MX2015002349A

MX2015002349A - Metodos para determinar el modulo de compresibilidad del combustible en una bomba de alta presion.

Info

Publication number: MX2015002349A
Application number: MX2015002349A
Authority: MX
Inventors: Gopichandra Surnilla; Ross Dykstra Pursifull; Mark Meinhart; Joseph F Basmaji; Hao Zhang
Original assignee: Ford Global Tech Llc
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2015-02-23
Publication date: 2015-08-24
Also published as: RU2675961C2; CN104863738A; US9243598B2; DE102015202706A1; DE102015202706B4; RU2015106133A; CN104863738B; RU2015106133A3; US20150240771A1; MX342752B

Abstract

Se proporcionan métodos para encontrar el módulo de compresibilidad de un combustible usado en el sistema de inyección directa de un motor de combustión interna. Se necesita un método para monitorear constantemente y calcular de manera confiable el módulo de compresibilidad del combustible durante el funcionamiento del motor a bordo del vehículo, donde el módulo de compresibilidad del combustible se pueda usar para inferir la relación de los combustibles en una mezcla de combustible o determinar la densidad del propano supercrítico cuando se usa propano como el combustible inyectado. Para encontrar el módulo de compresibilidad del combustible a bordo de un vehículo, se proponen métodos que implican monitorear y registrar presiones del distribuidor de combustible, ciclos de trabajo de la bomba de alta presión y valores del volumen del líquido fraccional bombeado, a fin de encontrar relaciones de flujo cero.

Description

“MÉTODOS PARA DETERMINAR EL MÓDULO DE COMPRESIBILIDAD DEL COMBUSTIBLE EN UNA BOMBA DE ALTA PRESIÓN” CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente solicitud se refiere, en general, a la implementación de metodos para encontrar el módulo de compresibilidad de un combustible que se bombea a través de una bomba de combustible de alta presión en un motor de combustión interna.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Algunos sistemas de motores para vehículos utilizan tanto la inyección directa de combustible en el cilindro como la inyección de combustible en el puerto. El sistema de suministro de combustible puede incluir diversas bombas de combustible para proporcionar presión de combustible a los inyectores de combustible. Como ejemplo, un sistema de suministro de combustible puede incluir una bomba de combustible de presión más baja (o bomba de elevación) y una bomba de combustible de presión más alta (o inyección directa) dispuestas entre el tanque de combustible y los inyectores de combustible. La bomba de combustible de alta presión puede estar acoplada al sistema de inyección directa corriente arriba de un distribuidor de combustible para elevar una presión del combustible suministrado a los cilindros del motor a través de inyectores directos. La bomba de alta presión también puede alimentarse mediante una leva motriz que está acoplada a un cigüeñal del motor. Una válvula solenoide de retención de admisión activada, o válvula de descarga, puede estar acoplada corriente arriba de la bomba de alta presión para regular el flujo de combustible hacia el interior de la cámara de compresión de la bomba. La válvula de descarga puede activarse en sincronía con la posición de la leva motriz o la posición angular del motor.

Mientras se bombea combustible a través del sistema de combustible, una propiedad importante es el módulo de compresibilidad del combustible. El módulo de compresibilidad de un fluido es una medida de la resistencia de ese fluido a la compresión uniforme. En otras palabras, el módulo de compresibilidad es la relación de un cambio en la presión que actúa sobre un volumen del fluido, con respecto al cambio fraccional en el volumen del fluido. En motores de combustión interna que utilizan mezclas de combustible, tales como una combinación de gasolina y etanol, medir el módulo de compresibilidad a bordo del vehículo y durante el funcionamiento del motor puede ser un metodo eficaz para inferir constantemente la relación de gasolina y etanol en la mezcla de combustible. Además, medir el módulo de compresibilidad del combustible que entra en combustión puede ser importante para sistemas de combustible que utilizan inyección líquida de propano. Debido a que el propano líquido puede tornarse supercrítico, su densidad puede variar de manera considerable, por lo cual es necesario conocer constantemente su densidad a medida que esta fluctúa. Cuando el propano líquido ingresa en la fase de fluido supercrítico, su módulo de compresibilidad es directamente proporcional a su densidad. De esta manera, se puede usar una medida del módulo de compresibilidad para determinar la densidad del propano a medida que ingresa en la fase supercrítica.

En un enfoque para medir el módulo de compresibilidad del combustible mediante el uso de una bomba de alta presión, mostrada por Sakai et al. en US 7007662, una unidad de control electrónico (ECU) obtiene el módulo de compresibilidad del combustible utilizando la presión de combustible antes y después del accionamiento de la bomba de alta presión. En este método, la ECU calcula la diferencia de presión, a la vez que también calcula la cantidad de combustible realmente descargado de la bomba de alta presión. Usando las diferencias de volumen y presión, se emplea una ecuación para encontrar el módulo de compresibilidad del combustible. En métodos similares, se sigue un procedimiento general que puede implementarse en muchos sistemas de inyección de combustible de encendido por chispa. Usando una combinación de bombear un volumen de combustible conocido dentro del distribuidor de combustible a la vez que se mide el aumento de presión, e inyectar hacia afuera un volumen de combustible conocido a la vez que se mide la disminución de presión, se puede encontrar el módulo de compresibilidad.

Sin embargo, los inventores de la presente identificaron posibles problemas en el enfoque de US 7007662. En primer lugar, puede ser difícil obtener una señal de presión utilizable del sensor de presión mientras la bomba de alta presión y/o los inyectores de combustible mantienen activamente el flujo de combustible, lo que puede causar olas de presión que afectan las lecturas del sensor de presión. Asimismo, utilizar una medida del volumen real de combustible bombeado (desde la bomba de alta presión) o inyectado dentro del motor desde los inyectores puede ser difícil, y es posible que arroje resultados inciertos. Es posible que los metodos comunes para determinar el módulo de compresibilidad del combustible no sean suficientes durante el funcionamiento normal del sistema de inyección de combustible.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Por eso, en un ejemplo, los problemas anteriores se pueden abordar por medio de un método que comprende: ajustar el ciclo de trabajo de una bomba de alta presión para medir un módulo de compresibilidad de un combustible sobre la base de una función de flujo cero para la bomba de alta presión, donde el combustible se bombea a través de la bomba de alta presión y la función de flujo cero se basa en un cambio en el ciclo de trabajo de la bomba con respecto a un cambio resultante en la presión del distribuidor de combustible. De esta manera, el módulo de compresibilidad del combustible puede obtenerse (calcularse) de manera continua y confiable a bordo del vehículo. En otros métodos para determinar el módulo de compresibilidad que pueden usar sensores de presión para registrar aumentos de presión en respuesta a un volumen de combustible bombeado, es posible que no puedan alcanzarse las señales de presión constante cuando la bomba de combustible de inyección directa y/o los inyectores de combustible están activos. Además, la medición de un volumen de combustible bombeado o inyectado desde los inyectores puede arrojar resultados inciertos. Asimismo, los métodos de cálculo del módulo de compresibilidad que se explican en la presente pueden monitorear y analizar datos producidos por el sistema de combustible mientras el sistema de combustible está inyectando combustible dentro del motor durante los modos operativos normales. Los modos operativos normales pueden incluir distintas condiciones de ralentí y/o de abastecimiento, tales como el abastecimiento del motor mediante inyección de combustible en el puerto únicamente o viceversa.

Usar la función de flujo para determinar el módulo de compresibilidad del combustible puede implicar determinar una pendiente de la función de flujo. Los inventores de la presente reconocieron que la pendiente es directamente proporcional al módulo de compresibilidad del combustible. La pendiente (y la función de flujo) se puede encontrar de distintas maneras. Por ejemplo, mientras no se¡ inyecta directamente combustible dentro de un motor, se dirige una serie de ciclos de trabajo de la bomba, a la vez que se determinan las respuestas de presiones del distribuidor de combustible para formar una serie de puntos operativos. Esos puntos operativos se pueden trazar luego para formar una función de flujo cero, a fin de encontrar un valor de pendiente que sea directamente proporcional al módulo de compresibilidad.

En un ejemplo relacionado, mientras se inyecta directamente combustible dentro de un motor, se dirigen varios ciclos de trabajo de la bomba a determinadas presiones del distribuidor de combustible, junto con un volumen fraccional del combustible líquido bombeado, lo que forma una serie de líneas que se pueden usar para encontrar interceptaciones que correspondan a los datos de velocidad de flujo cero. Los datos de velocidad de flujo cero, una serie de puntos operativos en el flujo cero, que relaciona la presión del distribuidor de combustible y el ciclo de trabajo, se pueden trazar luego para formar una función de flujo cero, a fin de encontrar un valor de compensación que se pueda usar para determinar el módulo de compresibilidad del combustible.

Cabe destacar que el ciclo de trabajo de la bomba se refiere a controlar el cierre de la válvula solenoide de retención de admisión activada (válvula de descarga) de la bomba. Por ejemplo, si el cierre de la válvula de descarga coincide con el inicio de la carrera de compresión del motor, el episodio se denomina ciclo de trabajo al 100 %. Si la válvula de descarga se cierra 95 % dentro de la carrera de compresión, el episodio se denomina ciclo de trabajo al 5%. Cuando se dirige un ciclo de trabajo al 5%, en efecto, se derrama 95 % del volumen de combustible desplazado, y el 5 % restante se comprime durante la carrera de compresión del pistón de la bomba. El ciclo de trabajo es equivalente a la temporización de la válvula de descarga, en particular, al cierre de la válvula de descarga.

Debe comprenderse que el resumen anterior se proporciona para introducir, en forma simplificada, una selección de conceptos que se describen también en la descripción detallada. No pretende identificar características clave o esenciales del objeto reivindicado, cuyo alcance se define exclusivamente mediante las reivindicaciones que siguen a la descripción detallada. Asimismo, el objeto reivindicado no se limita a las implementaciones que resuelven alguna desventaja indicada anteriormente o en alguna parte de la presente divulgación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 ilustra esquemáticamente una realización de ejemplo de un cilindro de un motor de combustión interna.

La Figura 2 ilustra esquemáticamente una realización de ejemplo de un sistema de combustible que puede usarse con el motor de la Figura 1.

La Figura 3 muestra un ejemplo de una bomba de combustible de inyección directa de alta presión del sistema de combustible de la Figura 2.

La Figura 4 ilustra un mapeo de una bomba de alta presión para diferentes presiones del distribuidor de combustibles.

La Figura 5 ilustra los datos de velocidad de flujo cero de la Figura 4 trazados en un gráfico separado.

La Figura 6 muestra un primer método para determinar el módulo de compresibilidad del combustible.

La Figura 7 muestra un segundo método para determinar el módulo de compresibilidad del combustible.

La Figura 8 ilustra un diagrama de flujo del proceso para determinar el módulo de compresibilidad del combustible, como se observa en la Figura 6.

