MX2007010194A

MX2007010194A - Dispositivo para la alimentacion de aire fresco a un motor de combustion interna con embolo turbocargado y metodo para la operacion de este.

Info

Publication number: MX2007010194A
Application number: MX2007010194A
Authority: MX
Inventors: Eduard Gerum; Huba Nemeth
Original assignee: Knorr Bremse Systeme
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2008-11-04
Also published as: US20080072595A1; EP1856389B1; KR20070103082A; RU2394995C2; WO2006089779A1; US7926271B2; KR101258307B1; RU2392457C2; EP1856388B1; US7665302B2; RU2007135027A; WO2006089780A1; DE502006004372D1; JP2008533350A; CA2599078A1; CA2599078C; EP1856389A1; US20080066467A1; JP4843621B2; WO2006089780A8

Abstract

La presente invención se relaciona con un dispositivo y un método para alimentar un motor (2) de combustión interna de émbolo turbocargado con aire fresco, poseyendo una sección (8) de línea de gas fresco como múltiple de admisión que posee una válvula (60) ajustable y un primer puerto (10) para la entrada del medio y un segundo puerto (9) para la salida del medio, previniendo, entre los puertos referidos, en la pared (58) tubular una flecha (59), montada en forma pivotante, para la válvula (60) ajustable estando la válvula (60) acoplada a un dispositivo (66) de ajuste para fines de ajuste, y un puerto (42) de aire comprimido teniendo una abertura (67) que desemboca en el interior (57) tubular entre la válvula (60) y el segundo puerto (9), interactuando el puerto (42) de aire comprimido con un dispositivo (68) regulador cuantitativo que posee una válvula (70) teniendo una posición de bloqueo y un número discrecional de posiciones de aberturas, y pudiendo accionarse mediante una señal (69) eléctrica que es conectada con la terminal (39) de una unidad (38) de control electrónico, activándose forzosamente el dispositivo (66) de ajuste de la válvula (60) por el dispositivo (68) regulador cuantitativo y/o la unidad (38) de control eléctrico, de manera tal que a la posición completamente abierta de la válvula (60) es asignada una posición completamente bloqueada del dispositivo (68) regulador cuantitativo.

Description

DISPOSITIVO PARA LA ALIMENTACIÓN DE AIRE FRESCO A UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA CON ÉMBOLO TURBOCARGADO Y MÉTODO PARA LA OPERACIÓN DE ÉSTE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un dispositivo para alimentar un motor de combustión interna de émbolo turbocargado con aire fresco, comprendiendo una sección de linea de gas fresco a manera de tubo de succión gue posee una válvula mariposa ajustable y un primer puerto para la admisión, asi como un segundo puerto para el escape, entre los gue se prevé una flecha montada de manera pivotante en la pared tubular para la válvula mariposa ajustable gue está acoplada, a su vez, a un dispositivo de ajuste para fines de ajuste, desembocando entre la válvula mariposa y el segundo puerto un puerto de aire comprimido teniendo una abertura al interior tubular. La invención se relaciona además con un método para la operación de un dispositivo de este tipo. Es una característica conocida del motor de combustión interna con émbolo turbocargado gue éstos reaccionan con cierto retraso al acelerar, porgue el turbocargador puede aumentar el volumen de aire suministrado sólo de manera lenta, lo gue se denomina intervalo de turbo en la curva del par.

