SISTEMA Y MÉTODO PARA PREVENIR EL SOBRECALENTAMIENTO DE UNA BOMBA DE COMBUSTIBLE.

Un sistema (5) de inyección de combustible, para suministrar combustible al alta presión en un motor de combustión interna (500),

que comprende: al menos dos bombas de combustible de alta presión (100, 200), en donde cada bomba de combustible de alta presión (100, 200) está configurada para bombear combustible (105, 205) a una alta presión en un sistema de líneas de distribución de combustible de alta presión (300) de forma fluida en comunicación con el motor de combustión interna (500), en donde cada una de las bombas de combustible de alta presión (100, 200) están configuradas para ser operadas en un primer modo de bombeo, de forma tal que en el primer modo de bombeo se pueda bombear una primera cantidad de combustible (105, 205), y en el segundo modo de bombeo una segunda cantidad de combustible (105, 205), en donde la segunda cantidad de combustible sea mayor que la primera cantidad de combustible, en donde la cantidad total de combustible esté bombeada simultáneamente por todas las bombas de combustible de alta presión (100, 200), que corresponde a una cantidad de combustible que es necesaria para poder operar el motor de combustión interna (500) con una carga del motor predeterminada, caracterizado porque: una unidad de control (400) configurada para operar alternativamente las bombas (100, 200) de combustible de alta presión tal que durante un primer periodo de tiempo al menos una de las bombas de combustible de alta presión (100, 200) está operada en el primer modo de bombeo y en donde todas las demás bombas de combustible de alta presión (100, 200) están operadas simultáneamente en el segundo modo de bombeo, y de forma tal que durante un segundo periodo de tiempo al menos una de las bombas (100, 200) de combustible de alta presión que fueron operadas en el primer periodo de tiempo en el segundo modo de bombeo, fue operada en el primer modo de bombeo y en donde el resto de las bombas de combustible de alta presión (100, 200) se operan simultáneamente en el segundo modo de bombeo

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/010125.

Solicitante: CATERPILLAR MOTOREN GMBH & CO. KG
L'ORANGE GMBH
.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: FALCKENSTEINER STR. 2 24157 KIEL ALEMANIA.

Inventor/es: SCHICK, JURGEN, HAAS,STEFAN, RITSCHER,Bert, GNEIST,Bodo, RESSEL,Horst, SCHEIBE,Wolfgang.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 28 de Noviembre de 2008.

Clasificación PCT:

  • F02D1/02 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02D CONTROL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION (accesorios para el control automático de la velocidad en vehículos, que actúan sobre una sola subunidad del vehículo B60K 31/00; control conjunto de subunidades del vehículo de diferente tipo o diferente función, sistemas de control de la propulsión de vehículos de carretera para propósitos distintos que el control de una sola subunidad B60W; válvulas de funcionamiento cíclico para los motores de combustión F01L; control de la lubrificación de los motores de combustión F01M; refrigeración de los motores de combustión interna F01P; alimentación de los motores de combustión con mezclas combustibles o constituyentes de las mismas, p. ej. carburadores, bombas de inyección, F02M; arranque de los motores de combustión F02N; control del encendido F02P; control de las plantas motrices de turbinas de gas, de las plantas motrices por propulsión a reacción o de las plantas motrices de productos de la combustión, ver las clases relativas a estas plantas). › F02D 1/00 Control de las bombas de inyección de combustible, p. ej. del tipo de inyección a alta presión (F02D 3/00 tiene prioridad). › no limitado a regular el avance de la inyección, p. ej. variando la cantidad del combustible que suministra.
  • F02D33/00 F02D […] › Control no eléctrico de la alimentación de combustible o de aire de combustión no previsto en otro lugar.
  • F02D41/30 F02D […] › F02D 41/00 Control eléctrico de la alimentación de mezcla combustible o de sus constituyentes (F02D 43/00 tiene prioridad). › Control de la inyección de combustible.
  • F02M37/18 F02 […] › F02M ALIMENTACION EN GENERAL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION CON MEZCLAS COMBUSTIBLES O CONSTITUYENTES DE LAS MISMAS (introducción de la carga de alimentación en tales motores F02B). › F02M 37/00 Aparatos o sistemas para alimentar combustible líquido desde los depósitos a los carburadores o a los inyectores (F02M 69/00 tiene prioridad; alimentación de combustible líquido a los aparatos de combustión, en general F23K 5/00; suministro de combustible a aparatos para generar productos de combustión a alta presión y velocidad F23R 3/28 ); Dispositivos para purificar el combustible líquido especialmente adaptado para motores de combustión interna o dispuestos en ellos (aparatos de separación, filtros en sí B01D; centrífugas B04B). › caracterizadas por la existencia de bombas principales y bombas auxiliares.
  • F02M63/02 F02M […] › F02M 63/00 Otros aparatos de inyección que tienen características particulares no cubiertas en los grupos F02M 39/00 - F02M 57/00  o F02M 67/00; Detalles, partes constitutivas o accesorios de los aparatos de inyección de combustible no cubiertos por, o con un interés distinto que, los aparatos de los grupos F02M 39/00 - F02M 61/00  o F02M 67/00     . › Aparatos de inyección de combustible que implican varios inyectores alimentados por un elemento de bombeo alimentando un inyector común; Aparatos de inyección de combustible implicando la puesta fuera de servicio de las bombas, de los elementos de bombas o inyectores; Aparatos de inyección de combustible con posibilidades de conectar de forma variable y alternativamente los elementos de bombeo y los inyectores.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2373077_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema y método para prevenir el sobrecalentamiento de una bomba de combustible Campo técnico La presente invención se refiere a un sistema de inyección de combustible, en particular aunque no en forma exclusiva con un método para controlar dos o más bombas de combustible de alta presión para bombear el combustible que tenga una alta presión en un sistema de líneas de distribución de combustible de alta presión. Antecedentes Los sistemas de inyección de combustible convencionales para los motores de combustión interna pueden incluir una bomba de combustible de alta presión dentro de un sistema de inyección de combustible. Dependiendo del tipo de motor y de su potencia nominal, pueden proporcionarse más de una bomba de combustible de alta presión para el suministro de una cantidad suficiente de combustible a alta presión para el motor, en particular un motor diesel, operando en una carga deseada. Las bombas de combustible de alta presión pueden estar accionadas por el motor de combustión interna. En tal configuración puede no ser posible el cerrar las bombas de combustible durante su funcionamiento. No obstante, la cantidad de combustible suministrado a los elementos de bombeado de las bombas de combustible puede ajustarse por medio de unas válvulas de control del flujo. Puede proporcionarse un modulo de control del motor (ECM), o más en general una unidad de control para controlar las válvulas de control del flujo. Es conocido que una bomba de combustible de alta presión puede tener una unidad de bombeo o bien varios elementos de bombeo en donde puede tener lugar una fuga del combustible. La fuga de combustible puede tener lugar por ejemplo en una bomba de pistón entre un pistón y una guía del pistón. El combustible de la fuga procedente del elemento de bombeo no será bombeado al interior del sistema de líneas de distribución de alta presión. Típicamente, el combustible de la fuga del elemento de bombeo y que no se bombea se recicla a una sección de admisión de la bomba de combustible de alta presión. Debido al reciclado del combustible de la fuga procedente del elemento de bombeado, se genera calor de acuerdo con la presión y la cantidad de combustible de la fuga procedente del elemento de bombeo, el cual calienta el combustible y las piezas de la bomba de combustible de alta presión que están en contacto o bien en forma próxima a este combustible. En tanto que la bomba de combustible