La Figura 9 ilustra un diagrama de flujo del proceso para determinar el módulo de compresibilidad del combustible, como se observa en la Figura 7.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS DE LA INVENCIÓN La siguiente descripción detallada proporciona información con respecto a una bomba de combustible de alta presión y a los métodos propuestos para encontrar el módulo de compresibilidad del combustible bombeado. Una realización de ejemplo de un cilindro en un motor de combustión interna se proporciona en la Figura 1, mientras que la Figura 2 ilustra un sistema de combustible que puede usarse con el motor de la Figura 1. Un ejemplo de una bomba de alta presión configurada para proporcionar inyección directa de combustible dentro del motor se muestra en detalle en la Figura 3. Como contexto para los métodos de cálculo, se muestra un mapeo (o trazo) de una bomba de alta presión en la Figura 4, mientras que los datos de velocidad de flujo cero de la bomba se muestran en otro gráfico en la Figura 5. Un primer cálculo del módulo de compresibilidad que implica inyectar combustible de manera no directa dentro del motor se muestra gráficamente en la Figura 6, mientras que un diagrama de flujo equivalente se presenta en la Figura 8. Un segundo cálculo del módulo de compresibilidad que implica mantener una velocidad de flujo positiva mediante inyección directa se muestra gráficamente en la Figura 7, mientras que un diagrama de flujo equivalente se presenta en la Figura 9.

Con respecto a la terminología usada en esta descripción detallada, se presentan distintos gráficos donde se trazan los puntos de datos en gráficos de 2 dimensiones. Los términos gráfico y trazo se usan indistintamente para referirse al gráfico entero o a la curva/línea en sí misma. Asimismo, una bomba de alta presión, o bomba de inyección directa, puede abreviarse como bomba HP (por sus siglas en inglés). De manera similar, la presión del distribuidor de combustible también puede abreviarse como FRP. Como se describe en el resumen anterior, ciclo de trabajo de la bomba se usa exclusivamente en referencia a la bomba de alta presión y también se denomina cierre de la válvula de descarga, o temporización de la válvula. A lemás, la válvula de descarga es equivalente a la válvula solenoide de retención de admisión activada. Los datos de velocidad de flujo cero comprenden los puntos que se pueden trazar juntos para formar la función de flujo cero, o función de flujo.

La Figura 1 ilustra un ejemplo una cámara de combustión o un cilindro del motor de combustión interna 10. El motor 10 se puede controlar, al menos parcialmente, mediante un sistema de control que incluye un controlador 12 y mediante entradas desde un operador del vehículo 130 a traves de un dispositivo de entrada 132. En este ejemplo, el dispositivo de entrada 132 incluye un pedal del acelerador y un sensor de la posición del pedal 134 para generar una señal proporcional de la posición del pedal PP. El cilindro (en la presente también denominado “cámara de combustión’) 14 del motor 10 puede incluir paredes de la cámara de combustión 136 con el pistón 138 allí ubicado. El pistón 138 puede estar acoplado al cigüeñal 140, de modo que el movimiento alternativo del pistón se traduzca en el movimiento giratorio del cigüeñal. El cigüeñal 140 puede estar acoplado a al menos una rueda de transmisión del vehículo pasajero a través de un sistema de transmisión. Asimismo, un motor de arranque (no se muestra) puede estar acoplado al cigüeñal 140 a través un volante de inercia para permitir la operación de arranque del motor 10.

El cilindro 14 puede recibir la entrada de aire a través de una serie de conductos de entrada de aire 142, 144 y 146. El conducto de entrada de aire 146 puede comunicarse con otros cilindros del motor 10, además del cilindro 14. En algunos ejemplos, uno o más de los conductos de entrada pueden incluir un dispositivo de impulsión, tal como un turbocompresor o un sobrealimentador. Por ejemplo, la Figura 1 muestra el motor 10 configurado con un turbocompresor que incluye un compresor 174 dispuesto entre los conductos de entrada 142 y 144, y una turbina de escape 176 dispuesta a lo largo del pasaje de escape 148. El compresor 174 puede alimentarse, al menos parcialmente, mediante la turbina de escape 176 a través de un eje 180 donde el dispositivo de impulsión está configurado como un turbocompresor. Sin embargo, en otros ejemplos, tales como donde el motor 10 tiene un sobrealimentador, la turbina de escape 176 puede omitirse opcionalmente, donde el compresor 174 puede alimentarse mediante la entrada mecánica desde un motor o el motor. Una válvula reguladora 162 que incluye una placa de la válvula reguladora 164 puede proporcionarse a lo largo de un conducto de entrada del motor para variar la velocidad de flujo y/o la presión del aire de entrada que se proporciona a los cilindros del motor. Por ejemplo, la válvula reguladora 162 puede estar ubicada corriente abajo del compresor 174, como se muestra en la Figura 1, o puede proporcionarse alternativamente corriente arriba del compresor 174.

El pasaje de escape 148 puede recibir gases de escape desde otros cilindros del motor 10, además del cilindro 14. El sensor de gases de escape 128 se muestra acoplado al conducto de escape 148 corriente arriba del dispositivo de control de emisión 178. El sensor 128 se puede seleccionar de distintos sensores adecuados para proporcionar una indicación de la relación entre el aire del gas de escape y el combustible, tal como un sensor de oxígeno lineal o LIEGO (oxígeno en gases de escape universal o de amplio rango), un sensor de oxígeno de dos estados o EGO (como se ilustra), un sensor HEGO (EGO calentado), NOx, HC o CO, por ejemplo. El dispositivo de control de emisión 178 puede ser un catalizador de tres vías (TWC), trampa de NOx, múltiples dispositivos de control de emisión distintos, o combinaciones de estos.

Cada cilindro del motor 10 puede incluir una o más válvulas de admisión y una o más válvulas de escape. Por ejemplo, se muestra el cilindro 14 que incluye al menos una válvula de admisión de resorte 150 y al menos una válvula de escape de resorte 156 ubicadas en una región superior del cilindro 14. En algunos ejemplos, cada cilindro del motor 10, que incluye el cilindro 14, puede incluir al menos dos válvulas de admisión de resorte y al menos dos válvulas de escape de resorte ubicadas en una región superior del cilindro.

La válvula de admisión 150 puede estar controlada por el controlador 12 a traves del accionador 152. De manera similar, la válvula de escape 156 puede estar controlada por el controlador 12 a través del accionador 154. En algunas condiciones, el controlador 12 puede variar las señales proporcionadas a los accionadores 152 y 154 para controlar la apertura y el cierre de las respectivas válvulas de admisión y de escape. La posición de la válvula de admisión 150 y de la válvula de escape 156 puede determinarse mediante los respectivos sensores de posición de las válvulas (no se muestra). Los accionadores de válvula pueden ser de tipo accionamiento eléctrico de la válvula o de tipo accionamiento de leva, o una combinación de ambos. Las temporizaciones de la válvula de admisión y de escape g pueden controlarse simultáneamente, o se puede usar cualquiera de las siguientes posibilidades: temporización de leva de admisión variable, temporización de leva de escape variable, temporización de leva variable independiente o temporización de leva fija. Cada sistema de accionamiento de leva puede incluir una o más levas y puede utilizar uno o más de los sistemas de conmutación del perfil de leva (CPS), temporización de leva variable (VCT), temporización de válvula variable (WT) y/o elevación de válvula variable (WL) que pueden ser operados por el controlador 12 para variar el funcionamiento de la válvula. Por ejemplo, el cilindro 14 puede incluir, alternativamente, una válvula de admisión controlada mediante el accionamiento electrico de la válvula y una válvula de escape controlada mediante el accionamiento de leva, que incluye CPS y/o VCT. En otros ejemplos, las válvulas de admisión y de escape pueden controlarse mediante un accionador o un sistema de accionamiento de válvula común, o mediante un accionador o un sistema de accionamiento de temporización de válvula variable.

El cilindro 14 puede tener una relación de compresión, que es la relación de los volúmenes cuando el pistón 138 está en la parte central inferior a central superior. En un ejemplo, la relación de compresión está en el rango de 9:1 a 10:1. Sin embargo, en algunos ejemplos donde se usan diferentes combustibles, la relación de compresión se puede aumentar. Esto puede suceder, por ejemplo, cuando se usan combustibles con mayor cantidad de octanos o combustibles con entalpia de vaporización latente más alta. La relación de compresión también puede aumentarse si se usa inyección directa, debido a su efecto en la detonación del motor.

En algunos ejemplos, cada cilindro del motor 10 puede incluir una bujía de encendido 192 para iniciar la combustión. El sistema de encendido 190 puede proporcionar una chispa de encendido a la cámara de combustión 14 a través de la bujía de encendido 192 en respuesta a la señal de avance de la chispa SA desde el controlador 12, en determinados modos operativos. Sin embargo, en algunas realizaciones, la bujía de encendido 192 puede omitirse, por ejemplo, donde el motor 10 puede iniciar la combustión mediante el encendido automático o mediante la inyección de combustible, como puede suceder en algunos motores diésel.

En algunos ejemplos, cada cilindro del motor 10 puede configurarse con uno o más inyectores de combustible para proporcionar combustible allí. Como ejemplo no limitativo, se muestra un cilindro 14 que incluye dos inyectores de combustible 166 y 170. Los inyectores de combustible 166 y 170 pueden configurarse para suministrar combustible recibido desde el sistema de combustible 8. Según lo elaborado en referencia a las Figuras 2 y 3, el sistema de combustible 8 puede incluir uno o más tanques de combustible, bombas de combustible y distribuidores de combustible. El inyector de combustible 166 se muestra acoplado directamente al cilindro 14 para inyectar directamente combustible a este en proporción al ancho de pulso de la señal FPW-1 recibida desde el controlador 12 a través del eje impulsor electrónico 168. De esta manera, el inyector de combustible 166 proporciona lo que se conoce como inyección directa (en adelante, denominada “DI”) de combustible dentro del cilindro de combustión 14. Si bien la Figura 1 muestra el inyector 166 ubicado a un lado del cilindro 14, puede ubicarse, alternativamente por encima del pistón, por ejemplo, cerca de la posición de la bujía de encendido 192. Tal posición puede mejorar la mezcla y la combustión cuando se opera el motor con combustible a base de alcohol, debido que algunos combustibles a base de alcohol tienen menor volatilidad. Alternativamente, el inyector puede ubicarse por encima y cerca de la válvula de admisión para mejorar la mezcla. El combustible se puede suministrar al inyector de combustible 166 desde un tanque de combustible del sistema de combustible 8 a través de una bomba de combustible de alta presión, y un distribuidor de combustible. Asimismo, el tanque de combustible puede tener un transductor de presión que proporciona una señal al controlador 12.

El inyector de combustible 170 se muestra dispuesto en el pasaje de entrada 146, y no en el cilindro 14, en una configuración que proporciona lo que se conoce como inyección de combustible en el puerto (en adelante, denominado “PFI”, por sus siglas en inglés) dentro del puerto de admisión corriente arriba del cilindro 14. El inyector de combustible 170 puede inyectar combustible, recibido del sistema de combustible 8, en proporción al ancho de pulso de la señal FPW-2 recibida del controlador 12 a través del eje impulsor electrónico 171. Cabe destacar que se puede usar un solo eje impulsor 168 o 171 para ambos sistemas de inyección de combustible, o varios ejes impulsores, por ejemplo, se puede usar el eje impulsor 168 para el inyector de combustible 166, y el eje impulsor 171 para el inyector de combustible 170, como se ilustra.

En un ejemplo alternativo, cada uno de los inyectores de combustible 166 y 170 puede configurarse como inyector de combustible directo para inyectar directamente combustible dentro del cilindro 14. Aun en otro ejemplo, cada uno de los inyectores de combustible 166 y 170 puede configurarse como inyector de combustible en el puerto para inyectar combustible corriente arriba de la válvula de admisión 150. Aun en otros ejemplos, el cilindro 14 puede incluir un solo inyector de combustible que se configura para recibir diferentes combustibles desde los sistemas de combustible en distintas cantidades relativas como una mezcla de combustible, y que tambien se configura para inyectar esta mezcla de combustible ya sea directamente dentro del cilindro como un inyector de combustible directo o corriente arriba de las válvulas de admisión como un inyector de combustible en el puerto. Como tal, debe comprenderse que los sistemas de combustible descritos en la presente no deberían limitarse a las configuraciones particulares del inyector de combustible descritas en la presente a modo de ejemplo.

