Dispositivo de control de la presión de combustible para un sistema de inyección de combustible a alta presión,

caracterizado porque comprende: medios de control para fijar una entrada de control de una bomba (30) de combustible que alimenta de manera forzada un combustible a alta presión a un tubo (20) de acumulador, al que está conectada una válvula (12) de inyección de combustible, basándose en una ganancia de control (KFF, KFB) predeterminada y controlando de ese modo la presión de combustible (PCR) dentro del tubo (20) de acumulador de modo que se haga un seguimiento de un cambio de la presión de combustible objetivo (PCRTRG); medios de detección de elemento variable para detectar un elemento variable haciendo que una velocidad de cambio de la presión de combustible dentro del tubo (20) de acumulador sea variable con respecto a la entrada de control a una velocidad de funcionamiento predeterminada de la bomba (30) de combustible; y medios (60) de fijación de la ganancia de control para fijar de manera variable la ganancia de control (KFF, KFB) basándose en el elemento variable de modo que se anule una variación de la velocidad de cambio de la presión de combustible provocada por el elemento variable por adelantado, caracterizado porque el elemento variable es un estado de combustible del combustible a alta presión, y porque el estado de combustible es un módulo volumétrico (E) del combustible a alta presión; y los medios (60) de fijación de la ganancia de control fijan la ganancia de control (KFF, KFB) menor cuando el módulo volumétrico (EFB, EFF) es mayor

Dispositivo de control de la presión de combustible y procedimiento para un sistema de inyección de combustible a alta presión.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo de control de la presión de combustible y a un procedimiento para un sistema de inyección de combustible a alta presión para controlar la presión de combustible dentro de un tubo de acumulador para hacer un seguimiento del cambio de la presión de combustible objetivo fijando la entrada de control de una bomba de combustible que alimenta de manera forzada un combustible a alta presión al tubo de acumulador al que están conectadas válvulas de inyección de combustible.

Normalmente, en un motor de combustión interna dotado de un tubo de acumulador tal como un conducto común (common rail), un combustible a alta presión se alimenta de manera forzada desde una bomba de combustible al tubo de acumulador y se inyecta en la cámara de combustión del motor. En este caso, se controla la presión de combustible dentro del tubo de acumulador, es decir, la presión de inyección de combustible de la válvula de inyección de combustible para hacer un seguimiento de la presión de combustible objetivo según un estado de funcionamiento del motor fijando la entrada de control de la bomba de combustible basándose en una ganancia de control predeterminada. Si se lleva a cabo un control de la presión de combustible de este tipo, el tamaño de partícula atomizada del combustible inyectado y similares se adaptan al estado de combustión del motor. La ganancia de control es para determinar la velocidad de seguimiento cuando la presión de combustible dentro del tubo de acumulador sigue el cambio de la presión de combustible objetivo y la ganancia de control se fija empíricamente para garantizar características de respuesta de control predeterminadas.

Mientras tanto, cuando se cambian la presión, temperatura y similares del combustible alimentado de manera forzada por la bomba de combustible, la velocidad de cambio de la presión de combustible con respecto a la entrada de control predeterminada difiere aunque la bomba de combustible se haga funcionar a una velocidad de funcionamiento fijada (que corresponde a la velocidad de giro del motor para un tipo de bomba accionado por un árbol de salida del motor). Si la velocidad de cambio de la presión de combustible, temperatura y similares varía enormemente, la velocidad de seguimiento de la presión de combustible va más allá de un intervalo de velocidad óptimo para causar posiblemente un fenómeno de sobreimpulso en el que la presión de combustible supera la presión de combustible objetivo o, a la inversa, un fenómeno de subimpulso en el que la presión de combustible requiere más tiempo del necesario para alcanzar la presión objetivo.

