Sistema de control de carburación de una proporción aire/combustible.

Sistema para controlar la carburación de un motor de combustión interna,

que comprende las actividades siguientes:

a. arrancar el motor;

b. definir la proporción de combustión como un factor λ0;

c. medir la corriente de ionización ci0;

d. modificar, desde el exterior, el factor λ en una cantidad predefinida equivalente a Δlambda; desplazándolo hasta el valor λ1 ≥ λ0 + Δ λ;

e. repetir la medición de la corriente de ionización ci1;

f. calcular el valor de la diferencia de la corriente de ionización Δλci1 equivalente a ci0 - ci1;

g. repetir las operaciones d. y e., midiendo de este modo la corriente de ionización con valores diferentes λ1...n, hasta que la diferencia entre el último valor de la corriente de ionización cin, y el penúltimo valor de la corriente de ionización cin-1, sea menor que Δci, siendo Δci un valor predefinido que se supone que no tiene influencia en la carburación;

h. restablecer el penúltimo valor λn-1 como el valor corregido.

Sistema de control de carburación de una proporción aire/combustible.

Campo técnico

La presente invención se refiere al control de la carburación en motores de combustión interna.

La expresión carburación se utiliza para indicar la proporción de comburente (aire) /combustible en la mezcla 10 suministrada a la cámara de combustión.

La proporción de combustible/comburente correcta resulta esencial para el funcionamiento correcto del motor, es decir ofreciendo un comportamiento deseado del mismo, y para reducir las emisiones de escape y siempre es aproximada, pero no exacta, a la proporción de combustión teórica o proporción estequiométrica.

Antecedentes de la técnica El parámetro utilizado para definir la proporción de combustión es el factor que mide el exceso de aire con respecto a la proporción estequiométrica; = 1 corresponde a la proporción estequiométrica, < 1 indica aire 20 insuficiente, > 1 indica exceso de aire.

El problema de controlar la carburación se nota particularmente en los motores pequeños de dos tiempos, por ejemplo los que se utilizan para herramientas portátiles en la industria agrícola y forestal, como por ejemplo desmalezadoras, motosierras y similares.

En la terminología técnica, la expresión "mezcla rica" se utiliza para indicar una mezcla que contenga una cantidad en exceso de combustible, y la expresión "mezcla pobre" se utiliza para indicar una mezcla que contenga una cantidad insuficiente de combustible, donde las cantidades en exceso o insuficientes no hacen referencia a la proporción estequiométrica, sino a la proporción de combustión correcta deseada en comparación con las condiciones de uso de la máquina.

En la práctica, la proporción de combustión correcta deseada nunca equivale a la proporción estequiométrica, aunque se aproxima mucho a la misma.

Tanto la maximización de la potencia suministrada como la minimización de los elementos contaminantes en el escape corresponden a una proporción de combustión correcta en las condiciones de uso deseadas.

En los motores pequeños de dos tiempos, como los que se utilizan en herramientas portátiles, como motosierras, herramientas de partición, desmalezadoras o similares, se ha observado una gama de funcionamiento óptimo que 40 corresponde a = 0, 85-0, 95, es decir, una mezcla de combustible con una ligera deficiencia de aire, es decir, una mezcla ligeramente rica.

Los valores de inferiores a los indicados conducen a una pérdida de potencia y a un exceso de gases de escape; al contrario, valores de mayores conducen a un sobrecalentamiento del motor peligroso.

De este modo, el control de la carburación es un aspecto esencial para el funcionamiento correcto del motor de combustión interna y se conocen varios sistemas de control.

Se conocen sistemas, por ejemplo descritos en los documentos US 6.029.627, WO98/37322 o WO2008/052651, 50 que utilizan la corriente de ionización como el parámetro de control de la carburación.

El fenómeno de ionización comienza en la cámara de combustión interna donde, debido a la reacción de oxidación del combustible y al calor generado por la combustión, se generan iones.

En presencia de dos polos cargados diferentes dispuestos en la cámara de combustión, tiene lugar una migración de iones entre dichos polos, mencionada como corriente de ionización.

Se conoce el uso de los electrodos de las bujías de la mezcla de combustible como polos.

La expresión corriente de ionización se utiliza para indicar la corriente que pasa entre los dos electrodos medida desde el exterior.

Los sistemas para la medición de la corriente son conocidos y, así, no se describirán en detalle.

La corriente de ionización depende de varios parámetros de funcionamiento del motor y se puede considerar como una función de dos parámetros significativos, como la posición angular del cigüeñal, es decir la posición del pistón en el cilindro, y el factor .

La posición angular del cigüeñal se indica tomando como correspondencia el punto muerto superior de 360º.

El diagrama de corriente de ionización, como una función de los grados de giro del eje de transmisión, presenta dos picos, el primero debido a los iones generados por la reacción de oxidación (combustión) de la mezcla y el segundo debido a los iones generados por la cantidad de calor generada por la combustión.

El primer pico siempre tiene lugar, mientras que el segundo pico tiene lugar solo cuando el motor genera una potencia determinada, por lo que no siempre está disponible.

