Procedimiento y dispositivo para controlar el funcionamiento de un motor de doble combustible.

Un dispositivo para controlar el accionamiento de un motor de doble combustible con capacidad para funcionar en un modo de combustible líquido de baja carga, en un modo de combustible líquido de alta carga y en un modo de combustible gaseoso, comprendiendo el dispositivo:

un árbol

(42) soportado de manera giratoria, estando provisto el árbol (42) de una primera excéntrica (36), una segunda excéntrica (38) y una tercera excéntrica (40), estando configurada la primera excéntrica (36) para servir de soporte a una palanca de accionamiento de válvula de admisión (26) para controlar una válvula de admisión, estando configurada la segunda excéntrica (38) para servir de soporte a una palanca de accionamiento de válvula de escape (30) para controlar una válvula de escape, estando configurada la tercera excéntrica (40) para servir de soporte a una palanca de accionamiento de bomba de combustible (34) para controlar una bomba de combustible (70); y

un dispositivo de ajuste (50) configurado para ajustar el ángulo de rotación del árbol (42) hasta al menos una primera posición angular y una segunda posición angular diferente de la primera posición angular, estando asociada la primera posición angular al modo de combustible líquido de alta carga y estando asociada la segunda posición angular al modo de combustible líquido de baja carga y el modo de combustible gaseoso, estando diseñada y dispuesta la primera excéntrica (36) sobre el árbol (42) de manera que, en la primera posición angular, la válvula de admisión asociada se abre en una primera sincronización de apertura de la válvula de admisión, y, en la segunda posición angular, la válvula de admisión asociada se abre en una segunda sincronización de la apertura de la válvula de admisión más tarde que la primera sincronización de apertura de la válvula de admisión,

estando diseñada y dispuesta la segunda excéntrica (38) sobre el árbol (42) de manera que, en la primera posición angular, la válvula de escape asociada se abre en una primera sincronización de apertura de la válvula de escape, y, en la segunda posición angular, la válvula de escape asociada se abre en una segunda sincronización de la apertura de la válvula de escape antes que la primera sincronización de apertura de la válvula de escape, y

estando diseñada y dispuesta la tercera excéntrica (40) sobre el árbol (42) de manera que, en la primera posición angular, la bomba de combustible asociada es controlada de manera que una inyección principal de combustible líquido se lleva a cabo en una primera sincronización de la inyección principal de combustible líquido, y, en la segunda posición angular, la bomba de combustible asociada es controlada de manera que la inyección principal de combustible líquido se lleva a cabo en una segunda sincronización de la inyección principal de combustible líquido al mismo tiempo o más tarde que la primera sincronización de la inyección principal de combustible líquido cuando el motor de doble combustible está funcionando en el modo de combustible líquido de baja carga.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13150421.

Solicitante: Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: FALCKENSTEINER STRASSE 2 24159 KIEL ALEMANIA.

Inventor/es: HAAS,STEFAN, REBELEIN,WERNER, SIXEL,EIKE JOACHIM, BANCK,ANDREAS, RUSCHMEYER,KAI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > CONTROL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION (accesorios... > Control eléctrico de la alimentación de mezcla... > F02D41/40 (con medios para controlar el instante o la duración de la inyección)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > CONTROL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION (accesorios... > Control eléctrico de la alimentación de mezcla... > F02D41/30 (Control de la inyección de combustible)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > SISTEMAS DE DISTRIBUCION POR VALVULAS, DE FUNCIONAMIENTO... > F01L13/00 (Modificaciones del sistema de distribución para permitir invertir la marcha, frenar, arrancar, el cambio de la relación de compresión u otra operación determinada)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > CONTROL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION (accesorios... > Control de los motores caracterizado por el empleo... > F02D19/08 (utilizando simultáneamente combustibles múltiples (F02D 19/12 tienen prioridad))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > CONTROL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION (accesorios... > Control de los motores caracterizado por el empleo... > F02D19/06 (particular a los motores que funcionan con combustibles múltiples, p. ej. alternativamente con fuel-ligero y fuel-pesado, distintos de los motores indiferentes al combustible que emplean)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > CONTROL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION (accesorios... > Control de la potencia del motor por variación de... > F02D13/02 (durante la marcha del motor)

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Procedimiento y dispositivo para controlar el funcionamiento de un motor de doble combustible.
Procedimiento y dispositivo para controlar el funcionamiento de un motor de doble combustible.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para controlar el funcionamiento de un motor de doble combustible

