Sistema de control del funcionamiento de un motor diesel de vehículo.

Sistema de control del funcionamiento de un motor diesel de vehículo automóvil,

equipado con medios de admisión de gases frescos (2) en el mismo y de medios (7) de alimentación de carburante adaptados para llevar a cabo una fase de inyección de carburante en por lo menos algunos de los cilindros del motor durante la fase de expansión de los mismos, caracterizado porque incluye medios de control (12) de los medios de admisión de gases (2) para controlar la masa de gases admitida en el cilindro o cada cilindro correspondiente, con objeto de controlar la temperatura en el mismo a un nivel de temperatura dado en el momento de la inyección o las post-inyecciones y y optimizar la combustión del carburante inyectado en el mismo durante dicha fase de expansión.

Sistema de control del funcionamiento de un motor diesel de vehículo automóvil.

La presente invención se refiere a un sistema y un procedimiento de control del funcionamiento de un motor diesel de vehículo automóvil.

El documento DE 199 27 485 A divulga un sistema de control del funcionamiento de un motor diesel de vehículo automóvil, equipado con medios de admisión de gas fresco en el mismo y medios de alimentación de carburante adaptados para poner en aplicación una fase de inyección de carburante en por lo menos algunos de los cilindros del motor, durante la fase de expansión de los mismos, de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1.

Dichos motores diesel están equipados con medios de admisión de gas fresco y medios de alimentación de carburante.

El uso, en este tipo de motores, de sistemas de inyección de carburantes con control electrónico, ha permitido desarrollar fases de funcionamiento particulares de dichos medios de alimentación, como por ejemplo fases de inyección de carburante en por lo menos algunos de los cilindros del motor durante la fase de expansión del mismo.

También pueden emplearse inyecciones múltiples, también denominadas post-inyecciones o inyecciones tardías, que se utilizan especialmente en asociación con medios de descontaminación integrados en las líneas de escape de dichos motores, como por ejemplo filtros de partículas, trampas de Nox, etc.

En efecto, dichos medios de descontaminación han sido desarrollados para reducir las emisiones contaminantes ligadas al funcionamiento de este tipo de motores, por ejemplo atrapando las partículas.

Dichos medios de descontaminación deben regenerarse periódicamente, poniéndose en práctica dicha fase de regeneración mediante una combustión de las partículas, por ejemplo en el caso de un filtro de partículas o un funcionamiento a riqueza 1, por ejemplo en el caso de una trampa de Nox.

Así, por ejemplo, se han desarrollado distintos medios para activar la combustión de las partículas atrapadas en un filtro.

Así es como por ejemplo se puede añadir al carburante un aditivo que se deposita en dichos medios de descontaminación, con objeto de reducir la temperatura de combustión de las partículas.

Las inyecciones de carburante durante la fase de expansión de los cilindros del motor permiten incrementar la temperatura de los gases de escape, para aumentar la temperatura de las partículas hasta su temperatura de combustión.

Por lo tanto, se entiende que se inyecte carburante en una o varias veces en el transcurso de la fase de expansión del o de cada cilindro correspondiente tras la inyección denominada principal.

Pero, la combustión de dicho carburante, es decir el plazo de inflamación y la fracción quemada, depende de las condiciones de temperatura y presión reinantes en el cilindro en el momento de la inyección del mismo.

Dado que el carburante se inyecta después del punto muerto alto, la presión en el cilindro ha descendido ya de forma significativa, por lo que la temperatura desempeña un papel principal en el proceso de combustión.

La temperatura (y la presión) en el momento de la inyección del carburante depende:

En los sistemas de control empleados hasta ahora, las cantidades y las posiciones de las distintas inyecciones están ajustadas para condiciones de presión y temperatura a la entrada del motor fijadas durante la puesta a punto del mismo.

De este modo se fijan las condiciones a) y b)-1 mencionadas anteriormente.

Dichas cantidades y posiciones de las inyecciones múltiples se fijan de manera a conservar el mismo par motor para una solicitud de conductor dada entre modos de funcionamiento con y sin inyección tardía.

En las condiciones de circulación normales de un vehículo, las condiciones de presión y, sobretodo, de temperatura a la entrada del motor, están influenciadas por las condiciones exteriores, de manera que el proceso de combustión de las distintas cantidades de carburante inyectadas se ve modificado, lo que puede provocar inestabilidad en la combustión, mayores emisiones de hidrocarburos, variaciones de par, etc.

En algunas zonas de funcionamiento del motor, esto puede llegar hasta la no combustión del carburante post-inyectado.

Para resolver dichos problemas y con objeto de reducir el impacto de las condiciones externas sobre la combustión del carburante inyectado en fase de expansión de los cilindros, se han instalado sistemas de control de la temperatura de los gases a la entrada del motor, incluyendo por ejemplo dichos sistemas intercambiadores de calor y/o sistemas de corrección de los ajustes de motor por ejemplo en función de la temperatura exterior.

Pero dichos sistemas son relativamente costosos y pueden plantear problemas de integración en las arquitecturas de los vehículos actuales.

Además, para cargas de motor muy débiles e incluso en condiciones de temperatura y presión nominales, no es posible quemar debidamente el carburante post-inyectado siguiendo en iso-par, debido a una energía residual en los gases de escape demasiado débil después de la o las primeras inyecciones.

Por lo tanto, el objeto de la invención consiste en resolver dichos problemas.

A tal efecto, la invención tiene por objeto un sistema y un procedimiento de control del funcionamiento de un motor diesel de vehículo automóvil, según las reivindicaciones 1 y 11.

La invención se entenderá mejor mediante la lectura de la siguiente descripción, realizada únicamente a título de ejemplo y con referencia al dibujo adjunto que representa un esquema sinóptico que ilustra la estructura general de un sistema de control según la invención.