El combustible puede ser suministrado mediante ambos inyectores al cilindro durante un solo ciclo del cilindro. Por ejemplo, cada inyector puede suministrar una porción de una inyección total de combustible que entra en combustión en el cilindro 14. Asimismo, la distribución y/o la cantidad relativa de combustible suministrado desde cada inyector pueden variar con las condiciones de funcionamiento, tales como la carga del motor, la detonación y la temperatura de escape, como se describe más adelante. El combustible inyectado en el puerto puede suministrarse durante un episodio de válvula de admisión abierta, un episodio de válvula de admisión cerrada (por ejemplo, sustancialmente antes de la carrera de admisión) y también durante el funcionamiento de una válvula de admisión abierta y cerrada. De manera similar, el combustible inyectado directamente puede suministrarse durante una carrera de admisión, así como también parcialmente durante una carrera de escape previa, durante la carrera de admisión, y parcialmente durante la carrera de compresión, por ejemplo. Como tal, incluso para un solo episodio de combustión, el combustible inyectado se puede inyectar en tiempos diferentes desde el puerto y el inyector directo. Asimismo, para un único episodio de combustión, se pueden realizar por ciclo varias inyecciones del combustible suministrado. Se pueden realizar varias inyecciones durante la carrera de compresión, la carrera de admisión o cualquier combinación adecuada de estas.

Como se describe anteriormente, la Figura 1 muestra un solo cilindro de un motor de múltiples cilindros. Como tal, cada cilindro puede incluir, de manera similar, su proprio conjunto de válvulas de admisión/escape, inyector(es) de combustible, bujía de encendido, etc. Se comprenderá que el motor 10 puede incluir cualquier cantidad adecuada de cilindros, que incluye 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 o más cilindros. Asimismo, cada uno de estos cilindros puede incluir todos o algunos de los distintos componentes descritos e ilustrados mediante la Figura 1 en referencia al cilindro 14.

Los inyectores de combustible 166 y 170 pueden tener diferentes características. Estas incluyen diferencias en tamaño, por ejemplo, un inyector puede tener un orificio de inyección más grande que el otro. Otras diferencias incluyen, a título enunciativo pero no taxativo, diferentes ángulos de pulverización, diferentes temperaturas de funcionamiento, diferente direccionamiento, diferente tiempo de inyección, diferentes características de pulverización, diferentes ubicaciones, etc. Además, en función de la relación de distribución del combustible inyectado entre los inyectores 170 y 166, se pueden lograr diferentes efectos.

Los tanques de combustible en el sistema de combustible 8 pueden contener combustibles de diferentes tipos, tales como combustibles con diferentes atributos y diferentes composiciones. Las diferencias pueden incluir diferente contenido de alcohol, diferente contenido de agua, diferentes octanos, diferentes calores de vaporización, diferentes mezclas de combustible y/o combinaciones de estos, etc. Un ejemplo de combustibles con diferentes calores de vaporización podría incluir gasolina como primer tipo de combustible con un calor de vaporización más bajo y etanol como segundo tipo de combustible con un calor de vaporización más alto. En otro ejemplo, el motor puede usar gasolina como primer tipo de combustible y un alcohol que contiene una mezcla de combustible, tal como E85 (que es aproximadamente 85 % etanol y 15 % gasolina) o M85 (que es aproximadamente 85 % metanol y 15 % gasolina) como segundo tipo de combustible. Otras posibles sustancias incluyen agua, metanol, una mezcla de alcohol y agua, una mezcla de agua y metanol, una mezcla de alcoholes, etc.

Incluso en otro ejemplo, ambos combustibles pueden ser mezclas de alcohol con distintas composiciones de alcohol, en donde el primer tipo de combustible puede ser una mezcla de gasolina y alcohol con una menor concentración de alcohol, tal como E10 (que es aproximadamente 10 % etanol), mientras que el segundo tipo de combustible puede ser una mezcla de gasolina y alcohol con una mayor concentración de alcohol, tal como E85 (que es aproximadamente 85 % etanol). Además, el primer y segundo combustible tambien pueden diferir en otros atributos del combustible, tales como una diferencia en temperatura, viscosidad, cantidad de octanos, etc. Además, las características de uno o ambos tanques de combustible pueden variar con frecuencia, por ejemplo, debido a las variaciones diarias en el rellenado del tanque.

El controlador 12 se muestra en la Figura 1 como una microcomputadora, que incluye una unidad de microprocesador 106, puertos de entrada/salida 108, un medio de almacenamiento electrónico para programas ejecutables y valores de calibración mostrados como un chip de memoria de solo lectura no transitoria 110 en este ejemplo particular para almacenar instrucciones ejecutables, memoria de acceso aleatorio 112, memoria permanente 114 y un bus de datos. El controlador 12 puede recibir distintas señales desde los sensores acoplados al motor 10, además de las señales analizadas anteriormente, que incluyen la medición del flujo másico de aire inducido (MAF) desde el sensor de flujo másico de aire 122; la temperatura del refrigerante del motor (ECT) desde el sensor de temperatura 116 acoplado a la manga de enfriamiento 118; una señal de captación de encendido de perfil (PIP) desde el sensor de efecto Hall 120 (u otro tipo) acoplado al cigüeñal 140; la posición reguladora de la válvula (TP) desde un sensor de la posición reguladora de la válvula; y la señal de presión absoluta del colector (MAP) desde el sensor 124. La señal de velocidad del motor, RPM, puede ser generada por el controlador 12 desde la señal de PIP. La señal de presión del colector MAP desde un sensor de presión del colector se puede usar para proporcionar una indicación de vacío, o presión, en el colector de admisión.

La Figura 2 ilustra esquemáticamente un ejemplo de sistema de combustible 8 de la Figura 1. El sistema de combustible 8 se puede operar para suministrar combustible a un motor, tal como el motor 10 de la Figura 1. El sistema de combustible 8 puede ser operado por un controlador para realizar algunas o todas las operaciones descritas en referencia a los flujos del proceso de las Figuras 8 y 9.

El sistema de combustible 8 puede suministrar combustible a un motor desde una o más fuentes de combustible diferentes. Como ejemplo no limitativo, se puede proporcionar un primer tanque de combustible 202 y un segundo tanque de combustible 212. Mientras que los tanques de combustible 202 y 212 se describen en el contexto de diversos recipientes para almacenar combustible, debe comprenderse que estos tanques de combustible pueden configurarse, en cambio, como un único tanque de combustible que tiene regiones de almacenamiento de combustible independientes que están separadas por una pared u otra membrana adecuada. Asimismo, en algunas realizaciones, esta membrana puede configurarse para transferir selectivamente determinados componentes de un combustible entre las dos o más regiones de almacenamiento de combustible, y así permitir que una mezcla de combustible este al menos parcialmente separada por la membrana en un primer tipo de combustible en la primera región de almacenamiento de combustible y un segundo tipo de combustible en la segunda región de almacenamiento de combustible.

En algunos ejemplos, el primer tanque de combustible 202 puede almacenar combustible de un primer tipo de combustible, mientras que el segundo tanque de combustible 212 puede almacenar combustible de un segundo tipo de combustible, donde el primer y el segundo tipo de combustible son de diferente composición. Como ejemplo no limitativo, el segundo tipo de combustible contenido en el segundo tanque de combustible 212 puede incluir una mayor concentración de uno o más componentes que proporcionan el segundo tipo de combustible con una mayor capacidad supresora de detonación relativa que el primer combustible.

A modo de ejemplo, el primer combustible y el segundo combustible pueden incluir, cada uno, uno o más componentes de hidrocarburo, pero el segundo combustible tambien puede incluir una mayor concentración de un componente de alcohol que el primer combustible. En algunas condiciones, este componente de 5 alcohol puede proporcionar supresión de detonación al motor cuando se suministra en una cantidad adecuada con respecto al primer combustible, y puede incluir cualquier alcohol adecuado, tal como etanol, metanol, etc. Debido a que el alcohol puede proporcionar más supresión de detonación que algunos combustibles a base de hidrocarburo, tales como gasolina y diésel, debido a un mayor calor de 0 vaporización latente y capacidad de enfriamiento de carga del alcohol, un combustible que contiene una mayor concentración de un componente de alcohol se puede usar selectivamente para proporcionar mayor resistencia a la detonación del motor durante determinadas condiciones de funcionamiento.

Como otro ejemplo, el alcohol (por ejemplo, metanol, etanol) puede tener agua 5 agregada. Como tal, el agua reduce la inflamabilidad del combustible de alcohol y otorga mayor flexibilidad para almacenar el combustible. Además, el calor de vaporización del contenido de agua mejora la capacidad del combustible de alcohol para actuar cómo supresor dé la detonación. Asimismo, el contenido de agua puede reducir el costo general del combustible. 0 Co o un ejemplo específico no limitativo, el primer tipo de combustible en el : primer tanque de combustible puede incluir gasolina, y el segundo tipo de combustible en el segundo tanque de combustible puede incluir etanol. Como otro ejemplo no limitativo, el primer tipo de combustible puede incluir gasolina, y el segundo tipo de combustible puede incluir una mezcla de gasolina y etanol. Aun en 5 otros ejemplos, el primer tipo de combustible y el segundo tipo de combustible pueden incluir, cada uno, gasolina y etanol, en donde el segundo tipo de combustible incluye una mayor concentración del componente etanol que el primer combustible (por ejemplo, E10 como primer tipo de combustible y E85 como segundo tipo de combustible). Incluso como otro ejemplo, el segundo tipo de combustible puede 0 tener un índice de octanaje relativamente más alto que el primer tipo de combustible, y así hacer que el segundo combustible sea un supresor de detonación más eficaz que el primer combustible. Debe comprenderse que estos ejemplos deben considerarse no limitativos, ya que se pueden usar otros combustibles adecuados que tienen características de supresión de detonación relativamente diferentes. Incluso en otros ejemplos, cada uno del primer y segundo tanque de combustible puede almacenar el mismo combustible. Mientras que el ejemplo representado ilustra dos tanques de combustible con dos tipos de combustible diferentes, debe comprenderse que en realizaciones alternativas, solo puede haber un único tanque de combustible con un solo tipo de combustible.

Los tanques de combustible 202 y 212 pueden diferir en sus capacidades de almacenamiento de combustible. En el ejemplo ilustrado, donde el segundo tanque de combustible 212 almacena un combustible con una mayor capacidad supresora de detonación, el segundo tanque de combustible 212 puede tener una menor capacidad de almacenamiento de combustible que el primer tanque de combustible 202. Sin embargo, debe comprenderse que en realizaciones alternativas, los tanques de combustible 202 y 212 pueden tener la misma capacidad de almacenamiento de combustible.

El combustible puede suministrarse a los tanques de combustible 202 y 212 a traves de los respectivos conductos de llenado de combustible 204 y 214. En un ejemplo, donde los tanques de combustible almacenad diferentes tipos de combustible, los conductos de llenado de combustible .204 y 214 pueden incluir marcaciones de identificación de combustible para identificar el. tipo de combustible que se debe suministrar al tanque de combustible correspondiente.