Campo de la técnica

La presente divulgación se refiere en general a un procedimiento y dispositivo para controlar el funcionamiento de un motor de doble combustible, es decir, de un motor de combustión interna que funciona tanto con combustible líquido como con combustible gaseoso. Un motor de doble combustible de este tipo puede estar equipado con un sistema de recirculación de gases de escape (EGR) y/o puede cargarse a través de un turboalimentador de gases de escape. En particular, pero no exclusivamente, los grandes motores de combustión interna configurados para quemar combustible diesel y gas como los que se utilizan, por ejemplo, en buques, en centrales eléctricas o con vehículos pesados y vehículos de construcción pueden ser controlados de acuerdo con la presente divulgación.

Antecedentes

Se conocen varias tecnologías para el ajuste de la apertura y cierre de las válvulas de admisión y de las válvulas de escape, por ejemplo, a partir de los documentos EP 0 560 126 A1, GB 969.297, US 5.713.335 A, US 5.666.913 A, JP 2006-153009 A, DE 33 13 313 C2, DE 10 2004 057 438 A1, US 2009/0235886 A1, JP 11-36833 A, DE 32 13 565 A1, US 6.431.134 B1, EP 1 273 795 A1, EP 1 477 638 A1 y DE 10 359 087 B3.

El documento EP 2 136 054 Al muestra un dispositivo para controlar el funcionamiento de un motor diesel equipado con un árbol giratorio provisto de tres excéntricas. Cada excéntrica sirve de soporte a una palanca de accionamiento. Una primera excéntrica sirve de soporte a una palanca de accionamiento de válvula de admisión 25 formada, por ejemplo, como un brazo oscilante, que puede trazar una carrera de una leva de admisión a través, por ejemplo, de un rodillo apoyado en la misma, y puede transmitirlo a la válvula de admisión a través, por ejemplo, de un botador de accionamiento de válvula de admisión, con el fin de hacer funcionar la válvula de admisión. De una manera similar, una segunda excéntrica sirve de soporte a una palanca de accionamiento de válvula de escape, que puede trazar la carrera de una leva de escape a través, por ejemplo, de un rodillo apoyado en la misma y transmitirlo a un botador de accionamiento de la válvula de escape. Una carrera de una leva de bomba de combustible puede ser trazada, por ejemplo, mediante un rodillo dispuesto en el extremo de una palanca de accionamiento de la bomba y transmitida a un pistón de la bomba a través, por ejemplo, de un resorte de presión. La palanca de accionamiento de la bomba está apoyada en la tercera excéntrica. Las excéntricas se pueden formar de forma integral con el árbol. Las excentricidades de las superficies circunferenciales cilíndricas preferentemente circulares de las excéntricas con respecto al eje del árbol giratorio, así como la posición relativa de las excentricidades respecto a la posición de giro del árbol se pueden seleccionar individualmente de acuerdo con los requisitos respectivos. Un actuador y ruedas de engranajes forman una unidad de accionamiento. En el funcionamiento estacionario, el motor diesel se hace funcionar a una carga mayor que 25 % de plena carga con dos curvas de elevación de la válvula, es decir, en un ciclo Miller. A cargas inferiores a 25 % de la plena carga, el árbol es girado, de manera que el motor diesel se hace funcionar con dos curvas diferentes de elevación de la válvula. Esta tecnología se conoce también como tecnología de árbol de levas flexible (FCT) .

Todas las tecnologías conocidas de los documentos de la técnica anterior mencionados anteriormente parecen limitarse a los modos de combustible diesel y pueden no ser adecuadas para motores de doble combustible.

La presente divulgación está dirigida, al menos en parte, a la mejora o superación de uno o más aspectos de los sistemas anteriores.

Compendio de la divulgación

En general, la presente divulgación se refiere a un dispositivo para controlar el funcionamiento de un motor de doble combustible con capacidad para funcionar en un modo de combustible líquido de baja carga, en un modo de combustible líquido de alta carga y en un modo de combustible gaseoso (también referido como modo gas) . Un árbol giratorio provisto de primera a tercera excéntricas puede hacerse girar mediante un dispositivo de ajuste. Dos 55 diferentes ángulos de rotación del árbol en combinación con diseños y disposiciones individuales de la primera, segunda y tercera excéntricas pueden dar como resultado las apropiadas diferentes sincronizaciones de apertura y cierre respectivas de las válvulas de admisión y escape, y de una sincronización de inyección ajustada del combustible diesel durante un modo de combustible líquido de baja carga, un modo de combustible diesel de alta carga y un modo de combustible gas.