Del documento DE-PS-39 06 312 se desprende un método y una construcción para reducir, respectivamente abreviar el intervalo de turbo, según los cuales se inyecta un determinado volumen de aire al tubo de succión durante la aceleración del motor a diesel de un depósito de aire comprimido, y el volumen de inyección de combustible es ajustado a esto. El motor a diesel turbocargado es apropiado particularmente para autobuses urbanos con transmisión automática y sistema de frenos neumáticos. Los autobuses urbanos brindan un determinado ciclo de viajes en que es posible pronosticar con precisión la carga y los revoluciones por minuto del motor a diesel, pudiéndose predeterminar el periodo de inyección y el volumen de aire. Pero existen condiciones completamente diferentes en los vehículos industriales que se emplean en el transito de larga distancia. Estos no viajan en ciclos de viajes regulares, la carga útil varia dentro de límites muy amplios y el estilo de manejo del chofer puede mostrar grandes diferencias. La construcción y el método precedentes no pueden eliminar los problemas. De Patent Abstracts of Japan, tomo 1995, no. 07, 31 de Agosto de 1995 & JP 07091267 A se desprende un dispositivo para la alimentación de aire fresco para un motor de combustión interna de émbolo turbocargado poseyendo una sección de línea de aire fresco como tubo de succión. También en éste se acopla una válvula mariposa a un dispositivo de ajuste. Pero en este dispositivo no se garantiza que en todo momento quede suficiente aire comprimido en el depósito de aire comprimido aún para las demás unidades, como los sistemas de freno, etc. El objetivo de la presente invención es crear un dispositivo asi como un método que permite ajusfar la inyección de aire al estilo de manejo y la carga útil del vehículo que permite además instalar el dispositivo como unidad de montaje en diferentes sistemas de líneas de gas fresco de motores a diesel. Este objetivo se cumple partiendo de un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1 en asociación con las características distintivas de ésta. El objetivo metodológico es resuelto mediante la reivindicación 5. Las reivindicaciones subordinadas que se refieren a éstas reflejan en cada caso unos perfeccionamientos ventajosos de la invención. La ventaja de la invención proviene de que una válvula mariposa en la línea de gas fresco es accionada controlada electrónicamente, es decir, no sólo automáticamente por la presión del gas fresco, como se hace según el estado de la técnica referido inicialmente, y porque el accionamiento es determinado por la unidad de control y procesado electrónicamente, y a saber independientemente de la presión de gas fresco y preferentemente de los parámetros de motor. Según la invención, el puerto de aire comprimido está provisto de un dispositivo regulador cuantitativo gue posee una válvula exhibiendo unas posiciones cerrada o arbitrariamente abierta, poseyendo el dispositivo regulador cuantitativo además una entrada eléctrica/electrónica gue está conectada a la salida de una unidad de control electrónico, estando conectado a la segunda salida de la unidad de control electrónico la entrada del dispositivo de ajuste de la válvula mariposa, de manera gue a la posición completamente abierta de la válvula mariposa se asocia una abertura completamente cerrada del dispositivo regulador cuantitativo . Preferentemente, en las entradas de la unidad de control electrónico se encuentran conectadas las siguientes salidas : Salida de un primer sensor de presión, estando el medidor de presión de éste dispuesto en el interior tubular entre la válvula mariposa y el primer puerto para la admisión; la salida del segundo sensor de presión, estando el medidor de presión de éste dispuesto en el interior tubular entre la válvula mariposa y el segundo puerto para el escape. Según una modalidad ventajosa de la invención, la señal de demanda de par en la unidad de control electrónico puede provenir de las siguientes fuentes: pedal de acelerador, regulación de resbalamiento motor, limitador automático de velocidad, programa de estabilización eléctrica, sistemas de asistencia al operador u otros sistemas que comunican al sistema de control una demanda externa de par. Según otra modalidad ventajosa de la invención, el dispositivo de ajuste de la válvula mariposa, para ser accionada directamente por la unidad de control electrónico, es configurado también como un sensor de detección de posición. La invención se relaciona además con un método para mejorar el comportamiento de aceleración y emisión de un motor de combustión interna de émbolo, en particular de un motor a diesel turbocargado, estando provisto el dispositivo de éste para la alimentación con aire fresco de un depósito de aire comprimido en el cual se almacena aire comprimido para la inyección periódica regulada en la linea de succión del cilindro de motor. Según la invención, el método contiene las siguientes etapas: - Detectar la señal de demanda de par y comunicar los datos a la unidad de control electrónico, - Detectar los parámetros de motor y comunicar estos parámetros a la unidad de control electrónico, - Detectar la posición de la válvula mariposa y comunicar los valores a la unidad de control electrónico, - Detectar la presión de aire en el interior de la sección de linea de gas fresco entre el primer puerto