Para evitar desventajas, según se describe, por ejemplo, en la solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.º 5-106495, se detecta la velocidad de seguimiento en un momento transitorio en el que la presión de combustible muestra una gran fluctuación y se actualiza una ganancia de control según la velocidad de seguimiento detectada. Es decir, si se estima que la velocidad de seguimiento de la presión de combustible es demasiado alta, la ganancia de control se disminuye en una cantidad predeterminada. A la inversa, si se estima que la velocidad de seguimiento es demasiado baja, la ganancia de control se aumenta en una cantidad predeterminada. Actualizando repetidamente la ganancia de control, es posible corregir gradualmente la velocidad de seguimiento para que se encuentre dentro de un intervalo de velocidad óptimo aunque la velocidad de seguimiento de la presión de combustible vaya más allá del intervalo de velocidad óptimo.

No obstante, la actualización de la ganancia de control establecida anteriormente no se inicia hasta que la velocidad de seguimiento de la presión de combustible va más allá del intervalo de velocidad óptimo. Además, el proceso de actualización es gradual, de modo que lleva cierto tiempo que la velocidad de seguimiento se encuentre de nuevo dentro del intervalo de velocidad óptimo. Por tanto, si la velocidad de seguimiento de la presión de combustible va mucho más allá del intervalo de velocidad óptimo en un periodo de tiempo bastante corto en un estado de transición, no puede realizarse la corrección de la velocidad de seguimiento mediante la actualización de la ganancia de control. Por tanto, es inevitable que las características de respuesta de control se vuelvan inestables.

Además, incluso en un estado estacionario en el que la presión de combustible objetivo y la presión de combustible dentro de, por ejemplo, el tubo de acumulador se mantienen casi constantes, la velocidad de cambio de la presión de combustible con respecto a una entrada de control predeterminada se vuelve excesiva dependiendo de la magnitud de la temperatura o presión de combustible y se realiza una operación de corrección del exceso para corregir la presión de combustible en respuesta a un ligero cambio de la presión de combustible objetivo, induciendo de ese modo un denominado fenómeno de oscilación (hunting). El procedimiento de control establecido anteriormente, sin embargo, no puede manejar un fenómeno de oscilación de este tipo, con el resultado de que las características de respuesta de control se vuelven inestables como en el caso del estado de transición.

A partir del documento GB 2 327 777 A, se conoce un procedimiento para regular la presión de combustible en un motor de combustión interna.

A partir del documento EP 0 501 459 A2, se conoce un sistema de inyección de combustible de conducto común y un procedimiento relacionado, incluyendo el sistema de inyección de combustible de conducto común para un motor un conducto común para almacenar combustible, con una pluralidad de bombas que suministran combustible al conducto común.

A partir del documento US 5.720.262 A, se conoce un sistema de control electrónico dinámico para controlar la presión de inyección de un sistema de inyección de conducto.

A partir del documento JP 0 510 64 95, se conoce un dispositivo de inyección de combustible de tipo acumulador para un motor de combustión interna para controlar con precisión la cantidad y el momento de la inyección de combustible así como la presión de combustible.

Sumario de la invención

La presente invención se ha llevado a cabo en estas circunstancias. Es, por tanto, un objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo de control de la presión de combustible y un procedimiento para un sistema de inyección de combustible a alta presión que pueda garantizar de forma constante buenas características de respuesta de control en un estado de transición, un estado estacionario, o cualquier estado.

Para lograr este objeto, un dispositivo de control de la presión de combustible para un sistema de inyección de combustible a alta presión según la presente invención se caracteriza porque comprende medios de control para fijar una entrada de control de una bomba de combustible que alimenta de manera forzada un combustible a alta presión a un tubo de acumulador, al que está conectada una válvula de inyección de combustible, basándose en una ganancia de control predeterminada y controlando de ese modo la presión de combustible dentro del tubo de acumulador de modo que se haga un seguimiento de un cambio de la presión de combustible objetivo; medios de detección de elemento variable para detectar un elemento variable que hace que una velocidad de cambio de la presión de combustible dentro del tubo de acumulador sea variable con respecto a la entrada de control a una velocidad de funcionamiento predeterminada de la bomba de combustible; y medios de fijación de la ganancia de control para fijar de manera variable la ganancia de control basándose en el elemento variable de modo que se anule una variación de la velocidad de cambio de la presión de combustible provocada por el elemento variable por adelantado.