Una primera bomba de combustible de baja presión (LPP) 208 en comunicación con el primer tanque de combustible 202 se· puede operar para suministrar el primer tipo de combustible desde el primer tanque de combustible 202 hasta un primer grupo de inyectores en el puerto 242¿ a través: de un primer conducto de combustible 230. En un ejemplo, la primera bomba de combustible 208 puede ser una bomba de combustible de presión más bajá electroaceionada dispuesta, al menos parcialmente, dentro del primer tanque de combustibJe 202:, El combustible elevado por la primera bomba de combustible 208 puede suministrarse a una presión más baja dentro de un primer distribuidor de combustible 240 acoplado a uno o más inyectores de combustible del primer grupo de inyectores en el puerto 242 (en la presente, tambien denominados primer grupo inyector). Mientras que el primer distribuidor de combustible 240 se muestra suministrando combustible a cuatro inyectores de combustible del primer grupo inyector 242, debe comprenderse que el primer distribuidor de combustible 240 puede suministrar combustible a cualquier cantidad adecuada de inyectores de combustible. Como ejemplo, el primer distribuidor de combustible 240 puede suministrar combustible a un inyector de combustible del primer grupo inyector 242 para cada cilindro del motor. Se debe tener en cuenta que en otros ejemplos, el primer conducto de combustible 230 puede proporcionar combustible a los inyectores de combustible del primer grupo inyector 242 a través de dos o más distribuidores de combustible. Por ejemplo, cuando los cilindros del motor están configurados en una configuración de tipo V, se pueden usar dos distribuidores de combustible para distribuir combustible desde el primer conducto de combustible a cada uno de los inyectores de combustible del primer grupo inyector.

La bomba de combustible de inyección directa 228 que está incluida en el segundo conducto de combustible 232 y puede recibir combustible a través de LPP 208 o LPP 218. En un ejemplo, la bomba de combustible de inyección directa 228 puede ser una bomba volumétrica de propulsión mecánica. La bomba de combustible de inyección directa 228 puede estar en comunicación con un grupo de inyectores directos 252 a través de un segundo distribuidor de combustible 250, y el grupo de inyectores en el puerto 242 a través de una válvula solenoide 236. Por lo tanto, el combustible de presión más baja elevado por la primera bomba de combustible 208 se puede presurizar también mediante la bomba de combustible de inyección directa 228, a fin de suministrar combustible de presión más alta para la inyección directa a un segundo distribuidor de combustible 250 acoplado a uno o más inyectores directos de combustible 252 (en la presente, también denominado segundo grupo inyector). En algunos ejemplos, un filtro de combustible (no se muestra) puede estar dispuesto corriente arriba de la bomba de combustible de inyección directa 228 para eliminar partículas del combustible. Asimismo, en algunos ejemplos, un acumulador de presión de combustible (no se muestra) puede estar acoplado corriente abajo del filtro de combustible, entre la bomba de baja presión y la bomba de alta presión.

Una segunda bomba de combustible de baja presión 218 en comunicación con el segundo tanque de combustible 212 puede operarse para suministrar el segundo tipo de combustible desde el segundo tanque de combustible 202 a los inyectores directos 252, a traves del segundo conducto de combustible 232. De esta manera, el segundo conducto de combustible 232 acopla con fluidez cada uno del primer tanque de combustible y el segundo tanque de combustible con el grupo de inyectores directos. En un ejemplo, la tercera bomba de combustible 218 también puede ser una bomba de combustible de baja presión (LPP) electroaccionada, dispuesta, al menos parcialmente, dentro del segundo tanque de combustible 212. Por lo tanto, el combustible de presión más baja elevado por la bomba de combustible de baja presión 218 se puede presurizar también mediante la bomba de combustible de presión más alta 228, a fin de suministrar combustible de presión más alta para la inyección directa a un segundo distribuidor de combustible 250 acoplado a uno o más inyectores directos de combustible. En un ejemplo, la segunda bomba de combustible de baja presión 218 y la bomba de combustible de inyección directa 228 se pueden operar para proporcionar el segundo tipo de combustible a una mayor presión de combustible hasta un segundo distribuidor de combustible 250 que la presión de combustible del primer tipo de combustible que se proporciona al primer distribuidor de combustible 240 mediante la primera bomba de combustible de baja presión 208.

La comunicación de fluido entre el primer conducto de combustible 230 y el segundo conducto de combustible 232 se puede lograr a través del primer y segundo conducto de derivación 224 y 234. Específicamente, el primer conducto de derivación 224 puede acoplar el primer conducto de combustible 230 a un segundo conducto de combustible 232 corriente arriba de la bomba de combustible de inyección directa 228, mientras que el segundo conducto de derivación 234 puede acoplar el primer conducto de combustible 230 al segundo conducto de combustible 232 corriente abajo de la bomba de combustible de inyección directa 228. Una o más válvulas de seguridad pueden estar incluidas en los conductos de combustible y/o conductos de derivación para resistir o inhibir el retroflujo de combustible hacia el interior de los tanques de almacenamiento de combustible. Por ejemplo, una primera válvula de seguridad 226 puede proporcionarse en un primer conducto de derivación 224 para reducir o prevenir el retroflujo de combustible desde el segundo conducto de combustible 232 hasta el primer conducto de combustible 230 y el primer tanque de combustible 202. Una segunda válvula de seguridad 222 puede proporcionarse en un segundo conducto de combustible 232 para reducir o prevenir el retroflujo de combustible desde el primer o segundo conducto de combustible hacia el interior del segundo tanque de combustible 212. En un ejemplo, las bombas de presión más baja 208 y 218 pueden tener válvulas de seguridad integradas en las bombas. Las válvulas de seguridad integradas pueden limitar la presión en las respectivas líneas de combustible de la bomba de elevación. Por ejemplo, una válvula de seguridad integrada en la primera bomba de combustible 208 puede limitar la presión que se generaría en el primer distribuidor de combustible 240 si la válvula solenoide 236 se abriera (de manera intencional o no intencional) mientras la bomba de combustible de inyección directa 228 estuviera bombeando.

En algunos ejemplos, el primer y/o segundo conducto de derivación también se puede usar para transferir combustible entre los tanques de combustible 202 y 212. La transferencia de combustible puede facilitarse mediante la inclusión de válvulas de retención, válvulas de seguridad, válvulas solenoides y/o bombas adicionales en el primer o segundo conducto de derivación, por ejemplo, válvula solenoide 236. Aun en otros ejemplos, uno de los tanques de almacenamiento de combustible puede estar dispuesto a una mayor elevación que el otro tanque de almacenamiento de combustible, por lo cual el combustible puede transferirse desde el tanque de almacenamiento de combustible más alto hasta el tanque de almacenamiento de combustible más bajo a través de uno o más conductos de derivación. De esta manera, se puede transferir combustible entre los tanques de almacenamiento de combustible por medio de la gravedad sin que se requiera necesariamente una bomba de combustible para facilitar la transferencia de combustible.

Los distintos componentes del sistema de combustible 8 se comunican con un sistema de control del motor, tal como el controlador 12. Por ejemplo, el controlador 12 puede recibir una indicación de las condiciones de funcionamiento desde distintos sensores asociados al sistema de combustible 8, además de los sensores descritos anteriormente en referencia a la Figura 1. Las distintas entradas pueden incluir, por ejemplo, una indicación de una cantidad de combustible almacenado en cada uno de los tanques de almacenamiento de combustible 202 y 212 a traves de los sensores del nivel de combustible 206 y 216, respectivamente. El controlador 12 también puede recibir una indicación de la composición del combustible desde uno o más sensores de composición de combustible, de manera adicional o alternativa a una indicación de la composición del combustible que se infiere desde un sensor de gases de escape (tal como el sensor 128 de la Figura 1). Por ejemplo, una indicación de la composición del combustible almacenado en los tanques de almacenamiento de combustible 202 y 212 puede proporcionarse mediante los sensores de composición de combustible 210 y 220, respectivamente. De manera adicional o alternativa, pueden proporcionarse uno o más sensores de composición de combustible en cualquier ubicación a lo largo de los conductos de combustible entre los tanques de almacenamiento de combustible y sus respectivos grupos inyectores de combustible. Por ejemplo, el sensor de composición de combustible 238 puede proporcionarse en el primer distribuidor de combustible 240 o a lo largo del primer conducto de combustible 230, y/o el sensor de composición de combustible 248 puede proporcionarse en el segundo distribuidor de combustible 250 o a lo largo del segundo conducto de combustible 232. Como ejemplo no limitativo, los sensores de composición de combustible pueden proporcionar al controlador 12 una indicación de una concentración de un componente supresor de la detonación contenido en el combustible o una indicación de un índice de octanaje del combustible. Por ejemplo, uno o más de los sensores de composición de combustible pueden proporcionar una indicación de un contenido de alcohol del combustible.

Se debe tener en cuenta que la ubicación relativa de los sensores de composición de combustible dentro del sistema de suministro de combustible puede proporcionar diferentes ventajas. Por ejemplo, los sensores 238 y 248, dispuestos en los distribuidores de combustible o a lo largo de los conductos de combustible que acoplan los inyectores de combustible a uno o más tanques de almacenamiento de combustible, pueden proporcionar una indicación de una composición de combustible resultante donde se combinan dos o más combustibles diferentes antes de ser suministrados al motor. Por el contrario, los sensores 210 y 220 pueden proporcionar una indicación de la composición del combustible en los tanques de almacenamiento de combustible, que puede diferir de la composición del combustible efectivamente suministrado al motor.

El controlador 12 tambien puede controlar el funcionamiento de cada una de las bombas de combustible 208, 218 y 228 para ajustar una cantidad, presión, velocidad de flujo, etc., de un combustible suministrado al motor. Como ejemplo, el controlador 12 puede variar una configuración de presión, una cantidad de carrera de la bomba, un comando del ciclo de trabajo de la bomba y/o la velocidad del flujo de combustible de las bombas de combustible para suministrar combustible a diferentes ubicaciones del sistema de combustible. Se puede usar un eje impulsor (no se muestra) acoplado electrónicamente al controlador 12 para enviar una señal de control a cada una de las bombas de baja presión, según se requiera, para ajustar la salida (por ejemplo, velocidad) de la respectiva bomba de baja presión. La cantidad del primer o segundo tipo de combustible que se suministra al grupo de inyectores directos a través de la bomba de inyección directa se puede ajustar ajustando y coordinando la salida de la primera o segunda LPP y la bomba de inyección directa. Por ejemplo, la bomba de combustible de presión más baja y la bomba de combustible de presión más alta se pueden operar para mantener una presión del distribuidor de combustible sugerida. Un sensor de presión del distribuidor de combustible acoplado al segundo distribuidor de combustible se puede configurar para proporcionar una presión de combustible estimada disponible en el grupo de inyectores directos. Luego, en función de una diferencia entre la presión estimada del distribuidor y una presión deseada del distribuidor, se pueden ajustar las salidas de la bomba. En un ejemplo, donde la bomba de combustible de alta presión es una bomba de combustible volumétrica, el controlador puede ajustar una válvula de control de flujo de la bomba de alta presión para variar el volumen eficaz de la bomba de cada carrera de la bomba.

Como tal, mientras que la bomba de combustible de inyección directa está en funcionamiento, el flujo de combustible que pasa por allí garantiza que la bomba tenga suficiente lubricación y enfriamiento. Sin embargo, en condiciones en las que no se requiere el funcionamiento de la bomba de combustible de inyección directa, como cuando no se requiere inyección directa de combustible y/o cuando el nivel de combustible en el segundo tanque de combustible 212 está por debajo de un umbral (es decir, no hay suficiente combustible supresor de la detonación disponible), es posible que la bomba de combustible de inyección directa no este lo suficientemente lubricada si se interrumpe el flujo de combustible a través de la bomba.