y la válvula mariposa respectivamente el segundo puerto y la válvula mariposa y comunicar los valores de presión a la unidad de control electrónico, - Detectar la presión de aire en el interior de la linea de succión entre la válvula de admisión de cilindro y la válvula mariposa y comunicar el valor de presión a la unidad de control electrónico, asi como detectar la presión de aire en el interior de la linea de succión entre la válvula mariposa y el turbocompresor y comunicar el valor de presión a la unidad electrónica, - Procesamiento de los datos y valores medidos precedentes en la unidad de control electrónico para la producción de señales de salida de accionamiento para abrir/cerrar la válvula de aire comprimido de la inyección por periodos a la linea de succión, y accionamiento simultáneo de la válvula mariposa al iniciar la inyección en dirección de cerrar y, al terminar la inyección, en dirección de abrir. Según una modalidad ventajosa del método se realizan las siguientes etapas adicionales del método: - Detectar la frecuencia promedia del deseo del operador a acelerar mediante el paquete de programación en la unidad de control, - Regular la inyección de aire y el accionamiento de la válvula mariposa adaptándose a la frecuencia promedia detectada del deseo del operador, de manera que el consumo de aire se mantiene en limites determinados, pero sin cambio abrupto en el intervalo de inyección de aire. La invención se representa a continuación detalladamente mediante un ejemplo de realización de un motor a diesel con la ayuda de dibujos. En éstos muestra: Fig. 1 una representación esquemática de un dispositivo para la alimentación con aire fresco de un motor de combustión interna turbocargado, Fig. 2 la sección de linea de gas fresco del dispositivo según la Fig. 1, Fig. 3 una imagen axonométrica de la sección de linea de gas fresco, vista desde el extremo de admisión, Fig. 4 una imagen axonométrica de la sección de linea de gas fresco, vista desde el extremo de escape, y Fig. 5, una imagen axonométrica de la sección de linea de gas fresco, vista desde arriba. Según la Fig. 1, el motor 2 a diesel turbocargado posee seis cilindros 3 en linea cuyas lineas 4 de succión están conectadas a una linea 5 colectora que posee una brida 7 de puerto donde se conecta una sección 8 de linea de gas fresco con su segundo puerto 9 para el escape. El primer puerto 10 de admisión es acoplado mediante una línea 11 con la abertura 12 de escape del enfriamiento 13 de aire de alimentación, cuya abertura 14 de admisión está acoplada mediante una línea 15 con la abertura 16 de escape del turbocompresor 17. A la abertura 18 de admisión del turbocompresor 17 se encuentra conectado un filtro 19 de aire con la línea 20. El turbocompresor 17 forma parte del turbocargador 22 de gas de escape, cuya turbina 23 de gas de escape está conectada con su abertura 24 de admisión a la abertura 25 de escape del tubo 26 colector de escape. El turbocompresor 17 y la turbina 23 de gas de escape están fijados en la flecha 21. Los cilindros 3 están conectados mediante una línea 27 de escape con la tubo 26 colector de escape. La abertura 28 de escape de la turbina 23 de gas de escape está acoplada al tubo 29 de escape. La alimentación con combustible de los cilindros 3 se realiza mediante una tobera 30 de inyección cuya regulación es realizada a través de la línea 31 de la primera salida 32 de la unidad 38 de control electrónico. En la entrada 37 de la unidad 38 de control electrónico se encuentra conectada la unidad 33 de control electrónico a través de la línea 36. La unidad 33 de control está provista de un órgano de accionamiento que está formado en este ejemplo de realización como pedal 35 de acelerador. La conexión 39 eléctrico de la unidad 38 de control electrónico está acoplada a través de la linea 40 colectora con la conexión 41 eléctrica de la sección 8 de linea de gas fresco. La sección 8 de linea de gas fresco posee un puerto 42 de aire comprimido que está conectado el puerto 44 de salida del depósito 45 de aire comprimido. El puerto 46 de alimentación del recipiente 45 de aire comprimido está conectado a través de la linea 47 con el puerto 48 de aire comprimido del compresor 49 de aire. En la linea 47 se encuentra instalado el regulador 50 de presión y el secador 51 de aire. El compresor 49 de aire posee un manguito 52 de succión que está provisto de un filtro 53 de aire. La flecha 54 del compresor 49 de aire está conectada mediante un accionamiento 55 de correa con la flecha 56 principal del motor a diesel turbocargado . En la Fig. 2 se representa detalladamente la sección 8 de linea de gas fresco, teniendo ésta un contorno tubular y poseyendo el primer puerto 10 y el segundo puerto 9, entre los cuales existe un interior 57 que posee una sección circular. El interior 57 está encerrado por la pared 58, en la que se aloja y por la que pasa la flecha 59 de una válvula 60 mariposa. La válvula 60 mariposa separa el interior 57 en dos partes, a saber, la cámara 61 de admisión que surge entre el primer puerto 10 y la válvula 60 mariposa, y la cámara 62 de salida que surge entre el segundo puerto 9 y la válvula 60 mariposa. La válvula mariposa posee una posición cerrada y una posición completamente abierta, y entre ellas posiciones arbitrarias que son ajustadas mediante giro de la flecha 59. El dispositivo 66 de ajuste