En un aspecto de la presente divulgación, un dispositivo para controlar el funcionamiento de un motor de doble combustible con capacidad para funcionar en un modo de combustible líquido de baja carga, en un modo de combustible líquido de alta carga y en un modo de combustible gas comprende un árbol apoyado rotacionalmente, estando el árbol provisto de una primera excéntrica, una segunda excéntrica y una tercera excéntrica, estando 65 configurada la primera excéntrica para servir de soporte a una palanca de accionamiento de válvula de admisión para controlar una válvula de admisión, estando configurada la segunda excéntrica para servir de soporte a una

palanca de accionamiento de válvula de escape para controlar una válvula de escape, y estando configurada la tercera excéntrica para servir de soporte a una palanca de accionamiento de bomba de combustible para controlar una bomba de combustible. El dispositivo comprende además un dispositivo de ajuste configurado para ajustar el ángulo de rotación del árbol al menos a una primera posición angular y en una segunda posición angular diferente 5 de la primera posición angular, estando asociada la primera posición angular con el modo de combustible líquido de alta carga y estando asociada la segunda posición angular con el modo de combustible líquido de baja carga y el modo de combustible gas. La primera excéntrica está diseñada y dispuesta sobre el árbol de manera que, en la primera posición angular, la válvula de admisión asociada se abre en una primera sincronización de apertura de la válvula de admisión, y, en la segunda posición angular, la válvula de admisión asociada se abre en una segunda sincronización de apertura de la válvula de admisión más tarde que la primera sincronización de apertura de la válvula de admisión. La segunda excéntrica está diseñada y dispuesta sobre el árbol de manera que, en la primera posición angular, la válvula de escape asociada se abre en una primera sincronización de apertura de la válvula de escape, y, en la segunda posición angular, la válvula de escape asociada se abre en una segunda sincronización de apertura de la válvula de escape antes que la primera sincronización de apertura de la válvula de escape. La tercera excéntrica está diseñada y dispuesta sobre el eje de manera que, en la primera posición angular, la bomba de combustible asociada es controlada de manera que una inyección principal de combustible líquido se lleva a cabo en una primera sincronización de inyección principal de combustible líquido, y, en la segunda posición angular, la bomba de combustible asociada es controlada de manera que una inyección principal de combustible líquido se lleva a cabo en una segunda sincronización de inyección principal de combustible líquido al mismo tiempo o más tarde que la primera sincronización de inyección de combustible líquido cuando el motor de doble combustible se hace funcionar en... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo para controlar el accionamiento de un motor de doble combustible con capacidad para funcionar en un modo de combustible líquido de baja carga, en un modo de combustible líquido de alta carga y en un modo de 5 combustible gaseoso, comprendiendo el dispositivo:

un árbol (42) soportado de manera giratoria, estando provisto el árbol (42) de una primera excéntrica (36) , una segunda excéntrica (38) y una tercera excéntrica (40) , estando configurada la primera excéntrica (36) para servir de soporte a una palanca de accionamiento de válvula de admisión (26) para controlar una válvula de admisión, estando configurada la segunda excéntrica (38) para servir de soporte a una palanca de accionamiento de válvula de escape (30) para controlar una válvula de escape, estando configurada la tercera excéntrica (40) para servir de soporte a una palanca de accionamiento de bomba de combustible (34) para controlar una bomba de combustible (70) ; y un dispositivo de ajuste (50) configurado para ajustar el ángulo de rotación del árbol (42) hasta al menos una primera posición angular y una segunda posición angular diferente de la primera posición angular, estando asociada la primera posición angular al modo de combustible líquido de alta carga y estando asociada la segunda posición angular al modo de combustible líquido de baja carga y el modo de combustible gaseoso, estando diseñada y dispuesta la primera excéntrica (36) sobre el árbol (42) de manera que, en la primera posición angular, la válvula de admisión asociada se abre en una primera sincronización de apertura de la válvula de admisión, y, en la segunda posición angular, la válvula de admisión asociada se abre en una segunda sincronización de la apertura de la válvula de admisión más tarde que la primera sincronización de apertura de la válvula de admisión, estando diseñada y dispuesta la segunda excéntrica (38) sobre el árbol (42) de manera que, en la primera posición angular, la válvula de escape asociada se abre en una primera sincronización de apertura de la válvula de escape, y, en la segunda posición angular, la válvula de escape asociada se abre en una segunda sincronización de la apertura de la válvula de escape antes que la primera sincronización de apertura de la válvula de escape, y estando diseñada y dispuesta la tercera excéntrica (40) sobre el árbol (42) de manera que, en la primera posición angular, la bomba de combustible asociada es controlada de manera que una inyección principal de combustible líquido se lleva a cabo en una primera sincronización de la inyección principal de combustible líquido, y, en la segunda posición angular, la bomba de combustible asociada es controlada de manera que la inyección principal de combustible líquido se lleva a cabo en una segunda sincronización de la inyección principal de combustible líquido al mismo tiempo o más tarde que la primera sincronización de la inyección principal de combustible líquido cuando el motor de doble combustible está funcionando en el modo de combustible líquido de baja carga.

2. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende además una unidad de control (52) configurada para controlar un sistema de inyección piloto (60) del motor de doble combustible para llevar a cabo una inyección piloto de combustible líquido en una primera sincronización de inyección piloto de combustible líquido antes que la segunda sincronización de la inyección principal de combustible líquido cuando el motor de doble combustible está funcionando en el modo de combustible líquido de baja carga.

3. El dispositivo de la reivindicación 2, en el que la unidad de control (52) está configurada además para controlar el

sistema de inyección piloto (60) del motor de doble combustible para llevar a cabo una inyección piloto de combustible líquido en una segunda sincronización de la inyección piloto de combustible líquido diferente de la primera sincronización de la inyección piloto de combustible líquido cuando el motor de doble combustible está funcionando en el modo de combustible gaseoso.

4. El dispositivo de las reivindicaciones 2 o 3, en el que la unidad de control (52) está configurada además para controlar el sistema de inyección piloto (60) del motor de doble combustible para proporcionar una inyección piloto de combustible líquido en una tercera sincronización de la inyección piloto de combustible líquido durante una transición entre el modo de combustible gaseoso y uno de entre el modo de combustible líquido de baja carga y el modo de combustible líquido de alta carga.

5. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que el unidad de control (52) está configurada para controlar el sistema de inyección piloto (60) para inyectar diferentes cantidades de combustible líquido al menos en el modo de combustible gaseoso y en el modo de combustible líquido de baja carga.

6. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que el unidad de control (52) está configurada para controlar el sistema de inyección piloto (60) para inyectar una cantidad máxima de combustible líquido en el modo de combustible líquido de baja carga.

7. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en el que la unidad de control (52) está configurada

para recibir una entrada procedente de uno o más sensores (86, 88, 90) asociados al motor de doble combustible, y para ajustar la sincronización de la inyección de combustible piloto y/o la cantidad de combustible piloto que es 9

inyectado basada en la entrada recibida en los diferentes modos de accionamiento del motor de doble combustible.

8. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, en el que la unidad de control (52) está configurada para controlar el sistema de inyección piloto (60) de manera que la inyección piloto de combustible líquido en la primera sincronización de la inyección piloto de combustible líquido se lleva a cabo en un intervalo entre 30º BTDC a 10º BTDC, preferentemente entre 25º BTDC y 15º BTDC, en particular entre 22º BTDC y 18º BTDC.

9. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la segunda sincronización de la inyección principal de combustible líquido se encuentra en un intervalo entre 15º BTDC y 0º BTDC, preferentemente entre 10º 10 BTDC y 0º BTDC, en particular entre 7º BTDC y 3º BTDC.

10. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, la palanca de accionamiento de válvula de admisión (26) que sirve de soporte a un seguidor de leva de la válvula de admisión (25) configurado para ponerse en contacto con una leva de admisión (12) de un árbol de levas (10) y configurado para servir de soporte a un botador de accionamiento de la válvula de admisión (28) para controlar la apertura y el cierre de la válvula de admisión, la palanca (30) de accionamiento de la válvula de escape que sirve de soporte a un seguidor de leva de válvula de escape (29) configurado para ponerse en contacto con una leva de escape (14) del árbol de levas (10) y configurado para servir de soporte a un botador de accionamiento de válvula de escape (32) para controlar la apertura y el cierre de la válvula de escape, la palanca de accionamiento de bomba de combustible (34) que sirve de soporte a un seguidor de leva de bomba de combustible (33) configurado para ponerse en contacto con una leva debomba de combustible (16) del árbol de levas (10) y configurado para servir de soporte a un botador de accionamiento de bomba de combustible (24) para controlar la sincronización de la inyección de la bomba de combustible.