La Figura 3 muestra un ejemplo de bomba de combustible de inyección directa 228 exhibida en el sistema de la Figura 2. A la entrada 403 de la cámara de compresión de la bomba de combustible de inyección directa 408 se suministra combustible a través de una bomba de combustible de baja presión como se muestra en Figura 2. El combustible puede presurizarse mientras pasa a través de la bomba de combustible de inyección directa 228 y puede suministrarse a un distribuidor de combustible a través de la salida de la bomba 404. En el ejemplo ilustrado, la bomba de inyección directa 228 puede ser una bomba volumétrica motorizada que incluye un pistón de la bomba 406 y un vástago del pistón 420, una cámara de compresión de la bomba 408 (en la presente, también denominada cámara de compresión) y una cámara de etapas 418. El pistón 406 incluye una parte superior 405 y una parte inferior 407. La cámara de etapas y la cámara de compresión pueden incluir cavidades ubicadas en lados opuestos del pistón de la bomba. En un ejemplo, el controlador del motor 12 se puede configurar para impulsar el pistón 406 en la bomba de inyección directa 228 mediante la leva motriz 410. La leva 410 incluye cuatro lóbulos y completa una rotación por cada dos rotaciones del cigüeñal del motor.

Una válvula solenoide de retención de admisión activada 412 puede estar acoplada a la entrada de la bomba 403. El controlador 12 se puede configurar para regular el flujo de combustible a través de la válvula de retención de admisión 412 activando o desactivando la válvula solenoide (en función de la configuración de la válvula solenoide) en sincronía con la leva motriz. De esta manera, la válvula solenoide de retención de admisión activada 412 se puede operar en dos modos. En un primer modo, la válvula solenoide de retención activada 412 está ubicada dentro de la entrada 403 para limitar (por ejemplo, inhibir) la cantidad de combustible que se desplaza corriente arriba de la válvula solenoide de retención activada 412. En comparación, en el segundo modo, la válvula solenoide de retención activada 412 está eficazmente desactivada, y el combustible puede desplazarse corriente arriba y corriente abajo de la válvula de retención de admisión.

Como tal, la válvula solenoide de retención activada 412 se puede configurar para regular la masa (o el volumen) de combustible comprimido en la bomba de combustible de inyección directa. En un ejemplo, el controlador 12 puede ajustar una temporización de cierre de la válvula solenoide de retención activada para regular la masa de combustible comprimido. Por ejemplo, un cierre tardío de la válvula de retención de admisión puede reducir la cantidad de masa de combustible ingerida en la cámara de compresión 408. Las temporizaciones de apertura y cierre de la válvula solenoide de retención activada se pueden coordinar con respecto a las temporizaciones de carrera de la bomba de combustible de inyección directa.

La entrada de la bomba 499 permite que el combustible ingrese en la válvula de retención 402 y en la válvula de seguridad 401. La válvula de retención 402 está ubicada corriente arriba de la válvula solenoide de retención activada 412 a lo largo del conducto 435. La válvula de retención 402 se desvía para evitar el flujo de combustible desde de la válvula solenoide de retención activada 412 y la entrada de la bomba 499. La válvula de retención 402 permite el flujo desde la bomba de combustible de baja presión hasta la válvula solenoide de retención activada 412. La válvula de retención 402 está acoplada en paralelo a la válvula de seguridad 401. La válvula de seguridad 401 permite el flujo de combustible desde la válvula solenoide de retención activada 412 hacia la bomba de combustible de baja presión cuando la presión entre la válvula de seguridad 401 y la válvula solenoide de retención activada 412 es mayor que una presión predeterminada (por ejemplo, 10 bar). Cuando la válvula solenoide de retención operada 412 está desactivada (por ejemplo, no está activada electricamente), la válvula de retención solenoide operada funciona en un modo normal, y la válvula de seguridad 401 regula la presión en la cámara de compresión 408 hasta la configuración única de alivio de presión de la válvula de seguridad 401 (por ejemplo, 15 bar). Regular la presión en la cámara de compresión 408 permite que se forme una presión diferencial desde la parte superior del pistón 405 hasta la parte inferior del pistón 407. La presión en la cámara de etapas 418 se encuentra a la presión de la salida de la bomba de baja presión (por ejemplo, 5 bar), mientras que la presión en la parte superior del pistón se encuentra a la presión de regulación de la válvula de seguridad (por ejemplo, 15 bar). La presión diferencial permite que el combustible se filtre desde la parte superior del pistón 405 hasta la parte inferior del pistón 407 a través del huelgo entre el pistón 406 y la pared del cilindro de la bomba 450, y así lubrica la bomba de combustible de inyección directa 228.

El pistón 406 oscila hacia arriba y hacia abajo. La bomba de combustible de inyección directa 228 está en una carrera de compresión cuando el pistón 406 se desplaza en una dirección que reduce el volumen de la cámara de compresión 408. La bomba de combustible de inyección directa 228 está en una carrera de succión cuando el pistón 406 se desplaza en una dirección que aumenta el volumen de la cámara de compresión 408.

Una válvula de retención de salida de flujo directo 416 puede acoplarse corriente abajo de una salida 404 de la cámara de compresión 408. La válvula de retención de salida 416 se abre para permitir que el combustible fluya desde la salida de la cámara de compresión 404 hasta el interior de un distribuidor de combustible, solo cuando una presión en la salida de la bomba de combustible de inyección directa 228 (por ejemplo, una presión de salida de la cámara de compresión) es mayor que la presión del distribuidor de combustible. Por eso, en condiciones en las que no se requiere el funcionamiento de la bomba de combustible de inyección directa, el controlador 12 puede desactivar la válvula solenoide de retención de admisión activada 412, y la válvula de seguridad 401 regula la presión en la cámara de compresión a una única presión sustancialmente constante (por ejemplo, presión de regulación ;M),5 bar) durante la mayor parte de la carrera de compresión. En la carrera de admisión, la presión en la cámara de compresión 408 desciende hasta una presión cercana a la presión de la bomba de elevación (208 y/o 218). La lubricación de la bomba DI 228 puede ocurrir cuando la presión en la cámara de compresión 408 excede la presión en la cámara de etapas 418. Esta diferencia de presiones tambien puede contribuir a la lubricación de la bomba cuando el controlador 12 desactiva la válvula solenoide de retención activada 412. Un resultado de este método de regulación es que el distribuidor de combustible se regula a una presión mínima de aproximadamente el alivio de presión de 402. Por eso, si la válvula 402 tiene una configuración de alivio de presión de 10 bar, la presión del distribuidor de combustible pasa a ser de 15 bar, porque estos 10 bar se suman a los 5 bar de la presión de la bomba de elevación. Específicamente, la presión del combustible en la cámara de compresión 408 se regula durante la carrera de compresión de la bomba de combustible de inyección directa 228. Por eso, durante al menos la carrera de compresión de la bomba de combustible de inyección directa 228, se proporciona lubricación a la bomba. Cuando la bomba de combustible de inyección directa entra en una carrera de succión, la presión del combustible en la cámara de compresión se puede reducir, a la vez que se aún se puede proporcionar algún nivel de lubricación mientras perdura la presión diferencial. Se puede colocar otra válvula de retención 414 (válvula de seguridad) en paralelo a la válvula de retención 416. La válvula 414 permite el flujo de combustible desde el distribuidor de combustible DI hasta la salida de la bomba 404 cuando la presión del distribuidor de combustible es mayor que una presión predeterminada.

Cabe destacar aquí que la bomba DI 228 de la Figura 3 se presenta como un ejemplo ilustrativo de una posible configuración para una bomba DI. Los componentes que se muestran en la Figura 3 se pueden eliminar y/o cambiar, mientras que se pueden agregar componentes adicionales que no se muestran en la presente a la bomba 228, a la vez que se mantiene la capacidad de suministrar combustible de alta presión a un distribuidor de combustible de inyección directa. Gomo ejemplo, la válvula de seguridad 401 y la válvula de retención 402 se pueden eliminar en otras realizaciones de la bomba de combustible 228. Asimismo, los métodos que se presentan a continuación se pueden aplicar a distintas configuraciones de la bomba 228 junto con distintas configuraciones del sistema de combustible 8 de la Figura 2.

Los inventores de la presente reconocieron que la bomba de combustible de alta presión 228 de la Figura 3 se puede operar de distintas maneras para producir datos que se puedan usar luego para encontrar el módulo de compresibilidad del combustible que se bombea dentro del distribuidor de combustible a través de la bomba de alta presión. En otros métodos para encontrar el módulo de compresibilidad desde el sistema de combustible de un vehículo, las mediciones volumétricas y de presión se toman del combustible bombeado durante el funcionamiento normal del sistema de inyección de combustible. Pueden surgir problemas a partir de estos métodos, debido a que pueden producirse olas de presión durante el funcionamiento normal del sistema, y puede haber dudas con respecto al volumen real de combustible bombeado o inyectado dentro del motor. Los inventores de la presente reconocieron que se necesita un método de cálculo confiable para determinar constantemente el módulo de compresibilidad del combustible bombeado a bordo del vehículo, donde el módulo de compresibilidad se use, por ejemplo, para determinar la composición de las mezclas de combustible combinadas.

Los métodos de cálculo propuestos se pueden incorporar en el controlador 12 y se pueden activar de acuerdo con un conjunto de parámetros para medir constantemente el módulo de compresibilidad del combustible bombeado. El controlador también puede incluir la programación para el uso del módulo de compresibilidad, a fin de determinar otros parámetros, tales como la composición de las mezclas de combustible o la densidad del propano supercrítico. Los métodos de cálculo descritos en la presente implican ajustar el funcionamiento de la bomba de alta presión y dirigir una serie de ciclos de trabajo, a la vez que se determinan (se miden) las respuestas de presiones del distribuidor de combustible y/o los volúmenes fracciónales de combustible bombeados. Antes de describir los métodos de cálculo para determinar el módulo de compresibilidad del combustible, se presentan varios conceptos que están involucrados en los métodos de cálculo.

La Figura 4 ilustra un mapeo de una bomba de combustible (de alta presión) de inyección directa que muestra la relación 400 entre el ciclo de trabajo de la bomba HP y el volumen de líquido fraccional del combustible bombeado dentro del distribuidor de combustible. Los trazos (líneas) de la Figura 4 representan la evaluación de un solo combustible, tal como una mezcla de gasolina y etanol con un determinado módulo volumetrico, a diferentes presiones del distribuidor de combustible. Las posibles mezclas de gasolina y etanol se describen en relación con las Figuras 1 y 2. Cada curva separada del gráfico 400 corresponde a un solo valor de presión del distribuidor de combustible, como muestra la lcyenda 470. El eje vertical es el volumen de líquido fraccional bombeado, mientras que el eje horizontal e$ el ciclo de trabajo de la bomba HP.

