de método: (51) Detectar parámetros de funcionamiento de un estado de funcionamiento del motor de combustión interna; (52) Interrupción de la conexión de la salida a la entrada de aire de carga mediante cierre del dispositivo de ajuste (dispositivo de cierre) , preferentemente del elemento de válvula mariposa, cuando un parámetro de funcionamiento detectado o varios exigen una aceleración mayor del motor de combustión interna; y (S3) Abrir de la conexión de la salida a la entrada de aire comprimido mediante abrir completo de las al menos dos válvulas en una etapa de generación de presión y regular de la presión de salida mediante comparación de esta presión con una presión teórica durante una etapa de regulación de presión mediante abrir y cerrar separado de las al menos dos válvulas o mediante ajuste de al menos una de las al menos dos válvulas entre una posición abierta y cerrada; y (S4) Cerrar de la conexión de la salida a la entrada de aire comprimido mediante cerrar de las al menos dos válvulas y abrir de la conexión de la salida a la entrada de aire de carga mediante abrir del dispositivo de ajuste, preferentemente del elemento de válvula mariposa, cuando la presión de entrada ha alcanzado un valor definido y que puede servir de parámetro. Este valor puede corresponder, por ejemplo, a la presión de salida o definirse previamente.

La alimentación de aire comprimido puede realizarse en todo requerimiento de aceleración o de aumento de par (también "pisotón de acelerador"). Es imaginable también, sin embargo, aplicarla sólo con requerimientos previamente definidos, por ejemplo, sólo en caso de determinados cambios de velocidades.

La presión teórica puede determinarse de los parámetros de funcionamiento determinados o de todos ellos por el dispositivo de mando mediante algoritmos apropiados y/o valores tabulares guardados, no necesitándose sensores de presión adicionales en el dispositivo de alimentación de gas fresco. Los parámetros de funcionamiento pueden contener semejantes valores ya en forma directa o indirecta. Desde luego son posibles también sensores de presión adicionales.

El abrir y cerrar separado de las al menos dos válvulas o ajuste de al menos una de las dos válvulas entre una posición cerrada y abierta puede realizarse según una tabla de consulta por el dispositivo de mando. Por ejemplo, se puede fijar previamente una estrategia particular de encendido/apagado o una estrategia de ajuste que también está guardado en valores tabulares. Los valores tabulares puede estar almacenados en el dispositivo de mando o/y externamente, por ejemplo, en el mando de motor.

En lugar de un elemento de válvula mariposa puede usarse también otro tipo de dispositivo de ajuste, por ejemplo, un elemento de registro.

La invención se explica ahora más detalladamente mediante ejemplos de realización con referencia a las figuras anexas. En éstas muestran: Fig . 1 una representación esquematizada de un motor de combustión interna teniendo un turbocargador de gas de escape y un dispositivo de alimentación de gas fresco; Fig. 2 un diagrama de bloques esquematizado de un dispositivo de alimentación de gas fresco convencional; Fig. 3 un diagrama de bloques de un primer ejemplo de realización de un dispositivo de alimentación de gas fresco inventivo; Fig. 4 una representación gráfica de una presión de salida; Fig. 5 una ilustración en perspectiva en representación de despiece de un módulo de válvula según el primer ejemplo de realización de la Fig. 3; Fig. 6 una representación gráfica de una sección de flujo de una válvula proporcional en función de una posición angular de un disco de válvula; Fig. 7 Una representación esquematizada en sección transversal del módulo de válvula a lo largo de la línea Z-Z según Fig. 5; Fig. 8 un diagrama de bloques esquematizado de un segundo ejemplo de realización del dispositivo de alimentación de gas fresco inventivo; y Fig. 9 una representación gráfica de una presión de salida y las secciones de flujo asociados de válvulas conectadas .

Elementos constructivos iguales o unidades funcionales con la misma función son señalados en las figuras con los mismos signos de referencia.

Fig. 1 y Fig. 2 ya se han descrito inicialmente y no se explican aquí con más detalle.