Con la estructura establecida anteriormente, aunque la velocidad de cambio de la presión de combustible con respecto a una entrada de control predeterminada se varíe por el elemento variable, la ganancia de control se fija basándose en el elemento variable y la variación de la velocidad de cambio puede anularse de ese modo por adelantado. Por tanto, ya sea en...

1. Dispositivo de control de la presión de combustible para un sistema de inyección de combustible a alta presión, caracterizado porque comprende:

medios de control para fijar una entrada de control de una bomba (30) de combustible que alimenta de manera forzada un combustible a alta presión a un tubo (20) de acumulador, al que está conectada una válvula (12) de inyección de combustible, basándose en una ganancia de control (KFF, KFB) predeterminada y controlando de ese modo la presión de combustible (PCR) dentro del tubo (20) de acumulador de modo que se haga un seguimiento de un cambio de la presión de combustible objetivo (PCRTRG);

medios de detección de elemento variable para detectar un elemento variable haciendo que una velocidad de cambio de la presión de combustible dentro del tubo (20) de acumulador sea variable con respecto a la entrada de control a una velocidad de funcionamiento predeterminada de la bomba (30) de combustible; y

medios (60) de fijación de la ganancia de control para fijar de manera variable la ganancia de control (KFF, KFB) basándose en el elemento variable de modo que se anule una variación de la velocidad de cambio de la presión de combustible provocada por el elemento variable por adelantado,

caracterizado porque

el elemento variable es un estado de combustible del combustible a alta presión, y porque

el estado de combustible es un módulo volumétrico (E) del combustible a alta presión; y

los medios (60) de fijación de la ganancia de control fijan la ganancia de control (KFF, KFB) menor cuando el módulo volumétrico (EFB, EFF) es mayor.

2. Dispositivo de control de la presión de combustible según la reivindicación 1, en el que los medios de detección de elemento variable detectan el módulo volumétrico (EFB, EFF) basándose en al menos una de la presión (PCR) y la temperatura (THF) de combustible a alta presión.

3. Dispositivo de control de la presión de combustible según la reivindicación 1, en el que el elemento variable es también función de un volumen (VCR) del tubo de acumulador.

4. Dispositivo de control de la presión de combustible según la reivindicación 1, en el que el elemento variable es también función de una característica de funcionamiento de la bomba (30) de combustible.

5. Dispositivo de control de la presión de combustible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los medios (60) de control controlan por retroalimentación la presión de combustible basándose en la ganancia de control (KFF, KFB).

6. Dispositivo de control de la presión de combustible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los medios (60) de control controlan por alimentación adelantada la presión de combustible basándose en la ganancia de control (KFF, KFB).

7. Dispositivo de control de la presión de combustible según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende además:

medios (60) de detección de anomalías para detectar anomalías de un sistema de inyección de combustible a alta presión; y

medios (60) de cambio de ganancia de control para cambiar de manera forzada la ganancia de control (KFF, KFB) desde un valor fijado por los medios (60) de fijación de la ganancia de control a un valor correspondiente a las anomalías cuando se detectan anomalías.

8. Dispositivo de control de la presión de combustible según la reivindicación 7, en el que los medios (60) de cambio de control cambian la ganancia de control (KFF, KFB) a un valor menor que un valor fijado por los medios (60) de fijación de la ganancia de control cuando se detectan anomalías.

9. Dispositivo de control de la presión de combustible según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además:

una pluralidad de sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible para alimentar de manera forzada un combustible a la válvula (12) de inyección de combustible; y

medios de cálculo de entrada de control para fijar información de control requerida según características de alimentación forzada de los sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible individualmente para los sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible y calcular entradas de control basándose en la información de control fijada cuando se calculan las entradas de control de los sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible para controlar la presión de combustible de cada uno de la pluralidad de sistemas de alimentación forzada a presión de combustible para que coincida con la presión objetivo (PCRTRG).

10. Dispositivo de control de la presión de combustible según la reivindicación 9, en el que los medios (60) de cálculo de entrada de control calculan las entradas de control basándose en un control por retroalimentación.

11. Dispositivo de control de la presión de combustible según la reivindicación 10, en el que los medios (60) de cálculo de entrada de control fijan un valor (ANGPRO), obtenido multiplicando una desviación entre la presión de combustible real (PCR) dentro de cada uno de los sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible y la presión objetivo (PCRTRG) por una ganancia proporcional (KP) fijada para cada uno de los sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible, como la información de control.