En efecto, en dicha figura se reconoce un sistema de control de funcionamiento de un motor diesel de vehículo automóvil en el que el motor lleva la referencia general 1.

De manera clásica, dicho motor está asociado a la entrada a unos medios de admisión de gases frescos designados mediante la referencia general 2 y, a la salida, a unos medios de escape designados mediante la referencia general 3. Se pueden integrar en dichos medios de escape unos medios de descontaminación, como por ejemplo un filtro de partículas, una trampa de Nox, etc.

En el ejemplo ilustrado en dicha figura, el motor está asociado asimismo a un turbocompresor designado mediante la referencia general 4, cuya porción de turbina 5 está asociada a los medios de escape del motor y cuya porción de compresor 6 está asociada a los medios de admisión de gas en el mismo.

El motor está asimismo asociado a unos medios de alimentación de carburante designados mediante la referencia general 7 en dicha figura, adaptados para poner en práctica una fase de inyección de carburante en por lo menos algunos de los cilindros del motor, durante la fase de expansión de los mismos.

Esta fase de funcionamiento denominada fase de post-inyección de carburante se pone en práctica por ejemplo cuando cabe regenerar los medios de descontaminación integrados en la línea de escape de dicho motor, incrementando la temperatura de los gases de escape del mismo o la riqueza.

En el caso del uso de un filtro de partículas, se puede añadir además un aditivo al carburante. Dicho aditivo está destinado a depositarse en dichos medios de descontaminación con objeto de reducir la temperatura de combustión de las partículas atrapadas en los mismos.

Por supuesto, se pueden plantear otros medios.

Los medios de admisión de los gases frescos en el motor incluyen de forma clásica un sistema de admisión de aire designado mediante la referencia general 8, un...

1. Sistema de control del funcionamiento de un motor diesel de vehículo automóvil, equipado con medios de admisión de gases frescos (2) en el mismo y de medios (7) de alimentación de carburante adaptados para llevar a cabo una fase de inyección de carburante en por lo menos algunos de los cilindros del motor durante la fase de expansión de los mismos, caracterizado porque incluye medios de control (12) de los medios de admisión de gases (2) para controlar la masa de gases admitida en el cilindro o cada cilindro correspondiente, con objeto de controlar la temperatura en el mismo a un nivel de temperatura dado en el momento de la inyección o las post-inyecciones y optimizar la combustión del carburante inyectado en el mismo durante dicha fase de expansión.

2. Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de admisión (2) incluyen un turbocompresor (4) cuyo funcionamiento es comandado por los medios de control (12) para controlar la masa de gas admitida.

3. Sistema, según la reivindicación 2, caracterizado porque los medios de control están adaptados para controlar la descarga del turbocompresor vía la presión de consigna del mismo.

4. Sistema, según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque los medios de admisión (2) incluyen unos medios que forman válvula (10) de admisión de gas cuyo funcionamiento es comandado por los medios de control (12) para controlar la masa de gas admitido.

5. Sistema, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de control (12) están asociados a medios de medición de la temperatura de los gases admitidos en el motor.

6. Sistema, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de control (12) están asociados a medios de medición de la presión de los gases admitidos en el motor.

7. Sistema, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de control (12) están asociados a medios de medición del caudal másico de gas admitido en el motor.

8. Sistema, según la reivindicación 7, caracterizado porque los medios de medición del caudal másico de gas admitido en el motor están situados aguas arriba del turbocompresor.

9. Sistema, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para un punto de funcionamiento dado del motor, en régimen y en carga, los medios de control (12) están adaptados para comparar la temperatura de los gases a la entrada del motor, con un valor nominal para determinar una diferencia correspondiente de temperatura y calcular una corrección de control de los medios de admisión de gas (2) en el motor.

10. Sistema, según las reivindicaciones 2 ó 3 y 4 y 9, caracterizado porque los medios de control (12) están adaptados para controlar por orden de prioridad:

11. Procedimiento de control del funcionamiento de un motor diesel de vehículo automóvil equipado con medios de admisión de gases frescos (2) en el mismo y de medios (7) de alimentación de carburante, adaptados para llevar a cabo una fase de post-inyección de carburante en por lo menos algunos de los cilindros del motor, durante la fase de expansión de los mismos, caracterizado porque incluye una etapa de control de los medios de admisión de gases para controlar la masa de gases admitida en el cilindro o cada cilindro correspondiente, con objeto de controlar la temperatura en el mismo a un nivel de temperatura dado en el momento de la inyección o las post-inyecciones, y optimizar la combustión del carburante inyectado en el mismo durante dicha fase de expansión.

12. Procedimiento, según la reivindicación 11, caracterizado porque la etapa de control de los medios de admisión de gases incluye una etapa de control del funcionamiento de un turbocompresor (4) asociado al motor.

13. Procedimiento, según la reivindicación 11, caracterizado porque la etapa de control del funcionamiento del turbocompresor incluye una etapa de control de la descarga del mismo vía su presión de consigna.

14. Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque la etapa de control de los medios de admisión de gases incluye una etapa de control de medios que forman válvula (10) de admisión de gases en el motor.

15. Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque la etapa de control incluye una etapa de compresión, para un punto de funcionamiento dado del motor en régimen y en carga, de la temperatura de los gases a la entrada del motor en un valor nominal, para determinar una diferencia correspondiente de temperatura y una etapa de cálculo de una corrección de control de los medios de admisión de gases en el motor.

16. Procedimiento, según la reivindicación 15, caracterizado porque la etapa de control consiste, por orden de prioridad, en controlar la descarga de la turbina del turbocompresor y en controlar los medios que forman válvula de admisión.