En Fig. 3 se ilustra un diagrama de bloques de un primer ejemplo de realización de un dispositivo 7 de alimentación de gas fresco inventivo; a diferencia del dispositivo 7 de alimentación de gas fresco convencional según Fig. 2, el dispositivo 20 regulador de cantidad comprende aquí dos válvulas 21, 21' con una válvula 22 de mando asociada, y una válvula 23 proporcional conectada a continuación en dirección de la corriente que puede ser ajustada por un motor 24 de paso. Las dos válvulas 21, 21' están conectadas en paralelo. Las válvulas 21, 21' son configuradas preferentemente como¦ válvulas de alimentación y son activadas y desactivadas juntas por la válvula 22 de mando, que es controlable por el dispositivo 15 de mando. Si no se requiere aire comprimido de la entrada 8 de aire comprimido, entonces la cierran; la válvula 23 proporcional no recibe en este estado la presión de la entrada 8 de presión y puede estar configurada correspondientemente. Esto se explica más adelante con mayor detalle.

En cuanto a la función, se hace referencia ahora a la Fig. 4. Fig. 4 es una representación gráfica de una primera presión 25 de salida en la salida 9 del dispositivo 7 de alimentación de gas fresco inventivo, graficada sobre un eje simbolizando el tiempo t. En caso de un requerimiento de par de fuerza que es determinada mediante el monitoreo de valores de presión de la entrada 6 de aire de carga (presión 27 de entrada) y de la presión 25 de salida en la salida 9 por los sensores 18, 19 de presión dispuestos en el dispositivo 7 de alimentación de gas fresco o afuera de él, o también mediante otros dispositivos de medición no mostrados mediante el dispositivo 15 de mando, éste activa primeramente el motor 17 de ajuste del elemento 16 de válvula mariposa para cerrar la conexión de la entrada 6 de aire de carga a la salida 9. Simultáneamente se abre la válvula 23 proporcional mediante el motor 14 de paso. A continuación se activa la válvula 22 de mando, por lo que las válvulas 21, 21' son abiertas y conectan asi, a través de la válvula 23 proporcional abierta la entrada 6 de aire comprimido con la salida 9. Un efecto retroactivo del aire comprimido que ahora fluye a esta sobre la entrada 6 de aire de carga es inhibido por el elemento 16 de válvula mariposa cerrada. La presión 25 de salida en la salida 9 aumenta rápidamente de un inicio 31 de insuflar durante una etapa 31 de generación de presión a una sobrepresión 26 (aquí: aproximadamente 2 bar) que es enviado por el primer sensor 18 de presión al dispositivo 15 de mando y comparado por éste con una presión 29 teórica previamente ajustable (en este ejemplo, aproximadamente 1.5 bar). Debido a esto se ajusta mediante el dispositivo 15 de mando la válvula 23 proporcional a una sección de paso más pequeña, de manera que se nivela en una fase 32 de regulación de presión a continuación mediante este bucle de regulación la presión 25 de salida a una presión 29 teórica. Sin esta regulación la presión 25 de salida ocuparía por completo la sobrepresión 26 y volvería a decaer, a causa de lo cual se presentaría un empobrecimiento de la mezcla de combustible y aire y un mayor trabajo de generación del compresor 14.

Al principio del requerimiento de par de fuerza, la presión de aire de carga suministrado por el turbocargador 2 de gas de escape, que es palpado como presión 27 de entrada en este ejemplo por el segundo sensor 19 de presión, aún es muy pequeña ("agujero turbo"). A continuación aumenta en forma de parábola, porque el turbocargador 2 de gas de escape acelera y genera más aire de carga.

La etapa 32 reguladora de presión en que se regula la presión 25 de salida a la presión 29 teórica, la cual forma prácticamente un valor constante, se extiende hasta el final 33 de insuflado, cuando la presión 27 de entrada y la presión 25 de salida coinciden esencialmente. 0 si la presión 27 de entrada haya alcanzado un valor definido, que puede servir de parámetro. Este valor puede corresponder, por ejemplo, a la presión de salida, o puede predeterminarse .

El signo 28 de referencia designa una curva de un aumento teórico de la presión 25 de salida.

Al final 33 de insuflado las válvulas 21, 21' son cerradas, también la válvula 23 proporcional, abriéndose simultáneamente también de nuevo el elemento 16 de válvula mariposa.