pueda bombear un combustible de alta presión con una cantidad suficiente para el funcionamiento del motor de combustión interna en un modo de bombeado normal, el calentamiento no provocará realmente un problema, además del combustible de fugas calentado, con un nuevo combustible que tenga un temperatura inferior suministrado desde un depósito de combustible, tal que la mezcla del combustible de fuga y el nuevo combustible tenga una temperatura por debajo de un límite crítico. No obstante, la situación puede llegar a ser crítica si el motor de combustión interna está operado a una velocidad de ralentí o bien para una carga baja con un consumo de combustible bajo correspondiente durante mucho tiempo en un periodo de tiempo. En este caso, la relación entre el combustible de fuga y la cantidad del nuevo combustible suministrado será relativamente alta y en consecuencia pueda subir la temperatura de esta mezcla. Además de ello, la temperatura de las piezas de la bomba de combustible de alta presión en contacto por esta mezcla podrá incrementarse, debido a la porción del combustible de la fuga del elemento de bombeado que será relativamente alta en comparación con la porción del nuevo combustible del depósito que tendrá una temperatura menor. En consecuencia, las piezas de la bomba de combustible de alta presión pueden calentarse a una temperatura a la cual podrían tener lugar unos daños. En el documento DE 19501475A1 el sistema de inyección de combustible para un motor de combustión interna comprende una bomba de combustible. Se constata que el calentamiento del combustible es tal que el sistema de inyección de combustible podría tener un problema. En esta exposición, la bomba de combustible está accionada por el motor de combustión interna. Para evitar un calentamiento no deseado dentro del sistema de inyección de combustible, se propone suministrar un acoplamiento entre el motor de combustión interna y la bomba de combustible. Se encuentra conectada una unida de control con el acoplamiento de forma tal que al accionarse la presión de acoplamiento generada por la bomba de combustible pueda ajustarse la presión de la inyección. Se indica que la configuración expuesta elimina el calentamiento no deseado del combustible en la sección del sistema de tuberías de presión, que conduce a las válvulas de inyección, porque la energía suministrada por el motor de combustión interna para la bomba de combustible solo se utiliza según sea necesaria para generar la presión necesaria de la inyección. La energía restante se disipa dentro del acoplamiento. Esta configuración conocida requiere un acoplamiento y una unidad de control para tal acoplamiento. En el documento EP 1167731A2 se expone un método para monitorizar el funcionamiento de la bomba para vehículos que tenga al menos dos bombas eléctricas de combustible. Se expone en dicho documento que el caso de que falle una de las bombas de combustible, la otra bomba de combustible podrá bombear una cantidad de combustible hasta del valor máximo. No obstante, si el motor de combustión interna tuviera que operar a plena carga, podrá tener lugar una caída de presión en la bomba de combustible en funcionamiento. En consecuencia, podrá tener lugar un incremento de la temperatura, lo cual a su vez podría dañar una serie de piezas, por ejemplo, el convertidor catalítico o el colector de escape. Por esta razón, se propone un método de monitorización del funcionamiento de las bombas, en donde las bombas de combustible se hacen que funcionen en forma alternativa. 2 E08871700 01-12-2011   La velocidad de salida de cada bomba de combustible está determinada y comparada con unos puntos de ajuste. Se selecciona un punto operacional para el motor, al cual se selecciona la potencia, y en donde la bomba de combustible activa es justo lo suficiente para suministrar la demanda de combustible del motor. Así pues, este método puede identificar una bomba de combustible con averías, es decir, mediante la determinación de que su velocidad de salida es inferior al punto de ajuste correspondiente. En consecuencia, este método conocido no evita un incremento de la temperatura, sino más bien que provoca la parada en el funcionamiento de una bomba averiada y posiblemente dañada. Para completar más la exposición, se mencionan los siguientes documentos. El documento EP 0204981A2 (correspondiente al documento US 4726335) se refiere a una configuración que incluye dos bombas de combustible. En un primer modo de operación, ambas bombas de combustible suministran el combustible de alimentación. En un segundo modo de funcionamiento, solo una de estas bombas de combustible suministra combustible, y la otra bomba de combustible se desactiva. La bomba de combustible que se desactiva es seleccionada al azar. En una tercera operación de la bomba, ambas bombas se accionan en un sentido opuesto para absorber combustible en lugar de suministrar combustible. El documento WO 2005/106239A1 se refiere a un aparato de suministro de combustible para un motor de combustión interna que incluye dos bombas de baja presión y una bomba de alta presión. En un primer modo de funcionamiento, se activa la primera bomba de baja presión, y se desactiva la segunda bomba de baja presión. El primer modo de funcionamiento se selecciona en caso de que el combustible se suministre solamente por los medios de suministro del combustible de baja presión. En consecuencia, en el primer modo de funcionamiento se desactiva también la bomba de alta presión. En un segundo modo de funcionamiento, no se accionan la primera y la segunda bombas de baja presión, pero la bomba de alta presión suministra combustible. Debido a esta configuración la pulsación generada por la bomba de alta presión no se propagará al sistema de combustible de baja presión. El documento JP-074564 se refiere a un sistema de suministro de combustible que incluye dos bombas de combustible. Estas bombas están accionadas alternativamente para impedir la descarga de vapor en el combustible. El documento WO 2007/135545 A1 se refiere a un sistema de bombeado de combustible adaptado para ser utilizado por distintas clases de combustibles. El documento US 2004/0154594 A1 expone un sistema de suministro de combustible, que proporciona una tecnología capaz de mantener constante la presión del combustible. Están provistas una pluralidad de bombas de combustible en donde la presión del combustible... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema (5) de inyección de combustible, para suministrar combustible al alta presión en un motor de combustión interna (500), que comprende: al menos dos bombas de combustible de alta presión (100, 200), en donde cada bomba de combustible de alta presión (100, 200) está configurada para bombear combustible (105, 205) a una alta presión en un sistema de líneas de distribución de combustible de alta presión (300) de forma fluida en comunicación con el motor de combustión interna (500), en donde cada una de las bombas de combustible de alta presión (100, 200) están configuradas para ser operadas en un primer modo de bombeo, de forma tal que en el primer modo de bombeo se pueda bombear una primera cantidad de combustible (105, 205), y en el segundo modo de bombeo una segunda cantidad de combustible (105, 205), en donde la segunda cantidad de combustible sea mayor que la primera cantidad de combustible, en donde la cantidad total de combustible esté bombeada simultáneamente por todas las bombas de combustible de alta presión (100, 200), que corresponde a una cantidad de combustible que es necesaria para poder operar el motor de combustión interna (500) con una carga del motor predeterminada, caracterizado porque: una unidad de control (400) configurada para operar alternativamente las bombas (100, 200) de combustible de alta presión tal que durante un primer periodo de tiempo al menos una de las bombas de combustible de alta presión (100, 200) está operada en el primer modo de bombeo y en donde todas las demás bombas de combustible de alta presión (100, 200) están operadas simultáneamente en el segundo modo de bombeo, y de forma tal que durante un segundo periodo de tiempo al menos una de las bombas (100, 200) de combustible de alta presión que fueron operadas en el primer periodo de tiempo en el segundo modo de bombeo, fue operada en el primer modo de bombeo y en donde el resto de las bombas de combustible de alta presión (100, 200) se operan simultáneamente en el segundo modo de bombeo. 2. El sistema de inyección de combustible (5) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde: las bombas de combustible de alta presión (100, 200) están configuradas para estar accionadas mecánicamente por el motor de combustión interna (500), preferiblemente por un acoplamiento mecánico y/o una transmisión, y en donde las bombas de combustible de alta presión (100, 200) están configuradas para operar en paralelo para bombear el combustible suministrado (10) a un rail común (305) del sistema de líneas (300) de distribución de combustible de alta presión. 3. El sistema de inyección de combustible (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada bomba (100, 200) de combustible de alta presión incluye una sección (110, 210) de admisión de combustible, un elemento de bombeado de alta presión (115, 215) dispuesto en la zona de aguas debajo de la sección de admisión de combustible (110, 210), y una línea de retorno de combustible (125, 225) dispuesta para retornar el combustible de fugas entre el elemento de bombeado (115, 215), y una guía del elemento de bombeado hasta la sección de admisión de combustible (110, 210). 4. El sistema de inyección de combustible (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, incluyendo además respectivamente una válvula de control del flujo (120, 220) dispuesta entre un depósito de combustible (10) y cada bomba de alta presión (100, 200), en donde todas las válvulas de control (120, 220) son controlables por la unidad de control (400) para conmutar entre el primer y segundo modos. 5. El sistema de inyección de combustible (5) de acuerdo con la reivindicación 4, en donde cada válvula de control del flujo (120, 220) es ajustable para regular la cantidad de combustible que fluye dentro de la respectiva bomba (100, 200) de combustible de alta presión. 6. El sistema (5) de inyección de combustible de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, en donde la unidad de control (400) está configurada para operar la válvula (120, 220) de control de flujo de al menos una bomba (100, 200) de combustible de alta presión en el primer modo de bombeado, de forma tal que la primera cantidad de combustible pase desde la sección de admisión de combustible asociada (110, 210) al elemento de bombeado asociado (115, 215), y la unidad de control (400) está configurada para operar la válvula de control del flujo (125, 225) del resto de las bombas (100, 200) de combustible de alta presión en el segundo modo de bombeado, de forma tal que la segunda cantidad de combustible pase desde las secciones (110, 210) de admisión de combustible hasta los elementos de bombeo asociado (115, 215) en donde la cantidad total del combustible bombeado por todas las bombas de alta presión (100, 200) se corresponda con la cantidad del combustible requerido para operar el motor de combustión interna (500) para la carga deseada del motor. 7. El sistema de inyección de combustible (5) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 6, en donde el sistema (300) de las líneas de distribución de combustible de alta presión incluye un rail común (305) y un sensor de presión (405) configurado para detectar la presión del combustible en un rail común (305), en donde el sensor de presión (405) se comunica con la unidad de control (400) y en donde la unidad de control (400) controla las válvulas (120, 220) del flujo de acuerdo con la presión del combustible detectada por el sensor de presión (405). 