12. Dispositivo de control de la presión de combustible según la reivindicación 10 u 11, en el que los medios (60) de cálculo de entrada de control fijan un valor (ANGINT), obtenido integrando una desviación entre las presiones de combustible reales (PCR) dentro de cada uno de los sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible y la presión de combustible objetivo (PCRTRG) para cada uno de los sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible, como la información de control.

13. Procedimiento para controlar la presión de combustible en un sistema de inyección de combustible a alta presión que comprende las etapas de:

fijar una entrada de control de una bomba (30) de combustible que alimenta de manera forzada un combustible a alta presión a un tubo (20) de acumulador, al que está conectada una válvula (12) de inyección de combustible,

basándose en una ganancia de control (KFF, KFB) predeterminada y;

controlar de ese modo la presión de combustible (PCR) dentro del tubo (20) de acumulador de modo que se haga un seguimiento de un cambio de la presión de combustible objetivo (PCRTRG);

detectar un elemento variable que hace que una velocidad de cambio de la presión de combustible dentro del tubo (20) de acumulador sea variable con respecto a la entrada de control a una velocidad de funcionamiento predeterminada de la bomba (30) de combustible; y

fijar de manera variable la ganancia de control (KFF, KFB) basándose en el elemento variable de modo que se anule una variación de la velocidad de cambio de la presión de combustible provocada por el elemento variable por adelantado,

caracterizado porque

el elemento variable es un estado de combustible del combustible a alta presión, y porque

el estado de combustible es un módulo volumétrico (E) del combustible a alta presión; y por la etapa adicional de:

fijar la ganancia de control (KFF, KFB) menor cuando el módulo volumétrico (EFB, EFF) es mayor.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que el módulo volumétrico (EFB, EFF) se detecta basándose en al menos una de la presión (PCR) y la temperatura (THF) de combustible a alta presión.

15. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que el elemento variable es también función de un volumen (VCR) del tubo de acumulador.

16. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que el elemento variable es también función de una característica de funcionamiento de la bomba (30) de combustible.

17. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en el que la presión de combustible se controla por retroalimentación basándose en la ganancia de control (KFF, KFB).

18. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en el que la presión de combustible se controla por alimentación adelantada basándose en la ganancia de control (KFF, KFB).

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 18, caracterizado por las etapas adicionales de:

detectar anomalías de un sistema de inyección de combustible a alta presión; y

cambiar de manera forzada la ganancia de control (KFF, KFB) desde un valor fijado en un valor correspondiente a las anomalías cuando se detectan anomalías.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, con la etapa adicional de cambiar la ganancia de control (KFF, KFB) a un valor menor que un valor fijado cuando se detectan anomalías.

21. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por las etapas adicionales de:

alimentar de manera forzada un combustible a la válvula (12) de inyección de combustible mediante una pluralidad de sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible; y

fijar información de control requerida según características de alimentación forzada de los sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible individualmente para los sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible y calcular entradas de control basándose en la información de control fijada cuando se calculan las entradas de control de los sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible para controlar la presión de combustible de cada uno de la pluralidad de sistemas de alimentación forzada a presión de combustible para que coincida con la presión objetivo (PCRTRG).

22. Procedimiento según la reivindicación 21, en el que las entradas de control se calculan basándose en un control por retroalimentación.

23. Procedimiento según la reivindicación 22, en el que

se fija un valor (ANGPRO), obtenido multiplicando una desviación entre la presión de combustible real (PCR) dentro de cada uno de los sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible y la presión objetivo (PCRTRG) por una ganancia proporcional (K_P) fijada para cada uno de los sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible, como la información de control.

24. Procedimiento según la reivindicación 22 ó 23, en el que

se fija un valor (ANGINT), obtenido integrando una desviación entre las presiones de combustible reales (PCR) dentro de cada uno de los sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible y la presión de combustible objetivo (PCRTRG) para cada uno de los sistemas (50a, 50b) de alimentación forzada de combustible, como la información de control.