Se muestra una curva ideal 419, que representa una bomba HP con válvulas perfectas y sin flexibilidad del fluido (combustible en este caso), que es equivalente al fluido que tiene un módulo volumétrico infinito. Idealmente, para cada unidad de aumento del ciclo de trabajo, el volumen de líquido fraccional bombeado también aumenta en una unidad. Las curvas reales de la bomba HP evaluada se muestran en la Figura 4 como curvas 428, 438, 448, 458 y 468. La pendiente 417 de la curva ideal 419 es la misma pendiente de todas las demás curvas en la Figura 4. Los puntos 453 donde las cinco curvas reales cruzan el eje horizontal (ciclo de trabajo de la bomba HP) son los datos de velocidad de flujo cero, debido a que el volumen de líquido fraccional bombeado a lo largo del eje horizontal es 0. En función del sistema de combustible, la bomba HP y otros componentes, el espacio entre las curvas reales cambia, como se observa más adelante.

Debido a que los puntos 453, o las interceptaciones 453, representan los datos de velocidad de flujo cero para una bomba HP particular, pueden trazarse en un gráfico diferente. Cada interceptación (intersección) contiene valores, donde un valor, volumen de líquido fraccional bombeado = 0, es compartido por todas las interceptaciones. Los otros dos valores son ciclo de trabajo HP y presión del distribuidor de combustible. Por lo tanto, pasando ahora a la Figura 5, las interceptaciones se pueden trazar en un gráfico 500 que muestre la presión del distribuidor de combustible como una función del ciclo de trabajo de la bomba HP.

Las interceptaciones 453 de la Figura 4 se muestran en la Figura 5 como puntos 553. Como se observa mediante la línea formada por puntos 553, el trazo 500 intercepta el eje horizontal en la interceptación 590, que en este caso coincide con uno de los puntos 553, y el punto corresponde a 0 bar de presión del distribuidor de combustible (428 en la Figura 4). El trazo 500 también puede denominarse función de flujo cero, debido a que los puntos 553 corresponden a una velocidad de flujo cero. La función de velocidad de flujo cero es una relación entre la presión del distribuidor de combustible y el ciclo de trabajo de la bomba HP, donde el volumen de líquido fraccional bombeado es 0. Un origen 580 del trazo 500 está identificado en la Figura 5, donde el origen coincide con la intersección de los ejes vertical y horizontal, o FRP = 0 y ciclo de trabajo = 0. Idealmente, la interceptación 590 coincidiría con el origen 580, donde cualquier aumento en el ciclo de trabajo de la bomba corresponde a un aumento en la presión del distribuidor de combustible. Sin embargo, como se observa en el trazo 500 (la función de velocidad de flujo cero), la interceptación 590 se encuentra a lo largo del eje horizontal en un valor de ciclo de trabajo positivo.

Desde el trazo 500, también conocido como función de flujo cero, ya que los puntos 553 corresponden a una velocidad de flujo cero, se puede determinar una pendiente 560 de la función de flujo cero, debido a que los puntos 553 se encuentran a lo largo de una línea. Cabe destacar que los puntos 553 pueden no ser perfectamente colineales en situaciones realistas, y en consecuencia, se pueden determinar puntos adicionales 553 (puntos adicionales 453 de la Figura 4), y se puede usar un proceso estadístico para encontrar el mejor ajuste lineal para los datos de flujo cero. Como se observa en la Figura 5, la pendiente 560 se puede encontrar fácilmente usando la ecuación de una línea que usa dos puntos conocidos. Los inventores de la presente reconocieron que la pendiente 560 es directamente proporcional al módulo de compresibilidad del combustible, en este caso el combustible que se bombea y se inyecta a través del sistema de combustible. En el caso del propano que se usa como combustible, el módulo de compresibilidad también es directamente proporcional a su densidad cuando se encuentra en la fase de fluido supercrítico. Por lo tanto, la pendiente 560 se puede usar para encontrar la densidad del propano supercrítico, una cantidad que es importante conocer, debido a que la densidad de propano supercrítico puede variar considerablemente.

Del gráfico 500, se puede usar la pendiente 560 para encontrar el módulo de compresibilidad del combustible bombeado, que puede comprender una mezcla de gasolina, etanol y propano, entre otros. Para el proceso de dirigir distintos ciclos de trabajo para determinar las presiones del distribuidor de combustible y los volúmenes de combustible líquido fraccional bombeado, a fin de recuperar la pendiente 560 y, por lo tanto, el módulo de compresibilidad de las Figuras 4 y 5, se pueden reunir varias condiciones para obtener resultados confiables para el módulo de compresibilidad. En primer lugar, la bomba HP puede ingerir combustible líquido con una cantidad mínima de vapor de combustible, preferentemente, sin vapor. Si una mezcla de líquido y vapor fuera ingerida por la bomba HP, es posible que los gráficos producidos en las Figuras 4 y 5 no sean precisos, lo que conduciría, en consecuencia, a imprecisiones en la pendiente 560 y en el módulo de compresibilidad del combustible resultante. Asimismo, es posible que el accionamiento de la válvula de descarga (válvula solenoide de retención activada), la válvula que controla el flujo de combustible dentro de la cámara de compresión de la bomba 408, deba ser repetible. Por eso, es posible que deba desactivarse cualquier corriente reducida (repetida) de la válvula de descarga.

Como se mencionó anteriormente, es importante conocer la densidad del propano supercrítico (directamente proporcional a su módulo de compresibilidad) durante el funcionamiento del motor, ya que puede variar considerablemente en un período breve. En sistemas de combustible que utilizan propano líquido, determinar constantemente la densidad del propano que puede tornarse supercrítico es necesario para controlar con precisión su inyección dentro del motor. Asimismo, en las mezclas de combustible que utilizan una combinación de gasolina, propano y etanol, encontrar el módulo de compresibilidad es un metodo eficaz para inferir la relación de combustibles en una mezcla determinada. Es necesario conocer la relación de combustible entre dos combustibles (tales como gasolina y propano) para controlar adecuadamente la relación entre combustible de admisión y aire.

Ahora, se necesita un metodo práctico para encontrar los datos de la Figura 5 y, por lo tanto, el módulo de compresibilidad del combustible. El método debe ser utilizado a bordo del vehículo y debe emplearse constantemente para determinar el módulo de compresibilidad. Los inventores de la presente reconocieron que esto se puede lograr con dos métodos. A través de los métodos que se describen a continuación, los valores se determinan (se registran) mediante sensores u otros dispositivos que están unidos al controlador 12.

La Figura 6 ilustra gráficamente un primer método 600 para encontrar los datos necesarios para encontrar el módulo de compresibilidad. En este método, los datos se recolectan mientras no se inyecta directamente combustible dentro del motor, también conocido como velocidad de flujo de inyección cero. En motores que utilizan tanto inyección de combustible en el puerto como inyección directa de combustible, un motor se coloca en una condición de ralentí estabilizada donde no se bombea combustible dentro del distribuidor de combustible que se acopla a la bomba HP 228. El método 600 muestra cambios dirigidos en el ciclo de trabajo de la bomba en el trazo 601 y los cambios de respuesta en la presión del distribuidor de combustible en el trazo 602. En los trazos 601 y 602, el tiempo se representa a lo largo del eje horizontal. El trazo 603 muestra cómo la presión del distribuidor de combustible cambia como una función de ciclo de trabajo de la bomba. El trazo 603 también se puede denominar función de flujo cero, ya que el trazo 603 muestra una relación entre la presión del distribuidor de combustible y el ciclo de trabajo con una velocidad de flujo 0.

La secuencia de eventos de acuerdo con el método 600 de la Figura 6 es la siguiente: primero, antes del tiempo t1 , el ciclo de trabajo de la bomba se controla nominalmente y así se crea una respuesta en la presión del distribuidor de combustible. En el tiempo t1 , un primer ciclo de trabajo de la bomba 621 es dirigido y registrado junto con la correspondiente presión del distribuidor de combustible 631. Luego de registrar los valores, el ciclo de trabajo aumenta a 622 y se mantiene durante un tiempo entre los tiempos t1 y t2. Durante este intervalo, la presión del distribuidor de combustible responde y aumenta gradualmente en comparación con el aumento inmediato en el ciclo de trabajo de la bomba. Debido a la respuesta lenta de la presión del distribuidor de combustible, el intervalo de tiempo de espera antes de tomar los segundos registros puede ser de 10 segundos, o hasta que la presión del distribuidor de combustible alcance un valor permanente. Despues de transcurrido un intervalo de tiempo (por ejemplo, 10 segundos), se registra el aumento del ciclo de trabajo 622 junto con la presión permanente del distribuidor de combustible 632 en el tiempo t2. Se aumenta gradualmente el ciclo de trabajo a 623, y transcurre la misma cantidad de tiempo antes de registrar el ciclo de trabajo 623 y la respuesta de presión permanente del distribuidor de combustible 633 en el tiempo t3. Como se observa en la Figura 6, este mismo proceso se repite en los tiempos t4 y t5. En este método de ejemplo, se registran cinco puntos de datos; cada punto de datos comprende un valor de ciclo de trabajo y un valor de presión del distribuidor de combustible.

Debido a que cada uno de los puntos de datos contiene dos valores (ciclo de trabajo y presión del distribuidor de combustible), los cinco puntos de datos se pueden trazar en el gráfico separado 603, donde el ciclo de trabajo de la bomba HP es el eje horizontal y la presión del distribuidor de combustible es el eje vertical. Cada punto de datos se traza como su punto correspondiente en el gráfico 603. Por ejemplo, el punto de datos que contiene el ciclo de trabajo 621 y la presión del distribuidor de combustible 631 se trazan como el punto 641 en el gráfico 603, como se indica mediante la flecha 640. Similar a lo que ocurre en la Figura 5, del gráfico 603 se puede determinar una pendiente 687. Como se observa en la Figura 6, el gráfico 603, o la función de flujo cero, es similar al gráfico 500 de la Figura 5, pero con una diferencia clave. La diferencia clave es que no hay un punto con presión del distribuidor de combustible 0 en el gráfico 603. La razón de esto es que algunos sistemas de combustible pueden implementar un umbral inferior sobre la presión del distribuidor de combustible y no permitir que la bomba DI funcione por debajo de ese umbral, incluso cuando está en modo de velocidad de flujo cero. En este caso, la presión más baja del distribuidor de combustible se muestra como punto 641. Sin embargo, debido a que los puntos 641, 642, 643, 644 y 645 se encuentran a lo largo de una línea recta, la línea recta se puede extender de acuerdo con la pendiente 687, y puede cruzar el eje horizontal en la interceptación 690. Como se explica en referencia a la Figura 5, la pendiente 687 se puede usar para encontrar el módulo de compresibilidad del combustible bombeado.

Pasando a la Figura 7, se muestra gráficamente un segundo metodo 700 para encontrar los datos necesarios para determinar el módulo de compresibilidad del combustible. En este método, se recolectan datos mientras se inyecta directamente combustible dentro del motor y se mantiene una velocidad de flujo positiva, contraria al método 600, donde la inyección directa se desactiva para recolectar datos. El método 700 utiliza una serie de puntos operativos de la bomba FIP determinados, hace retroceder esos puntos para encontrar interceptaciones, y traza las interceptaciones en un trazo separado. El método 700 muestra un mapeo de varios puntos operativos de la bomba HP en el trazo 701 , y el trazo 702 muestra cómo la presión del distribuidor de combustible cambia como una función de ciclo de trabajo de la bomba. El trazo 702 también se puede denominar función de flujo cero (similar al trazo 603), ya que el trazo 702 es una relación entre la presión del distribuidor de combustible y el ciclo de trabajo con una velocidad de flujo 0. El trazo 701, que muestra el volumen de líquido (combustible) fraccional bombeado con respecto al ciclo de trabajo de la bomba, es similar al gráfico 400 mostrado en la Figura 4.