Las válvulas 21, 21', la válvula 23 proporcional con motor 24 de paso y la válvula 22 de mando están dispuestas, en una modalidad preferente, en un módulo 34 de válvula que está ilustrado en Fig. 5 en una representación de despiece en perspectiva. El módulo 34 de válvula comprende una caja 35 de válvula para el alojamiento de la válvula 22 de mando, de la válvula 23 proporcional y de las válvulas 21, 21' . Las válvulas 21, 21' están realizadas en este caso como válvulas planas de diafragma teniendo diafragmas 38, anillos 39 de soporte y muelles 37 de diafragma, que están dispuestas en la caja 35 de válvula y cerradas mediante una tapa 36 de diafragma. Desde luego es posible usar también otros diseños.

La válvula 23 proporcional tiene una sección de flujo variable. La sección de flujo (posición del disco de válvula) es ajustada dinámicamente en función del requerimiento de aire del motor 1 de combustión interna (con el objetivo de una mezcla constante de combustible y aire) .

La válvula 23 proporcional es ajustada por el motor 24 de paso, porque pivota directamente un disco 44 de válvula conectado a su flecha. Al alcanzar el final 33 de insuflado, la válvula 23 proporcional es cerrada completamente, separando así el módulo 34 de válvula de la tubería 9' de succión, es decir, de la salida 9. La función de obturación principal de la válvula 23 proporcional consiste en impedir que contenidos de la tubería' 9' de succión penetren en el módulo 34 de válvula. Además, un muelle 41 de seguridad está acoplado con la flecha del motor 23 de paso o con el disco 44 de válvula, por lo que el disco 44 de válvula es pivotado de regreso a la posición cerrada, por ejemplo, en caso de una falla eléctrica. El disco 44 de válvula está dispuesto de manera que pueda pivotar entre un sello 43 superior y un sello 45 inferior; el sello 43 superior es soportado por una placa 42 de soporte de sello que tiene una abertura. Los sellos 43, 45 y la placa 42 de soporte de sello se encuentran junto con el disco 44 de válvula, en el presente ejemplo, dentro de una entalladura de la caja 35 de válvula, que está cerrada mediante una tapa 40 dé válvula. El motor 24 de paso está fijado de fuera en la tapa 40 de válvula, extendiéndose la flecha de motor a través de la tapa 40 de válvula hasta la entalladura. Para lograr buenas características de soporte, de deslizamiento y de obturación, los sellos 43, 45 son recubiertos, por ejemplo, con PTFE .

Fig. 6 muestra una representación gráfica de una sección de flujo de la válvula 23 proporcional en función de una posición angular del disco 44 de válvula. El ajuste de la válvula 23 proporcional y, con ello de la sección de flujo, se hace de una posición cerrada sin escalonamiento a una posición abierta y de regreso, proporcional al ángulo de ajuste del disco 44 de válvula. También otras relaciones son posibles .

La válvula 22 de mando está dispuesta en paralelo con su eje longitudinal junto a la válvula 23 proporcional en la caja 35 de válvula; las válvulas 21, 21' están insertadas con su eje longitudinal esencialmente perpendicular de un lado en la caja 35 de válvula. También otras disposiciones son posibles. Las válvulas 22 y 21, 21' y 23 están conectadas entre sí correspondientemente mediante canales dentro de la caja 35 de válvula. El lado inferior de la caja 35 de válvula (véase Fig . 7) puede fijarse en esta representación en el dispositivo 7 de alimentación de gas fresco inventivo.

Fig. 7 muestra como ilustración de ello una representación de sección transversal esquematizada del módulo 34 de válvula a lo largo de la línea Z-Z según fig. 5. Una ruta 47 de corriente del aire comprimido pasa de la entrada 8 de aire comprimido a través de los diafragmas 38 abiertos de las válvulas 21, 21' a través de un canal de conexión a través del disco 44 de válvula abierta de la válvula 23 proporcional a una conexión 46 de salida, que está comunicada de manera no mostrada con la salida 9 del dispositivo 7 de alimentación de gas fresco inventivo. Los muelles 37 de diafragma ejercen una fuerza sobre los diafragmas 38 de manera tal que éstos cierran al paso de la entrada 8 de aire comprimido a la válvula 23 proporcional al no ser accionados.

