APARATO PARA EL CONTROL DE LA INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE, PARA MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA.

Aparato para el control de la inyección de combustible, para un motor de combustión interna,

dotado de una válvula para la inyección de combustible para inyectar de forma directa combustible a alta presión, suministrado por medios de suministro de combustible a alta presión a un cilindro, que comprende: medios de detección de la presión en el cilindro para detectar o estimar la presión en el cilindro de dicho cilindro; medios para el cálculo del periodo de tiempo para calcular el periodo de tiempo de inyección de combustible a lo largo del cual se inyecta el combustible desde dicha válvula de inyección de combustible, siendo corregido el periodo de tiempo de inyección de combustible para compensar la variación en la cantidad de combustible inyectado, provocada por la variación de la velocidad de inyección de combustible debida a la variación de la presión en el cilindro detectada o estimada por dichos medios de detección de presión en el cilindro con respecto a una presión de referencia en el cilindro que se ha almacenado por adelantado; medios de cálculo de la variación del tiempo de inicio para calcular la variación en el tiempo de inicio de la inyección de combustible a la presión en el cilindro detectada o estimada por dichos medios de detección de presión en el cilindro con respecto al tiempo de inicio de la inyección a dicha presión de referencia en el cilindro; medios de control para controlar el periodo de tiempo a lo largo del cual se inyecta combustible desde dicha válvula de inyección de combustible, basado en el periodo de tiempo de inyección de combustible calculado por dichos medios de cálculo del periodo de tiempo y la variación en el tiempo de inicio de la inyección de combustible calculada por dichos medios de cálculo de la variación del tiempo de inicio

Sector técnico

La presente invención se refiere a un aparato para el control de la inyección de combustible, para un motor de combustión interna.

Antecedentes técnicos

De manera convencional, entre los motores de combustión interna con inyección directa que tienen una válvula para la inyección de combustible (o un inyector) para inyectar combustible directamente en el interior del cilindro, se conoce un tipo que tiene una función de corrección del tiempo de apertura de la válvula de inyección de combustible, basado en la presión en el interior del cilindro (o presión dentro del cilindro), (por ejemplo, ver documento de patente 1 indicado más adelante o bien EP 1 318 288 A2).

La razón por la que se adopta esta función es que la presión en el interior del cilindro (presión interna del cilindro) actúa como contrapresión contra la válvula de inyección de combustible. En esta función, la presión dentro del cilindro que cambia de acuerdo con las condiciones de funcionamiento del motor, se calcula para corregir el tiempo de apertura de la válvula de inyección de combustible, obteniendo de esta manera la cantidad de inyección de combustible deseada.

No obstante, en la técnica convencional anteriormente descrita se calcula la presión dentro del cilindro y a continuación se calcula la cantidad de combustible a inyectar (es decir, la cantidad de combustible inyectado por unidad de tiempo), basándose en la diferencia de presión entre dicha presión dentro del cilindro y la presión del combustible introducido en la válvula de inyección de combustible. A continuación, se calcula el tiempo de apertura de la válvula de inyección del combustible, basándose en la velocidad de inyección de combustible que se ha calculado y la cantidad de combustible requerida. Por lo tanto, en la técnica convencional no se ha tomado en consideración los cambios del momento de inicio de la inyección de combustible.

Este aspecto será discutido a continuación con referencia a la figura 14. La figura 14 muestra el comportamiento variable de la cantidad de combustible inyectado. En la figura 14, el eje vertical representa la cantidad de combustible inyectado y el eje horizontal representa el tiempo. En la figura 14, la forma de onda X y la forma de onda Y de la cantidad de combustible inyectado muestran el comportamiento variable de la cantidad de combustible inyectado para diferentes presiones dentro del cilindro pero a la misma presión del conducto común (es decir, la presión del combustible facilitada a la válvula de inyección). La forma de onda de cantidad de combustible inyectado X representa el caso en el que la presión dentro del cilindro es una presión de referencia dentro del cilindro que sirve de referencia (por ejemplo, la presión en la situación en un inyector con características de medición de una prueba patrón (por ejemplo, 1 Mpa)) y la forma de onda de cantidad de combustible inyectado Y representa el caso con la presión dentro del cilindro del motor en el motor de combustión interna en estado de funcionamiento (por ejemplo, 8 Mpa).