11. Un procedimiento para controlar el accionamiento de un motor de combustión interna de doble combustible que funcionará en un modo de combustible líquido de baja carga, en un modo de combustible líquido de alta carga y en un modo de combustible gaseoso, comprendiendo el motor de combustión interna un árbol (42) provisto de una primera excéntrica (36) , una segunda excéntrica (38) y una tercera excéntrica (40) , estando configurada la primera excéntrica (36) para servir de soporte a una palanca de accionamiento de válvula de admisión (26) para controlar una válvula de admisión, estando configurada la segunda excéntrica (38) para servir de soporte a una palanca de accionamiento de válvula de escape (30) para controlar una válvula de escape, estando configurada la tercera excéntrica (40) para servir de soporte a una palanca de accionamiento de bomba de combustible (34) para controlar una bomba de combustible (70) , comprendiendo el procedimiento las etapas de:

ajustar el árbol (42) a una primera posición angular asociada al modo de combustible líquido de alta carga, en donde la primera excéntrica (36) adopta una posición tal que se ajusta la palanca de accionamiento de válvula de admisión (26) asociada y la válvula de admisión se abre en una primera sincronización de apertura de la válvula de admisión, la segunda excéntrica (38) adopta una posición tal que se ajusta la palanca de accionamiento de válvula de escape (30) asociada y la válvula de escape se abre en una primera sincronización de apertura de la válvula de escape, y la tercera excéntrica (40 ) adopta una posición tal que se ajusta la palanca de accionamiento de bomba de combustible (34) asociada y la bomba de combustible lleva a cabo una inyección principal de combustible líquido en una primera sincronización de la inyección principal de combustible líquido; y ajustar el árbol (42) a una segunda posición angular diferente de la primera posición angular y asociada al modo 45 de combustible líquido de baja carga y al modo de combustible gaseoso, en los que la primera excéntrica (36) adopta una posición tal que se ajusta la palanca de accionamiento de válvula de admisión (26) asociada y la válvula de admisión se abre en una segunda sincronización de apertura de la válvula de admisión más tarde que la primera sincronización de apertura de la válvula de admisión, la segunda excéntrica (38) adopta una posición tal que se ajusta la palanca de accionamiento de válvula de escape (30) asociada y la válvula de escape se abre 50 en una segunda sincronización de apertura de la válvula de escape antes que la primera sincronización de apertura de la válvula de escape, y la tercera excéntrica (40) adopta una posición tal que se ajusta la palanca de accionamiento de bomba de combustible (34) asociada y la bomba de combustible lleva a cabo una inyección principal de combustible líquido en una segunda sincronización de la inyección principal de combustible líquido al mismo tiempo o más tarde que la primera sincronización de la inyección principal de combustible líquido cuando 55 el motor de doble combustible está funcionando en el modo de combustible líquido de baja carga.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, que comprende además la transición del motor de doble combustible entre el modo de combustible líquido de alta carga y el modo de combustible de gas girando el árbol (42) entre la primera posición angular y la segunda posición angular y cambiando el reparto de combustible entre el combustible 60 líquido y el combustible gaseoso.

13. El procedimiento de las reivindicaciones 11 o 12, que comprende además llevar a cabo una inyección piloto de combustible líquido en una primera sincronización de la inyección piloto de combustible líquido antes que la segunda sincronización de la inyección principal de combustible líquido cuando el motor de doble combustible está 65 funcionando en el modo de combustible líquido de baja carga.

14. El procedimiento de la reivindicación 13, que comprende además llevar a cabo la inyección piloto de combustible líquido en un intervalo entre 30º BTDC y 10º BTDC, preferentemente entre 25º BTDC y 15º BTDC, en particular entre 22º BTDC y 18º BTDC.

15. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, que comprende además llevar a cabo la segunda inyección principal de combustible líquido en un intervalo entre 15º BTDC y 0º BTDC, preferentemente entre 10º BTDC y 0º BTDC, en particular entre 7º BTDC y 3º BTDC.