Fig. 8 muestra un diagrama de bloques esquematizado de un segundo ejemplo de realización del dispositivo 7 de alimentación de gas fresco inventivo. Los elementos funcionales descritos ya en Fig. 3 y presentes también aquí, no se describen aquí de nuevo . Aquí se encuentran al menos dos válvulas 21, 21', preferentemente dos válvulas de alta presión, dispuestas en paralelo entre sí entre la entrada 8 de aire comprimido y la salida 9. Ellas son controlables separadamente la una de la otra en cada caso por una válvula 22 de mando mediante el dispositivo 15 de mando. En la segunda modalidad aquí mostrada, las válvulas 21, 21' tienen diferentes secciones de flujo An, a saber, Al y A2 , tal como Fig. 9 lo muestra en forma esquematizada en su parte inferior.

Fig. 9 muestra una representación gráfica de una segunda presión 48 de salida y las secciones An de flujo de válvulas 21, 21' activadas. En la parte superior de Fig. 9 se gráfica una segunda presión 48 de salida en la salida 9 sobre el tiempo t; en la parte inferior de Fig. 9 se muestra las secciones An de flujo de válvulas 21, 22 conectadas asociadas. La presión 27 de entrada ya se ha explicado previamente bajo Fig. 4. El signo de referencia 28 indica el incremento teórico de un incremento de presión ideal en la salida 9. La presión 29 teórica (aquí 1.5 bar) que es usado como valor comparativo relativo a un valor real de la segunda presión 48 de salida (medida en la salida 9) para determinar una magnitud de ajuste para la sección A de flujo de las válvulas 21, 21', para nivelar entonces la segunda presión 48 de salida en el valor 29 teórico. Se pueden presentar en el curso de la etapa 33 de regulación de presión (véase también Fig. 4) fluctuaciones 49 de presión en derredor del valor 29 teórico, después de presentarse el incremento de presión. Pero se puede evitar una sobrepresión 26, tal como se presenta en Fig. 4, y las desventajas asociadas con ello.

Para lograr la sección de flujo deseable se activa o desactiva al menos dos válvulas 21, 21' por separado la una de la otra o simultáneamente. Las al menos dos válvulas 21, 21' tienen aquí diferentes secciones Al, A2 de flujo, siendo Al más grande que A2. Al inicial el insuflado 30, ambas secciones Al, A2 de flujo son abiertas, a continuación se cierre A2 en forma intermitente, por lo que se produce la fluctuación 49 de presión, representada aquí en forma exagerada. Ambas secciones Al, A2 de flujo son cerradas al final 33 del insuflado. Las secciones Al, A2 de flujo también pueden ser del mismo tamaño. También es posible variar los tiempos de activación o desactivación, En caso de un número mayor de válvulas 21, 21' con varias diferentes secciones An de flujo, diferentes tiempos de activación y desactivación, mayores opciones de variación y escalonamientos de regulación más finas son posibles y fluctuaciones 49 de presión menores de la segunda presión 48 de salida.

Toda la sección de flujo es fijada para soportar el consumo máximo de aire del motor de combustión interna, normalmente la activación de la válvula de descarga.

La disposición de al menos dos válvulas 21, 21' con las válvulas 22 de mando asociadas en este segundo ejemplo de realización puede realizarse también en un módulo 34 de válvula, similar al primer ejemplo de realización.

La secuencia de activación/desactivación de estas válvulas 21, 21' de varios escalones se realiza mediante una estrategia determinada en que diferentes características de presión de salida son posibles en gran variedad. Semejantes estrategias pueden derivarse, por ejemplo, de una estrategia de control o regulación que aprovecha todos los señale/parámetros/programas 'en el sistema de un vehículo perteneciente al motor 1 de combustión interna. Se puede aprovechar para ello tablas de consulta y otros valores/tablas y similares guardados. Semejantes tablas pueden ser elaboradas, corregidas, modificadas, complementadas en las etapas de ajuste y de revoluciones altas del motor 1 de combustión interna o de su mando.

La invención no se limita a los ejemplos de realización descritos en lo precedente. Se puede modificar en el marco de las reivindicaciones anexas.

En el primer ejemplo de realización es posible también usar sólo una válvula 21 o varias.

Así, por ejemplo, al menos una de las al menos dos válvulas 21, 21' , preferentemente válvulas de alimentación, del segundo ejemplo de realización según Fig. 8, pueden ser ajustables en forma mecánica, eléctrica u otra, o mediante una combinación de estas, entre una posición cerrada y una posición abierta, de manera que una sección de flujo es ajustable en forma completamente variable o también en forma escalonada, por lo que se hace posible una regulación y un ajuste de la presión 48 de salida aún más multifacéticos . También es imaginable que una válvula 21, 21' esté realizada en varios escalones con secciones de flujo del mismo tamaño o diferentes.