Tal como se apreciará de la figura 14, cuando aumenta la presión dentro del cilindro, el momento de inicio de la inyección de combustible se anticipa. Si el momento de inicio de la presión de combustible se anticipa, la cantidad de combustible inyectado aumentará.

La figura 15 es un modelo de comportamiento del cambio de la cantidad de combustible inyectado que sirve como modelo para el comportamiento variable de la cantidad de combustible inyectado mostrado en la figura 14. Los inventores de la presente invención han modelado el comportamiento variable de la cantidad de combustible inyectado mostrado en la figura 14 como un trapecio mostrado en la figura 15. En la figura 15, el trapecio X mostrado por una línea continua es un modelo de la forma de onda X de cantidad de combustible inyectado de la figura 14 y el trapecio Y mostrado por una línea de trazos es un modelo de la forma de onda Y de cantidad de combustible inyectado de la figura 14.

En la figura 15, suponiendo Q es el área del trapecio X o la cantidad de combustible inyectado requerido, Qr es el área del trapecio Y o la cantidad de inyección real, dQ1 es la variación en la cantidad de combustible inyectado debido a la variación de la velocidad de inyección de combustible en el caso de una presión dentro del cilindro de referencia y en el caso de presión dentro del cilindro del motor (es decir, el área del trapecio X por encima del trapecio Y en la figura 15) y dQ2 la variación de cantidad de combustible inyectado debido a la variación del momento de inicio entre el caso de referencia de presión dentro del cilindro y el caso de la presión dentro del cilindro del motor (es decir, el área dentro del trapecio Y en el lado izquierdo del trapecio X en la figura 15) la cantidad real de combustible inyectado Qr se podrá presentar por la siguiente fórmula (1).

**(Ver fórmula)**

Por lo tanto, un valor de control para conseguir la cantidad de combustible inyectado deseada está representado por la siguiente fórmula (2).

**(Ver fórmula)**

En la figura 15, suponiendo que A es la longitud de la base superior del trapecio X, B es la longitud de la base inferior del trapecio X, Q' la altura del trapecio X (es decir, la velocidad de inyección de combustible en el caso de presión de referencia dentro del cilindro), q' la altura del trapecio Y y C la longitud de la parte de la base superior del trapecio Y que se solapa con el trapecio X, dQ1 está representado por la siguiente fórmula (3).

**(Ver fórmula)**

10 En la técnica convencional, no se toma en consideración dQ2 de la fórmula (2) y la velocidad de inyección de combustible corregida se obtiene por la relación representada por la siguiente fórmula (4).

**(Ver fórmula)**

Por lo tanto, en la técnica convencional dQ1 está representado por la siguiente fórmula (5).

**(Ver fórmula)**

15 La ecuación (5) carece del segundo término de la ecuación (3) y, por lo tanto, no se ha tomado en consideración el error que corresponde a este término en la técnica convencional.

Además, cuando la presión en el conducto de alimentación es reducida, el cambio en la velocidad de inyección de combustible después del inicio de la inyección de combustible es moderado. Por lo tanto, el gradiente del borde izquierdo del trapecio es pequeño y el valor (A-B) es grande. Por lo tanto, en el caso en el que la presión en el conducto de alimentación es baja, la influencia del valor (A-B) es significativa y, por lo tanto, se introducirá un error importante si se obtiene dQ1 de la ecuación (5).

[Documento de patente 1] Solicitud de patente japonesa publicada nº 9-256886 25 [Documento de patente 2] Solicitud de patente japonesa publicada nº 2000-54889

Materia de la invención

La presente invención ha sido realizada teniendo en cuenta la situación antes descrita. Un objetivo de la presente 30 invención consiste en dar a conocer una tecnología para el control de la cantidad de combustible inyectado que varia al variar la presión dentro del cilindro, con una exactitud mejorada.