La secuencia de eventos de acuerdo con el método 700 de la Figura 7 es la siguiente: primero, se elige un punto operativo 741 en una determinada FRP, en este caso, 25 bar, como se observa en la lcyenda 770. Se elige otro punto operativo 751 a la misma FRP (25 bar), pero en un ciclo de trabajo y volumen de líquido fraccional bombeado diferentes, de modo que los dos puntos operativos 741 y 751 se encuentran a lo largo de un línea común definida por la FRP. Físicamente, esto se implementa eligiendo una FRP y un ciclo de trabajo objetivos a los cuales se operará la bomba HP, y registrando luego la respuesta de volumen de líquido fraccional bombeado, que da como resultado el punto 741. A continuación, se ajusta el ciclo de trabajo de la bomba, a la vez que se mantiene la misma FRP para poder registrar un segundo punto operativo 751, que corresponde a un volumen de líquido fraccional bombeado diferente. Debido a que dos puntos definen una línea, una pendiente 730 se puede calcular a partir de la posición gráfica de los puntos 741 y 751 (un par de puntos operativos). Usando la ecuación de la línea definida por la FRP (25 bar), un punto 761 se puede calcular (extrapolar o hacer regresar) como el punto en el cual la línea cruza el eje horizontal, o cuando el volumen de líquido fraccional bombeado es 0 (datos de velocidad de flujo cero). El punto 761 tambien se puede denominar interceptación del eje horizontal que corresponde a un punto de datos de velocidad de flujo cero basado en la pendiente de una línea conocida (pendiente 730). De manera similar, otros pares de puntos operativos asociados a la otra FRP (como se muestra en la lcyenda 770), que incluyen 742, 752; 743, 753; 744, 754; 745 y 755 y forman un conjunto de datos, se pueden dirigir mediante la bomba HP y se pueden usar para encontrar las interceptaciones 762, 763, 764 y 765. Cada punto operativo (742, 752, etc.) consiste en un ciclo de trabajo, una presión del distribuidor de combustible y un volumen fraccional bombeado. Asimismo, la pendiente 730 es una pendiente del conjunto de datos y puede ser la misma para cada par de puntos operativos.

Debido a que las interceptaciones 761 , 762, 763, 764 y 765 representan los datos de velocidad de flujo cero de la bomba HP, esas interceptaciones se pueden trazar en un gráfico separado 702. Por ejemplo, la interceptación 761, que contiene tres valores (ciclo de trabajo, FRP y volumen 0 bombeado) se puede trazar en el gráfico 702 como el punto 771, según lo indica la flecha 740. Este mismo proceso se puede aplicar para trazar los otros puntos del gráfico 702, que incluyen los puntos 772, 773, 774 y 775. Similar a lo que ocurre en la Figura 6, de la línea formada por los cinco puntos, se puede determinar una pendiente 787. Numéricamente, la pendiente 787 se puede encontrar usando una forma de la ecuación de una línea. Como se observa, no hay datos disponibles para una FRP 0, como puede suceder con algunos sistemas de combustible. En la Figura 7, la FRP más baja se exhibe mediante el punto 771. Por lo tanto, la línea definida por los cinco puntos de datos con la pendiente 787 se puede extender para encontrarse con el eje horizontal en la interceptación 790. Como se explicó anteriormente, la pendiente 787 se puede usar para determinar el módulo de compresibilidad del combustible bombeado.

Como se mencionó anteriormente, una válvula solenoide de retención de admisión activada, o válvula de descarga, puede estar acoplada corriente arriba de la bomba de alta presión para controlar el flujo de combustible hacia el interior de la cámara de compresión de la bomba 408. Como tal, se usa un controlador u otro tipo de dispositivo computarizado para controlar la temporización de la válvula de descarga en relación con el movimiento del pistón de la bomba. Sin embargo, la válvula de descarga puede perder sincronía con la leva motriz, lo que provoca un desfase temporal entre el accionamiento de la válvula de descarga y el movimiento del pistón de la bomba. Este episodio se conoce como error de temporización de la válvula de descarga. Si el error de temporización de la válvula de descarga está presente durante los metodos de cálculo antes mencionados, las funciones de flujo cero 603 y 702 se pueden desviar en dirección horizontal, de modo que las interceptaciones 690 y 790 se desplacen más cerca o más lejos del eje vertical. Con los dos métodos de cálculo propuestos, la presencia del error de temporización de la válvula de descarga no afecta el módulo de compresibilidad determinado. Como se observa en las Figuras 6 y 7, si los puntos de datos de las funciones de flujo cero se desviaran de acuerdo con el error de temporización de la válvula, las pendientes 687 y 787 permanecerían igual. En otros métodos para encontrar el módulo de compresibilidad del combustible, el error de temporización de la válvula de descarga puede afectar el módulo de compresibilidad determinado.

El primer y segundo método mostrados gráficamente en las Figuras 6 y 7 comparten procesos similares para encontrar las pendientes 687 y 787 desde los trazos 603 y 702, respectivamente, pero difieren en sus procesos para encontrar los puntos que definen las líneas de funciones de flujo cero 603 y 702. Los diagramas de flujo que ilustran los procesos del primer y segundo método se pueden observar en las Figuras 8 y 9.

La Figura 8 muestra el diagrama de flujo para el primer método de cálculo 800. Comenzando en 801, se determinan varias condiciones de funcionamiento para el sistema de motor y combustible. Estas varían en función del sistema, y pueden incluir factores, tales como velocidad actual del motor (relacionada con la leva motriz 410), demanda de combustible del motor, impulsión, demanda del par de torsión, temperatura del motor, carga de aire, etc. En segundo lugar, en 802, la bomba HP deja de inyectar directamente combustible dentro del motor, y el motor se configura a una condición ralentí estabilizada. En algunos sistemas de motor, la condición de ralentí tambien puede implicar inyectar combustible mediante inyección en el puerto únicamente. En este estado, la bomba HP aún está en funcionamiento, pero se encuentra en un estado de flujo cero, que puede implicar lubricar la bomba para reducir el deterioro de la bomba. Después de establecer una condición de ralentí, se dirige un ciclo de trabajo en 803. Aunque el ciclo de trabajo se puede cambiar casi instantáneamente (como se muestra en el trazo 601 en la Figura 6), la respuesta de FRP cambia gradualmente. Después de esperar durante un intervalo de tiempo en 804 que puede depender del sistema de combustible, se determina (se registra) la respuesta de FRP permanente en 805. En 806 se debe alcanzar una condición de finalización para avanzar a la siguiente etapa. La condición de finalización puede ser una cantidad mínima de datos recolectados, donde cada punto de datos comprende un ciclo de trabajo y una FRP. Alternativamente, la condición de finalización puede ser que se alcance una cantidad mínima de tiempo transcurrido para recolectar datos o un ciclo de trabajo en el umbral superior. Antes de lograr esa condición, se repiten varias etapas, como se observa en la Figura 8, para recolectar más datos, cada uno de ellos con un ciclo de trabajo dirigido que aumenta de manera continua. Una vez que se logra la condición de finalización, los datos recolectados se trazan en un gráfico de flujo cero en 807, donde el eje horizontal es el ciclo de trabajo y el eje vertical es la FRP. Por último, los datos de flujo cero trazados se usan para encontrar la pendiente de la función de flujo cero en 808, y la pendiente se usa para encontrar el módulo de compresibilidad del combustible bombeado en 809. Cabe destacar que la recolección de puntos de datos adicionales en las etapas 803-805 puede aumentar la precisión de la línea formada por esos puntos de datos trazados en la etapa 807.

La Figura 9 muestra el diagrama de flujo para el segundo método de cálculo 900. Comenzando en 901 , se determinan varias condiciones de funcionamiento para el sistema de motor y combustible. Estas varían en función del sistema, y pueden incluir factores, tales como velocidad actual del motor (relacionada con la leva motriz 410), demanda de combustible del motor, impulsión, demanda del par de torsión, temperatura del motor, carga de aire, etc. En segundo lugar, en 902, la inyección directa de combustible dentro del motor es mantenida mediante la bomba HP, lo que crea una velocidad de flujo de combustible positiva. A continuación, en 903, se elige una FRP, y se dirige un ciclo de trabajo mientras se registra la respuesta de volumen de combustible líquido fraccional bombeado. Debido a que se necesita otro punto operativo para definir una línea, se dirige un segundo ciclo de trabajo en 904, y se registra nuevamente el volumen de combustible bombeado, a la vez que se mantiene la misma FRP. Se debe tener en cuenta que se pueden recolectar puntos operativos adicionales en la misma FRP. Desde los puntos operativos, se define una línea que se hace retroceder para encontrar las interceptaciones de flujo cero en 905. En 906 se debe alcanzar una condición de finalización para avanzar a la siguiente etapa. La condición de finalización puede ser una cantidad mínima de presiones del distribuidor de combustible evaluadas o una cantidad mínima de tiempo transcurrido para recolectar datos. Antes de lograr esa condición, se repiten varias etapas, como se observa en la Figura 9, para recolectar más datos, cada uno de ellos con una FRP y/o un ciclo de trabajo dirigido que aumentan de manera continua. Una vez que se logra la condición de finalización, los datos recolectados se trazan en un gráfico de flujo cero en 907, donde el eje horizontal es el ciclo de trabajo y el eje vertical es la FRP. Las etapas 907-909 son identicas a las etapas 807-809 de la Figura 8. Después de encontrar la pendiente de la función de flujo cero en 908, los datos se usan para determinar el módulo de compresibilidad del combustible en 909. Cabe destacar que la recolección de puntos de datos adicionales en las etapas 903-905 puede aumentar la precisión de la línea formada por esos puntos de datos trazados en la etapa 907.

Los procesos 800 y 900 descritos mediante los diagramas de flujo en las Figuras 8 y 9 se pueden repetir de acuerdo con un esquema de control externo del controlador 12. Como ejemplo, los procesos 800 y 900 se pueden iniciar una vez por cada intervalo de tiempo predeterminado, por ejemplo, 30 segundos. En otro ejemplo, los procesos se pueden iniciar si la válvula reguladora cambia a una cantidad umbral mínima. Como se observa, existen varias posibilidades para determinar cuándo se repiten los métodos de cálculo de las Figuras 8 y 9.

Cabe destacar que el primer método de cálculo 800 de la Figura 8 es un enfoque más directo para encontrar el gráfico de flujo cero en 807 (función de flujo cero 603 de la Figura 6) que para encontrar el gráfico de flujo cero en 907 de la Figura 9 (función de flujo cero 702 de la Figura 7) de acuerdo con el segundo metodo de cálculo 900. La razón es que la bomba DI ya está funcionando a una velocidad de flujo cero en el primer método de cálculo, mientras que una velocidad de flujo positivo está presente para el segundo método de cálculo. Sin embargo, en el primer método de cálculo, el intervalo de tiempo entre los tiempos t1 , t2, t3, t4 y t5 puede dar en total un período prolongado para encontrar los datos de velocidad de flujo cero del trazo 603. Es posible que el segundo método requiera una cantidad de tiempo menor que el primer método de cálculo, debido a la extrapolación de los datos, pero el proceso de extrapolación en sí mismo (retroceso) puede ser más complejo que las etapas requeridas en el primer método.