También es posible que la presión 27 de entrada y la presión 25, 48 de salida, o sólo una de ambos pueda ser determinado calculatoriamente mediante parámetros de funcionamiento. Por ejemplo, los parámetros de funcionamiento pueden ser calculados mediante un algoritmo apropiado y/o un valor tabular guardado por el dispositivo 15 de mando.

Además es posible también que el elemento 16 de válvul'a mariposa sea ajustable sin escalones con medios eléctricos, mecánicos y/u otros entre una posición cerrada y una posición abierta. Varios casos son posibles aquí, a saber, que ambas válvulas 21, 21' y el elemento 16 de válvula mariposa, o sólo el elemento 16 de válvula mariposa 0 sólo las dos válvulas 21, 21' sean ajustables sin escalonamiento . En el caso de una posibilidad de ajuste sin escalonamiento tanto de las dos válvulas 21, 21' como del elemento 16 de válvula mariposa se presenta una posibilidad de variación y de adaptación a un gran espectro de estados funcionales .

Lista de signos de referencia 1 motor de combustión interna 2 Turbocargador de gas de escape 3 Compresor 4 Turbina de gas de escape 5 Refrigerador de aire de carga 6 Entrada de aire de carga 7 Dispositivo de alimentación de gas fresco 8 Entrada de aire comprimido 9 Salida 9' Tubería de succión 10 Tubería de gas de escape 11 Entrada de aire de succión 12 Salida de gas de escape 13 Tanque 14 Compresor 15 Dispositivo de mando 16 Elemento de válvula mariposa 17 Motor de ajuste 18 Primer sensor de presión 19 Segundo sensor de presión 20 Dispositivo regulador de cantidad 21, 21' válvula 22 Válvula de mando 23 Válvula proporcional 24 Motor de paso 25 Primera presión de salida 26 Sobrepresión 27 Presión de entrada 28 Incremento teórico 29 Presión teórica 30 Inicio de insuflado 31 Etapa de generación de presión 32 Etapa de regulación de presión 33 Fin de insuflado 34 Módulo de válvula 35 Caja de válvula 36 Tapa de diafragma 37 Muelle de diafragma 38 Diafragma 39 Anillo de soporte 40 Tapa de válvula 41 Muelle de seguridad 42 Placa de soporte de sello 43 Sello superior 44 Disco de válvula 45 Sello inferior 46 Conexión de salida 47 Ruta de corriente 48 Segunda presión de salida 49 Fluctuación de presión An Sección de flujo P Presión t Tiempo

Claims (24)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de alimentación de gas fresco para un motor de combustión interna teniendo un turbocargador de gas de escape comprendiendo: a) una entrada de aire de carga para la entrada de aire de carga del turbocargador de gas de escape; b) una entrada de aire comprimido para la entrada de aire comprimido; c) una salida que puede ser conectada a través de un dispositivo de ajuste, preferentemente un elemento de válvula mariposa, con una entrada de aire de carga y a través de un dispositivo regulador de cantidad que tiene una posición cerrada y preferentemente posiciones arbitrariamente abiertas; estando cerrado el dispositivo regulador de cantidad cuando el elemento de válvula mariposa está parcialmente abierto o completamente abierto; y d) un dispositivo de mando para el control del dispositivo de ajuste, preferentemente del elemento de válvula mariposa y del dispositivo regulador de cantidad en función de estados de funcionamiento del motor de combustión interna, caracterizado porque e) el dispositivo regulador de cantidad tiene al menos una válvula para la abertura y para el cierre de la entrada de aire comprimido y una válvula proporcional conectada a continuación en dirección de corriente para el ajuste de una presión de salida en la salida.

2. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según la reivindicación 1, caracterizado porque la al menos única válvula y la válvula proporcional están dispuestas en una caja de válvula de un módulo de válvula.

3. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según lá reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la al menos única válvula es controlable mediante una válvula de mando por el dispositivo de mando.

4. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según la reivindicación 3, caracterizado porque la válvula de mando está dispuesta en la caja de válvula del módulo de válvula .

5. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según la reivindicación 4, caracterizado porque la válvula proporcional posee un disco de válvula que está dispuesto en la ruta de corriente entre la al menos única válvula y una abertura de salida para la salida y puede ser pivotado para el establecimiento de la posición cerrada y de posiciones arbitrariamente abiertas para el cierre o para la abertura de la ruta de corriente de un motor de paso.

6. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según la reivindicación 5, caracterizado porque la válvula proporcional posee un muelle de seguridad que está conectado con el disco de válvula y ejerce una fuerza sobre éste en dirección a la posición cerrada del disco de válvula.

7. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la al menos única válvula es una válvula de diafragma .

8. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo de alimentación de gas fresco posee al menos un sensor de presión para palpar la presión de salida y al menos un sensor de presión para palpar una presión de entrada en la entrada de aire de carga.

9. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque una presión de salida y una presión de entrada en la entrada de aire de carga son palpables mediante dispositivos de medición dispuestos afuera del dispositivo de alimentación de gas fresco.

10. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque una presión de salida y una presión de entrada en la entrada de aire de carga son calculables mediante parámetros de funcionamiento con ayuda de algoritmos apropiados y/o de valores tabulares guardados.

11. Un dispositivo de alimentación de gas fresco para un motor de combustión interna teniendo un turbocargador de gas de escape comprendiendo: a) una entrada de aire de carga para la entrada de aire de carga del turbocargador de gas de escape; b) una entrada de aire comprimido para la entrada de aire comprimido; c) una salida que puede ser conectada a través de un dispositivo de ajuste, preferentemente un elemento de válvula mariposa, con una entrada de aire de carga y a través de un dispositivo regulador de cantidad que tiene una posición cerrada y posiciones arbitrariamente abiertas; estando cerrado el dispositivo regulador de cantidad cuando el elemento de válvula mariposa está parcialmente abierto o completamente abierto; y d) un dispositivo de mando para el control del elemento de válvula mariposa y del dispositivo regulador de cantidad en función de estados de funcionamiento del motor de combustión interna, caracterizado e) porque el dispositivo regulador de cantidad tiene al menos dos válvulas para la abertura y para el cierre de la entrada de aire comprimido y para el ajuste de la presión de salida en la salida, y porque las al menos dos válvulas pueden ser controladas por separado en cada caso mediante una válvula de mando por el dispositivo de mando.

12. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según la reivindicación 11, caracterizado porque las al menos dos válvulas poseen secciones de flujo del mismo tamaño .

13. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según la reivindicación 11, caracterizado porque las al menos dos válvulas poseen secciones de flujo de diferente tamaño .

14. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque las al menos dos válvulas y/o el elemento de válvula mariposa son ajustables sin escalonamiento mediante medios eléctricos, mecánicos y/u otros entre una posición cerrada y una posición abierta.

15. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque el dispositivo de alimentación de gas fresco posee al menos un sensor de presión para palpar una presión de salida en la salida y al menos un sensor de presión para palpar una presión de entrada en la entrada de aire de carga.

16. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque una presión de salida y una presión de entrada en la entrada de aire de carga son palpables mediante dispositivos de medición dispuestos afuera del dispositivo de alimentación de gas fresco.

17. Un dispositivo de alimentación de gas fresco según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque una presión de salida y una presión de entrada en la entrada de aire de carga son calculables mediante parámetros de funcionamiento con la ayuda de algoritmos apropiados y/o de valores tabulares guardados.

18. Un método para la regulación de una presión de salida en una salida de un dispositivo de alimentación de gas fresco según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el método comprende las siguientes etapas de método: (SI) detectar de una presión de entrada en una entrada de aire de carga y de una presión de salida en la salida del dispositivo de alimentación de gas fresco, y de parámetros de funcionamiento de un estado de funcionamiento del motor de combustión interna; (S2) interrupción de la conexión de la salida a la entrada de aire de carga mediante cierre del dispositivo de ajuste, preferentemente del elemento de válvula mariposa, cuando uno o varios parámetro de funcionamiento detectado exigen una aceleración mayor del motor de combustión interna; (S3) abrir de la conexión de la salida a la entrada de aire comprimido mediante abrir de la al menos única válvula y de la válvula proporcional durante una etapa de generación de presión y regular de la presión de salida mediante comparación de la presión de salida con una presión teórica mediante ajustar de la válvula proporcional durante la etapa de regulación de presión; y (S4) cerrar de la conexión de la salida a la entrada de aire comprimido mediante cerrar de la al menos única válvula y de la válvula proporcional y abrir de la conexión de la salida a la entrada de aire de carga mediante abrir del dispositivo de ajuste, preferentemente del elemento de válvula mariposa, cuando la presión de entrada ha alcanzado un valor definido y que puede servir de parámetro .