Dichos picos se miden como una función de los grados de giro del eje de transmisión, y el valor de los mismos varía 15 también como una función de .

Para cada valor de existirá una curva determinada de la corriente de ionización, como una función de los grados de giro del motor.

El diagrama de corriente de ionización como una función del factor presenta el pico para el valor de próximo a 0, 9 para los motores pequeños de dos tiempos.

La carburación ideal tiene lugar al pico máximo de la corriente de ionización como una función de la posición del eje de transmisión, variando también dicho pico como una función de ; de este modo, los procedimientos conocidos proporcionan la medición, en cada ciclo, del valor de la corriente de ionización como una función de la posición del eje de transmisión y presentan una acción retroactiva en el valor de para mantener el valor de la corriente próximo al valor máximo.

Sin embargo, este procedimiento de funcionamiento resulta difícil de aplicar en la práctica, debido a que las variaciones del valor de la corriente de ionización con respecto al valor pico son tan bajas que requieren instrumentos muy sensibles y sofisticados, que resultan demasiado caros de utilizar en el presente campo de aplicación.

En el documento WO 98/37322, las mediciones se obtienen de la señal de ionización (la corriente de ionización) en 35 el interior de la cámara de combustión, y el factor se regula de acuerdo con dicha señal.

El procedimiento para regular utiliza la identificación de un primer y, posiblemente, segundo pico en la corriente de ionización y la maximización de por lo menos uno de los picos de acuerdo con la corriente de ionización.

Puede comprender una comparación entre los picos de corriente en los distintos cilindros del motor.

El factor se modifica actuando, bien sobre la válvula de mariposa o bien sobre el inyector de combustible.

El análisis de la señal de ionización se lleva a cabo al mismo tiempo que el análisis de otros parámetros 45 significativos del motor, entre los que se encuentra la concentración de O2 en el escape.

Cuando se trata con motores pequeños de dos tiempos (página 13 a partir de la línea 9) , el documento confirma que el procedimiento comprende la maximización del primer y el segundo pico de ionización en todas las condiciones de funcionamiento del motor (página 9, líneas 23, 24) , o la determinación del valor al que tiene lugar una detección de 50 fallo.

La detección de fallo se obtiene empobreciendo progresivamente la mezcla hasta identificar el valor de que lo provoca; el funcionamiento se estabiliza gracias a un retorno a una mezcla enriquecida razonablemente.

El documento WO2007/042091 describe un procedimiento en el que parece esencial la construcción, para cada cilindro, de una curva de acuerdo con la corriente de ionización entre la provocación de la chispa y el final del fenómeno iónico.

El documento también incluye la determinación (desde la página 4, línea 15) del valor de en la curva y un valor 60 corrector de que varía de acuerdo con el tipo de motor y fabricante.

El valor corrector es el resultado de la diferencia entre el valor de registrado en la etapa anterior y un valor de registrado predeterminado.

El documento WO96/05419 comprende un empobrecimiento y un enriquecimiento de la mezcla hasta verificar respectivamente el no arranque o el golpeteo del pistón, que resultan unos parámetros externos al procedimiento de la presente invención.

Divulgación de la invención

El objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de control de la carburación que se pueda aplicar fácilmente sin la necesidad de aparatos sofisticados.

Dicho objetivo se alcanza mediante un sistema que presenta las características mencionadas en la reivindicación independiente.

La invención se basa en los siguientes principios.

Todos los motores salen de la fábrica con unas configuraciones de calibración de... [Seguir leyendo]

1. Sistema para controlar la carburación de un motor de combustión interna, que comprende las actividades siguientes: 5

a. arrancar el motor;

b. definir la proporción de combustión como un factor 0; 10 c. medir la corriente de ionización ci0;

d. modificar, desde el exterior, el factor en una cantidad predefinida equivalente a desplazándolo hasta el valor 1= 0+ ;

e. repetir la medición de la corriente de ionización ci1;

f. calcular el valor de la diferencia de la corriente de ionización ci1 equivalente a ci0 -ci1;

g. repetir las operaciones d. y e., midiendo de este modo la corriente de ionización con valores diferentes 1...n,

hasta que la diferencia entre el último valor de la corriente de ionización cin, y el penúltimo valor de la corriente de ionización cin-1, sea menor que ci, siendo ci un valor predefinido que se supone que no tiene influencia en la carburación;

h. restablecer el penúltimo valor n-1 como el valor corregido. 25

2. Sistema de control según la reivindicación 1, en el que 0 es el factor del motor calibrado en condiciones de funcionamiento estándar.

3. Sistema de control según la reivindicación 1, en el que ci0 es la corriente de ionización del motor calibrado en 30 condiciones de funcionamiento estándar.

4. Sistema de control según la reivindicación 1, en el que ci está comprendido entre 0, 6 µA y 0, 7 µA.

5. Sistema de control según la reivindicación 1, en el que 0 está comprendido entre 0, 8 y 1.