9 E08871700 01-12-2011   8. El sistema de inyección de combustible (5) de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en donde la unidad de control (400) está configurada para alternativamente operar las bombas de combustible de alta presión (100, 200) en el primer y segundo modos cuando una carga en curso del motor (500) de combustión interna esté por debajo de un umbral de carga predeterminado, preferiblemente cuando el motor de combustión interna (500) esté operando al ralentí. 9. El sistema de inyección de combustible (5) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 4- 6, en donde la unidad de control (400) comprende un controlador, en particular un controlador PID o bien un controlador de presión, configurado para operar las válvulas de control del flujo (120, 220) para ajustar las válvulas de control del flujo (120, 220), de acuerdo con la presión del combustible detectada en un raíl común (305) del sistema (300) de líneas de distribución de alta presión, o bien de acuerdo con la temperatura detectada en asociación con una de las bombas de combustible de alta presión (100, 200). 10. Un método para controlar al menos dos bombas de combustible de alta presión (100, 200), en donde las mencionadas bombas de combustible de alta presión (100, 200) están configuradas para suministrar combustible de alta presión (105, 205) en paralelo desde un depósito de combustible (10) a un raíl común (305) en comunicación fluida con un motor de combustión interna (500), en donde el método está caracterizado porque comprende: operar durante un primer periodo de tiempo al menos una de las mencionadas bombas de combustible de alta presión (100, 200) en un primer modo de bombeo, y operar simultáneamente todas las demás bombas de combustible de alta presión (100, 200) en un segundo modo de bombeo, en donde se bombea una mayor cantidad de combustible por la respectiva bomba (100, 200) de alta presión en el segundo modo de bombeo que en el primer modo de bombeo, y subsiguientemente operar durante un segundo periodo de tiempo al menos una de las bombas de combustible de alta presión (100, 200), las cuales fueron operadas en el primer periodo de tiempo en el segundo modo de bombeo, en el primer modo de bombeo y operando simultáneamente todas las demás bombas de combustible de alta presión (100, 200) en el segundo modo de bombeo, y en donde en el primer periodo de tiempo y en el segundo periodo de tiempo la cantidad total del combustible bombeado simultáneamente por todas las bombas de combustible de alta presión (100, 200) corresponde a una cantidad de combustible que es necesario para operar el motor (500) de combustión interna o bien por debajo de una carga del motor predeterminada. 11. El método de acuerdo con la reivindicación 10, en donde las bombas (100, 200) de combustible de alta presión están accionadas mecánicamente por el motor de combustión interna (500), preferiblemente por medio de un acoplamiento mecánico y/o una transmisión, o en donde las bombas de combustible de alta presión (100, 200) están controladas electrónicamente, en donde el método comprende además: operar las bombas de combustible de alta presión (100, 200) en el primer y segundo modos de bombeo, respectivamente, solo cuando la carga en curso del motor de combustión interna (500) sea igual o por debajo de un umbral de carga predeterminada, preferiblemente cuando el motor (500) de combustión interna esté operando al ralentí. 12. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10, 11, en donde el numero total de bombas de combustible de alta presión (100, 200) que operan simultáneamente en el primer modo de bombeo, es igual o menor que el numero total de bombas de combustible de alta presión (100, 200) operando dentro del mismo periodo de tiempo en el segundo modo, preferiblemente siendo una el numero total de bombas de combustible de alta presión (100, 200) que operan simultáneamente en el primer modo de bombeo. 13. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10-12, en donde cada una de las bombas de combustible de alta presión (100, 200) incluyen una válvula de control del flujo (120, 220) dispuestas en la zona de aguas abajo de una sección de admisión de combustible asociada (110, 210) y dispuestas en la zona de aguas arriba de un elemento de bombeado de alta presión asociado (115, 215), en donde las válvulas de control del flujo (120, 220) están configuradas para regular la cantidad de combustible que pasa desde la sección de admisión de combustible asociada (110, 210) al elemento de bombeado asociado (115, 215) y en donde el método comprende además las etapas de: Ajustar las válvulas de control del flujo (120, 220) para operar alternativamente las bombas de combustible de alta presión (100, 200) en el primer modo de bombeo y el segundo modo de bombeo. 14. El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde las válvulas de control de flujo (120, 220) están operadas de acuerdo con un proceso de control, en particular un proceso de control PID, de acuerdo con una presión del combustible detectada en el raíl común (305) o de acuerdo con una temperatura definida detectada en asociación con una de las bombas de combustible de alta presión (100, 200). 15. Un programa de ordenador, que comprende unas instrucciones ejecutables para ejecutar las etapas del método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10-14. E08871700 01-12-2011   11 E08871700 01-12-2011   12 E08871700 01-12-2011   13 E08871700 01-12-2011   14 E08871700 01-12-2011   E08871700 01-12-2011

 

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