Se entiende que los dos métodos de cálculo descritos en las Figuras 8 y 9 como se muestra en los gráficos en las Figuras 6 y 7, respectivamente, presentan el concepto general de ajustar el ciclo de trabajo de la bomba (tempo rización de la válvula de descarga) para cuantificar la relación entre el ciclo de trabajo de la bomba y la FRP en un sentido no limitativo. Se pueden modificar distintos aspectos de los dos métodos de cálculo, a la vez que se encuentra la relación necesaria para determinar el módulo de compresibilidad del combustible. Por ejemplo, se usaron cinco puntos operativos en la Figura 6 cuando esa cantidad puede variar en función del sistema de combustible particular. Asimismo, las presiones usadas en la Figura 7 mostradas mediante la lcyenda 770 pueden cambiarse de un modo similar. Los métodos de cálculo se pueden modificar para ajustarse mejor a un sistema de combustible particular, a la vez que se respeta el mismo esquema general que se explicó anteriormente.

De esta manera, el módulo de compresibilidad del combustible se puede obtener a bordo del vehículo de manera continua. Los métodos de cálculo del módulo de compresibilidad descritos anteriormente pueden depender de sensores y otros componentes ya colocados, sin la necesidad de usar sensores de presión adicionales. Como tal, el costo del sistema de combustible se puede reducir, en comparación con otros métodos de cálculo que pueden requerir componentes adicionales. Asimismo, los métodos de cálculo del módulo de compresibilidad que se explicaron anteriormente pueden monitorear y analizar datos producidos por el sistema de combustible, mientras el sistema de combustible está inyectando combustible dentro del motor durante los modos operativos normales. Al no alterar de manera invasiva el sistema de combustible, se pueden ejecutar los metodos de cálculo (800 y 900) para obtener el módulo de compresibilidad del combustible a la vez que se mantiene un rendimiento normal de la bomba de combustible.

Se debe tener en cuenta que los ejemplos de rutinas de control y cálculo que se incluyen en la presente se pueden usar con distintas configuraciones de sistema del vehículo y/o motor. Los métodos de control y las rutinas que se divulgan en la presente se pueden almacenar como instrucciones ejecutables en una memoria no transitoria. Las rutinas específicas descritas en la presente pueden representar uno o más de cualquier cantidad de estrategias de procesamiento, tales como procesamiento controlado por acciones, controlado por interrupciones, multifunción, multihilo y similares. Como tales, distintas acciones, operaciones y/o funciones ilustradas se pueden realizar en la secuencia ilustrada, en paralelo, o en algunos casos, se pueden omitir. Asimismo, no se requiere estrictamente la orden de procesamiento para obtener las características y ventajas de las realizaciones de ejemplo descritas en la presente, sino que se proporciona para facilitar la ilustración y la descripción. Se pueden realizar repetidamente una o más de las acciones, operaciones y/o funciones ilustradas, en función de la estrategia particular que se use. Asimismo, las acciones, operaciones y/o funciones descritas pueden representar gráficamente el código que se debe programar en la memoria no transitoria del medio de almacenamiento legible por computadora en el sistema de control del motor.

Debe comprenderse que las configuraciones y rutinas divulgadas en la presente son de naturaleza ilustrativa, y que estas realizaciones específicas no deben considerarse en un sentido limitativo, porque es posible que se produzcan muchas variaciones. Por ejemplo, la teenología anterior se puede aplicar a un motor V-6, 1-4, 1-6, V-12, a un motor alternativo de 4 cilindros opuestos, y a otros tipos de motor. El objeto de la presente divulgación incluye todas las combinaciones y subcombinaciones novedosas y no obvias de los distintos sistemas y configuraciones, y otras características, funciones y/o propiedades divulgadas en la presente.

Las siguientes reivindicaciones establecen, en particular, determinadas combinaciones y subcombinaciones consideradas novedosas y no obvias. Estas reivindicaciones pueden referirse a “un” elemento o a “un primer” elemento, o al equivalente de estos. Tales reivindicaciones incluyen la incorporación de uno o más de tales elementos, y no requieren ni excluyen dos o más de tales elementos. Otras combinaciones y subcombinaciones de las características, las funciones, los elementos y/o las propiedades divulgados se pueden reivindicar mediante la enmienda de las presentes reivindicaciones o mediante la presentación de nuevas reivindicaciones en la presente solicitud o en una solicitud relacionada. Tales reivindicaciones, ya sean más amplias, más breves, del mismo alcance o de alcance diferente con respecto a las reivindicaciones originales, también se consideran incluidas dentro del objeto de la presente divulgación.

Claims

REIVINDICACIONES:

1. Un metodo caracterizado porque comprende: ajustar el ciclo de trabajo de una bomba de alta presión para medir un módulo de compresibilidad de un combustible sobre la base de una función de flujo cero para la bomba de alta presión, donde el combustible se bombea a través de la bomba de alta presión y la función de flujo cero se basa en un cambio en el ciclo de trabajo de la bomba con respecto a un cambio resultante en la presión del distribuidor de combustible.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque determinar la función de flujo cero para la bomba de combustible de alta presión incluye: mientras no se inyecta directamente combustible dentro de un motor y mientras el motor está en una condición de ralentí estabilizada, dirigir un primer ciclo de trabajo de la bomba; esperar hasta que la presión del distribuidor de combustible alcance un valor permanente y luego determinar una primera presión del distribuidor de combustible; luego dirigir un segundo ciclo de trabajo de la bomba más alta y determinar una segunda presión del distribuidor de combustible; y continuar aumentando gradualmente el ciclo de trabajo de la bomba y determinar la presión del distribuidor de combustible hasta alcanzar un umbral superior del ciclo de trabajo.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque determinar la función de flujo cero para la bomba de combustible de alta presión incluye: mientras se inyecta directamente combustible dentro de un motor para mantener una velocidad de flujo de combustible positiva, dirigir múltiples ciclos de trabajo de la bomba correspondientes a varias presiones del distribuidor de combustible y determinar una respuesta de volumen fraccional de combustible líquido bombeado, formando así un conjunto de datos, donde el conjunto de datos comprende múltiples puntos operativos; cada punto operativo consiste en un ciclo de trabajo, una presión del distribuidor de combustible y un volumen fraccional bombeado; y determinar múltiples interceptaciones del eje horizontal que corresponden a los datos de velocidad de flujo cero basados en la pendiente de una línea conocida.

4. El metodo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la pendiente de la línea conocida es una pendiente del conjunto de datos, donde un eje vertical es el volumen de combustible líquido fraccional bombeado y un eje horizontal es el ciclo de trabajo de la bomba.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el ciclo de trabajo de la bomba de alta presión es una medida de un tiempo de cierre de una válvula solenoide de retención activada que controla una cantidad de combustible bombeado dentro del distribuidor de combustible mediante la bomba de alta presión.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque se desactiva cualquier corriente reducida de la válvula solenoide de retención activada.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la bomba de combustible de alta presión ingiere combustible líquido sin vapor de combustible.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque el combustible es una mezcla de etanol y gasolina, una mezcla de propano y gasolina, o propano líquido.

9. Un sistema de motor, caracterizado porque comprende: un motor; un inyector directo de combustible configurado para inyectar directamente combustible dentro del motor; un distribuidor de combustible acoplado con fluidez al inyector directo de combustible; una bomba de combustible de alta presión acoplada con fluidez al distribuidor de combustible; un controlador con instrucciones legibles por computadora almacenadas en una memoria no transitoria para: ajustar el ciclo de trabajo de una bomba de alta presión para medir un módulo de compresibilidad de un combustible sobre la base de una función de flujo cero para la bomba de alta presión, donde el combustible se bombea a través de la bomba de alta presión y la función de flujo cero se basa en un cambio en el ciclo de trabajo de la bomba con respecto a un cambio resultante en la presión del distribuidor de combustible.

10. El sistema de motor de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque determinar la función de flujo cero para la bomba de combustible de alta presión incluye: mientras no se inyecta directamente combustible dentro de un motor y mientras el motor está en una condición de ralentí estabilizada, dirigir un primer ciclo de trabajo de la bomba; esperar hasta que la presión del distribuidor de combustible alcance un valor permanente y luego determinar una primera presión del distribuidor de combustible; luego dirigir un segundo ciclo de trabajo de la bomba más alta y determinar una segunda presión del distribuidor de combustible; y continuar aumentando gradualmente el ciclo de trabajo de la bomba y determinar la presión del distribuidor de combustible hasta alcanzar un umbral superior del ciclo de trabajo.

11. El sistema de motor de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque determinar la función de flujo cero para la bomba de combustible de alta presión incluye: mientras se inyecta directamente combustible dentro de un motor para mantener una velocidad de flujo de combustible positiva, dirigir múltiples ciclos de trabajo de la bomba correspondientes a varias presiones del distribuidor de combustible y determinar una respuesta de volumen fraccional de combustible líquido bombeado, formando así un conjunto de datos, donde el conjunto de datos comprende múltiples puntos operativos; cada punto operativo consiste en un ciclo de trabajo, una presión del distribuidor de combustible y un volumen fraccional bombeado; y determinar múltiples interceptaciones del eje horizontal que corresponden a los datos de velocidad de flujo cero basados en la pendiente de una línea conocida.

12. El sistema de motor de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque la pendiente de la línea conocida es una pendiente del conjunto de datos, donde un eje vertical es el volumen de combustible líquido fraccional bombeado y un eje horizontal es el ciclo de trabajo de la bomba.

13. El sistema de motor de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el ciclo de trabajo de la bomba de alta presión es una medida de un tiempo de cierre de una válvula solenoide de retención activada que controla una cantidad de combustible bombeado dentro del distribuidor de combustible mediante la bomba de alta presión.

14. El sistema de motor de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque se desactiva cualquier corriente reducida de la válvula solenoide de retención activada.

15. El sistema de motor de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la bomba de combustible de alta presión ingiere combustible líquido sin vapor de combustible.

16. El sistema de motor de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el combustible es una mezcla de etanol y gasolina, una mezcla de propano y gasolina, o propano líquido.

17. Un metodo caracterizado porque comprende: mientras no se inyecta directamente combustible dentro de un motor a través de una bomba de alta presión, y mientras el motor está en una condición de ralentí estabilizada, determinar una relación entre el ciclo de trabajo de la bomba de alta presión y la presión del distribuidor de combustible; y encontrar una pendiente de la relación para determinar un módulo de compresibilidad de un combustible.

18. El método de motor de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque determinar la relación incluye: aumentar gradualmente el ciclo de trabajo de la bomba y esperar un tiempo antes de medir una respuesta de presión del distribuidor de combustible para cada ciclo de trabajo de la bomba ; y continuar aumentando gradualmente el ciclo de trabajo de la bomba hasta alcanzar un umbral superior del ciclo de trabajo.

19. Un método de motor, caracterizado porque comprende: mientras se inyecta directamente combustible dentro de un motor para piantener una velocidad de flujo de combustible positiva, determinar una relación entre el ciclo de trabajo de la bomba de alta presión y la presión del distribuidor de combustible; y encontrar una pendiente de la relación para determinar un módulo de compresibilidad de un combustible.

20. El metodo de motor de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque determinar la relación comprende también: seleccionar múltiples puntos operativos; cada punto operativo incluye un ciclo de trabajo de la bomba y una presión del distribuidor de combustible que corresponde a un volumen de combustible fraccional bombeado; hacer retroceder cada punto operativo para encontrar múltiples intersecciones con un eje horizontal; y trazar las intersecciones en un gráfico.

21. El método de motor de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque hacer retroceder cada punto operativo implica encontrar una pendiente de una línea basada en el ciclo de trabajo de la bomba y el volumen de combustible fraccional bombeado.