19. Un método según la reivindicación 18, caracterizado porque la presión teórica es determinada de los parámetros de funcionamiento y presiones determinados por el dispositivo de mando mediante algoritmos apropiados y/o valores tabulares guardados.

20. Un método según la reivindicación 18 o 19, caracterizado porque el ajuste de la válvula proporcional se lleva a cabo según una tabla de consulta por el dispositivo de mando .

21. Un método para la regulación de una presión de salida en una salida de un dispositivo de alimentación de gas fresco según una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque el método comprende las siguientes etapas de método: (SI) detectar parámetros de funcionamiento de un estado de funcionamiento del motor de combustión interna; (S2) interrupción de la conexión de la salida a la entrada de aire de carga mediante cierre del dispositivo de ajuste, preferentemente del elemento de válvula mariposa, cuando un parámetro de funcionamiento detectado o varios exigen una aceleración mayor del motor de combustión interna; y (S3) abrir de la conexión de la salida a la entrada de aire comprimido mediante abrir completo de las al menos dos válvulas en una etapa de generación de presión y regular de la presión de salida mediante comparación de esta presión con una presión teórica durante una etapa de regulación de presión mediante abrir y cerrar separado de las al menos dos válvulas o mediante ajuste de al menos una de las al menos dos válvulas entre una posición abierta y cerrada; y (S4) cerrar de la conexión de la salida a la entrada de aire comprimido mediante cerrar de las al menos dos válvulas y abrir de la conexión de la salida a la entrada de aire de carga mediante abrir del dispositivo de ajuste, preferentemente del elemento de válvula mariposa, cuando la presión de entrada ha alcanzado un valor definido y que puede servir de parámetro.

22. Un método según la reivindicación 21, caracterizado porque la presión teórica es determinada de los parámetros de funcionamiento determinados por el dispositivo de mando mediante algoritmos apropiados y/o valores tabulares guardados.

23. Un método según la reivindicación 21, caracterizado porque la presión teórica es determinada, mediante detectar de una presión de entrada en la entrada de aire de carga y de la presión de salida en la salida del dispositivo de alimentación de gas fresco y de los parámetros de funcionamiento determinados, por el dispositivo de mando mediante algoritmos apropiados y/o valores tabulares guardados .

24. Un método según una de las reivindicaciones 21 a 23, caracterizado porque el abrir y cerrar separado de las al menos dos válvulas o el ajuste de al menos una de las al menos dos válvulas entre una posición abierta y cerrada según una tabla de consulta se realiza por el dispositivo de mando . RESUMEN La invención se relaciona con un dispositivo (7) de alimentación de gas fresco para un motor (1) de combustión interna teniendo un turbocargador (2) de gas de escape; el dispositivo (7) referido comprende lo siguiente: una entrada (6) de aire de carga para la admisión de aire de carga del turbocargador (2) de gas de escape; una entrada (8) de aire comprimido para la entrada de aire comprimido; una salida (9) que puede ser conectada a la entrada (6) de aire de carga mediante un elemento (16) de válvula mariposa y a la entrada (8) de aire comprimido mediante un dispositivo (20) de control de cantidad que tiene una posición cerrada y posiciones abiertas en una extensión arbitraria; el dispositivo (20) de control de cantidad es cerrado cuando el elemento (16) de válvula es abierto parcial o completamente; y una unidad (15) de control para controlar el elemento (16) de válvula mariposa y el dispositivo (20) de control de cantidad según los estados operacionales del motor (1) de combustión interna; el dispositivo (20) de control de cantidad comprende al menos una válvula (21, 21') para abrir y cerrar la entrada (8) de aire comprimido y una válvula (23) proporcional conectada corriente abajo en la dirección del flujo para determinar una presión en la salida (9) . La invención se relaciona además con un método para el control de una presión en salida (9) de semejante dispositivo (7) de alimentación gas fresco.