A efectos de obtener el objetivo mencionado, de acuerdo con la presente invención, se da a conocer un aparato para el control de la inyección de combustible para un motor de combustión interna dotado de una válvula para la 35 inyección de combustible para inyectar de forma directa combustible a alta presión suministrado por medios de

suministro de combustible a alta presión hacia dentro del cilindro, que comprende: medios de detección de la presión dentro del cilindro para detectar o estimar la presión dentro del cilindro correspondiente a dicho cilindro; medios de cálculo del periodo de tiempo para calcular el periodo de tiempo de inyección del combustible,

40 durante el cual se inyecta combustible desde dicha válvula de inyección del combustible, siendo corregido el periodo de tiempo de inyección de combustible para compensar la variación de la cantidad de combustible inyectado provocada por una variación de la velocidad de inyección de combustible debida a la variación de la presión dentro del cilindro detectada o estimada por dichos medios de detección de la presión dentro del cilindro relativos a una presión dentro del cilindro de referencia que está almacenada de antemano;

45 medios para el cálculo de la variación del momento inicial para calcular la variación... [Seguir leyendo]

1. Aparato para el control de la inyección de combustible, para un motor de combustión interna, dotado de una válvula para la inyección de combustible para inyectar de forma directa combustible a alta presión, suministrado por medios de suministro de combustible a alta presión a un cilindro, que comprende:

medios de detección de la presión en el cilindro para detectar o estimar la presión en el cilindro de dicho cilindro; medios para el cálculo del periodo de tiempo para calcular el periodo de tiempo de inyección de combustible a lo largo del cual se inyecta el combustible desde dicha válvula de inyección de combustible, siendo corregido el periodo de tiempo de inyección de combustible para compensar la variación en la cantidad de combustible inyectado, provocada por la variación de la velocidad de inyección de combustible debida a la variación de la presión en el cilindro detectada o estimada por dichos medios de detección de presión en el cilindro con respecto a una presión de referencia en el cilindro que se ha almacenado por adelantado; medios de cálculo de la variación del tiempo de inicio para calcular la variación en el tiempo de inicio de la inyección de combustible a la presión en el cilindro detectada o estimada por dichos medios de detección de presión en el cilindro con respecto al tiempo de inicio de la inyección a dicha presión de referencia en el cilindro; medios de control para controlar el periodo de tiempo a lo largo del cual se inyecta combustible desde dicha válvula de inyección de combustible, basado en el periodo de tiempo de inyección de combustible calculado por dichos medios de cálculo del periodo de tiempo y la variación en el tiempo de inicio de la inyección de combustible calculada por dichos medios de cálculo de la variación del tiempo de inicio.

2. Aparato para el control de la inyección de combustible para un motor de combustión interna, según la reivindicación 1, que comprende además:

medios de detección de la presión del combustible para detectar la presión del combustible a alta presión suministrado a dicha válvula de inyección de combustible por dichos medios de suministro del combustible a alta presión; medios de almacenamiento de la característica de cantidad de inyección de combustible para almacenar una característica en relación con el tiempo de apertura de la válvula de dicha válvula de inyección del combustible, de la cantidad de combustible inyectado por dicha válvula de inyección de combustible durante el periodo de apertura de la válvula, de acuerdo con la presión en el combustible a alta presión suministrado a dicha válvula de inyección de combustible por dichos medios de suministro de combustible a alta presión; medios de cálculo de la cantidad de combustible inyectado requerido para calcular la cantidad de inyección de combustible deseada, basándose en el estado de funcionamiento del motor de combustión interna; medios para el cálculo de la velocidad de inyección para calcular la velocidad de inyección de combustible basada en la presión del combustible detectada por dichos medios de detección de la presión del combustible y la presión en el cilindro detectada o estimada por dichos medios de detección de la presión en el cilindro; medios para el cálculo de la variación de la cantidad de inyección de combustible para calcular la variación en la cantidad de combustible inyectado provocada por la variación en una segunda velocidad de inyección de combustible calculada por dichos medios de cálculo de la velocidad de inyección de combustible, basándose en la presión en el cilindro detectada o estimada por dichos medios de detección de la presión en el cilindro con respecto a una primera velocidad de inyección de combustible calculada por dichos medios de cálculo de la velocidad de inyección de combustible basándose en dicha presión de referencia en el cilindro; medios de cálculo del coeficiente para el cálculo de una variación del tiempo de retardo de inyección de combustible por presión unitaria en el cilindro para la presión de combustible detectada por dichos medios de detección de la presión del combustible; en el que dichos medios para el cálculo del periodo de tiempo calculan el periodo de tiempo para la inyección de combustible utilizando dichos medios de almacenamiento de la característica de la cantidad de inyección de combustible, basándose en la variación de la cantidad de combustible inyectado, calculada por dichos medios de cálculo de la variación de la cantidad de combustible inyectado y la cantidad de combustible inyectado calculada por dichos medios de cálculo de la cantidad de combustible inyectado requerido, dichos medios de cálculo de la variación de tiempo de inicio calculan la variación del tiempo de inicio de la inyección de combustible basándose en la variación de la presión en el cilindro detectada o estimada por dichos medios de detección de la presión en el cilindro con respecto a dicha presión de referencia en el cilindro y a la variación calculada por dichos medios de cálculo del coeficiente.

3. Aparato para el control de la inyección de combustible para un motor de combustión interna, según la reivindicación 2, que comprende además:

una válvula de aguja dispuesta en dicha válvula para la inyección de combustible que se desplaza en dirección axial para llevar a cabo las operaciones de apertura y cierre de la válvula; medios de estimación de la cantidad de combustible inyectado para estimar cuándo se inicia la inyección de combustible por dicha válvula de inyección de combustible, la cantidad de combustible inyectado desde el inicio de la operación de apertura de válvula de dicha válvula de aguja hasta que dicha válvula de aguja alcanza la situación de apertura completa, basándose en la presión de combustible detectada por dichos medios de detección de la presión de combustible y la presión en el cilindro detectada o estimada por dichos medios de detección de la presión en el cilindro; medios de comparación para comparar la cantidad de combustible estimado estimada por dichos medios de estimación de la cantidad de combustible inyectada y la cantidad de combustible inyectado calculada por dichos medios de cálculo de la cantidad de combustible inyectado requerido, en el que dichos medios de cálculo de la variación de la cantidad de combustible inyectado calculan la variación en la cantidad de combustible inyectado utilizando diferentes procesos de cálculo, de acuerdo con el resultado de la comparación por dichos medios de comparación, entre el caso en el que dicha cantidad de combustible inyectado es menor que dicha cantidad de combustible estimada y el caso en el que dicha cantidad de combustible inyectado es superior o igual a dicha cantidad de combustible estimada.

4. Aparato para el control de la inyección de combustible para un motor de combustión interna, según la reivindicación 2 ó 3, en el que dichos medios de cálculo de la variación de la cantidad de combustible inyectado calculan la variación de la cantidad de combustible inyectado modelando el cambio a lo largo del tiempo de la velocidad de inyección de combustible como polígono en un sistema de coordenadas y calculando el cambio del área de dicho polígono.

5. Aparato para el control de la inyección de combustible para un motor de combustión interna, según la reivindicación 3, en el que dichos medios de cálculo de la variación de la cantidad de combustible inyectado comprenden además:

medios de cálculo de la presión en la cámara de succión para calcular la presión en una cámara de succión formada en el extremo de un asiento de válvula sobre/desde la que dicha válvula de aguja tiene que ser recibida/retirada, basándose en la presión de combustible detectada por dichos medios de detección de la presión del combustible y la posición de dicha válvula de aguja; medios para el cálculo de la variación de la cantidad unitaria de inyección de combustible para calcular la variación en la cantidad de combustible inyectado por presión unitaria en el cilindro, basándose en la cantidad de combustible inyectado calculada por dichos medios de cálculo de la cantidad de combustible inyectado requerido y la presión en la cámara de succión calculada por dichos medios de cálculo de la presión en la cámara de succión; en el que cuando, de acuerdo con el resultado de la comparación por dichos medios de comparación, dicha cantidad de combustible inyectado es menor que dicha cantidad de combustible inyectado estimada, dichos medios de cálculo de la variación de la cantidad de combustible inyectado calculan la variación de la cantidad de combustible inyectado, basándose en la variación de la presión en el cilindro detectada o estimada por dichos medios de detección de la presión en el cilindro con respecto a dicha presión de referencia en el cilindro, y la variación de la cantidad de combustible inyectado por presión unitaria en el cilindro calculada por dichos medios de cálculo de la variación de la cantidad de de combustible inyectado unitario.

6. Aparato para el control de la inyección de combustible para un motor de combustión interna, según la reivindicación 1, que comprende además:

medios de detección de la presión de combustible para detectar la presión del combustible a alta presión suministrado a dicha válvula de inyección de combustible por dichos medios de suministro de combustible a alta presión; medios de almacenamiento de la característica de la cantidad de combustible inyectado para almacenar una característica, en relación con el tiempo de apertura de la válvula de dicha válvula de inyección de combustible, de la cantidad de combustible inyectado por dicha válvula de inyección de combustible durante el tiempo de apertura de la válvula de acuerdo con la presión del combustible a alta presión, suministrado a dicha válvula de inyección de combustible por dichos medios de suministro del combustible a alta presión; medios para el cálculo de la cantidad de combustible inyectado requerido para calcular la cantidad de combustible inyectado deseada, basándose en el estado funcional del motor de combustión interna; primeros medios para el cálculo de la presión virtual de combustible para calcular una primera presión virtual de combustible por sustracción de la variación de la presión en el cilindro detectada o estimada por dichos medios de detección de la presión en el cilindro, con respecto a dicha presión de referencia en el cilindro a partir de la presión del combustible, detectada por dichos medios de detección de la presión de combustible; segundos medios de cálculo de la presión virtual del combustible para calcular una segunda presión virtual de combustible por adición de la variación en la presión en el cilindro detectada o estimada por dichos medios de detección de presión en el cilindro respecto a dicha presión de referencia en el cilindro con respecto a la presión de combustible detectada por dichos medios de detección de presión del combustible; medios de cálculo del retardo de tiempo de inyección para calcular el retardo del tiempo de inyección desde el momento en el que se ha generado una señal para la apertura de dicha válvula de inyección de combustible al momento en el que se ha iniciado la inyección de combustible por dicha válvula de inyección de combustible, basándose en la presión del combustible detectada por dichos medios de detección de la presión del combustible, en el que dichos medios de cálculo del periodo de tiempo calculan el periodo de tiempo de inyección de combustible utilizando dichos medios de almacenamiento de la característica de inyección del combustible, basándose en la primera presión virtual de combustible, calculada por dichos primeros medios de cálculo de la presión virtual de combustible, y la cantidad de combustible inyectado calculada por dichos medios de cálculo de la cantidad de combustible inyectado, y dichos medios de cálculo de la variación de tiempo de inicio calculan, por medio de dichos medios de cálculo del tiempo de retardo de la inyección de combustible, un tiempo de retardo de la inyección de combustible para la presión de combustible detectada por dichos medios de detección de la presión de combustible y un tiempo de retardo de la inyección de combustible para la segunda presión virtual de combustible calculada por dichos segundo medios de cálculo de la presión virtual del combustible y calcula la variación del tiempo de inicio de la inyección a partir de la diferencia entre estos dos tiempos de retardo de la inyección.