está configurado, en este ejemplo de realización, como motor eléctrico y equipado con una entrada 74 de dispositivo de ajuste y una salida 65, que están conectadas correspondientemente con las conexiones de la linea 40 colectora de la unidad 38 de control electrónico. Mediante la entrada 74 de dispositivo de ajuste se alimenta el dispositivo 66 de ajuste con energía. De la salida 65 se toma la señal de la posición de la válvula 60 mariposa. En la pared 58 se encuentra una abertura 67 de admisión de aire comprimido entre el segundo puerto 9 y la válvula 60 mariposa, en la que se encuentra conectado el puerto 42 de aire comprimido que está equipado con un dispositivo 68 regulador cuantitativo. El dispositivo 68 regulador cuantitativo también posee una posición de cierre total. La entrada 69 de control eléctrico del dispositivo 68 regulador cuantitativo que posee una válvula 70 está conectada a la línea 40 colectora de la unidad 38 de control electrónico. De manera similar, la salida 71 del sensor 72 de presión está conectado a la linea 40 colectora de la unidad 38 de control electrónico, estando éste fijado en la pared 58, al igual como el medidor 73 de presión del sensor 72 de presión que se extiende hacia la cámara 62 de escape de la sección 8 de la linea de gas fresco y una salida 71 similar del sensor 72 de presión que está fijada en la pared 58, asi como el medidor 73 de presión del sensor 72 de presión que se extiende hacia la cámara 61 de admisión. El dispositivo 1 funciona de la siguiente manera: los cilindros del motor a diesel turbocargado son alimentados con gas fresco a través de las lineas 4 de succión, linea 5 colectora, sección 8 de linea de gas fresco, linea 11, enfriamiento 13 de aire de alimentación, linea 15, turbocompresor 17 y filtro 19 de aire, mientras las revoluciones por minuto sean constantes. Los gases de escape abandonan los cilindros 3 a través de las lineas 27 de escape, el tubo 26 colector de escape, la turbina 23 de gas de escape y el tubo 29 de escape. Cuando el operador aprieta rápidamente el pedal 35 de acelerador para que el par, respectivamente las revoluciones por minuto del motor deban incrementar rápidamente, entonces el motor 2 a diesel turbocargado requiere más combustible y más gas fresco. El combustible adicional es llevado a los cilindros 3, pero el incremento del volumen de gas fresco entregado por el turbocargador 22 de gas de escape sigue siendo insuficiente. También la presión de gas fresco es baja, que es medida constantemente por el medidor 73 de presión y que es comunicado por el sensor 72 de presión a la unidad 38 de control electrónico. En este estado de operación, la válvula 60 mariposa está completamente abierta. La unidad 38 de control electrónico determinará que la presión en el interior 57 no incrementa con suficiente velocidad y determina según el programa de control que se debe realizar una inyección adicional de aire. El programa de control tiene parámetros predeterminados acerca de las condiciones cuando debe iniciar la inyección de aire. En el principio se gira la válvula 60 mariposa en dirección de cerrar y se libera la inyección de aire comprimido del depósito 45 de aire comprimido a la cámara 62 de escape. También la duración de la inyección de aire es predeterminada por el programa de control, mismo que considera la diferencia de presión y la presión absoluta que han sido medidas por los medidores 73 de presión. Todo chofer profesional de carga a larga distancia o de autobuses tiene su propio estilo de manejar que exige valores promedios de aceleración, aprovecha determinados puntos de cambio en la transmisión cuyos parámetros pueden ser determinados, memorizados y procesados. Esto se realiza en el ordenador de la unidad 38 de control electrónico y se usa por el paquete de programas durante el lapso de la inyección de aire y el accionamiento de la válvula mariposa. La intención es impedir mediante el paquete de programas que el consumo de aire del depósito 45 llegue a ser tan fuerte que tenga un efecto negativo sobre la seguridad de freno, ya que el depósito 45 es parte de todo el sistema de aire comprimido cuya parte más importante, en cuanto a seguridad, es el sistema de frenos. No obstante, tampoco es admisible un cambio abrupto en el amplificador de aceleración. Esto se resuelve en principio porque la duración de inyección de aire y el accionamiento de la válvula mariposa es regulada de manera que se adopte a la frecuencia del requerimiento del operador por el paquete de programas de control. De esta manera se mantiene el consumo de aire comprimido dentro de determinados limites, pero sin un cambio abrupto en la duración de la inyección de aire. De esta manera se evita que el operador detecte en el amplificador de aceleración un cambio inesperado, es decir, una reducción. Símbolos de referencia 1 Disposición 2 Motor a diesel turbocargado 3 Cilindros 4 Línea de succión 5 Linea colectora 6 Bloque de cilindros 7 Brida de puerto 8 Sección de línea de gas fresco 9 Segundo puerto "escape" 10 Primer puerto de "admisión" 11 Línea 12 Abertura de escape 13 Enfriamiento de aire de alimentación 14 Abertura de admisión 15 Línea 16 Abertura de escape 17 Turbocompresor 18 Abertura de admisión 19 Filtro de aire 20 Línea 21 Flecha 22 Turbocargador de gas de escape 23 Turbina de gas de escape 24 Abertura de admisión 25 Abertura de escape 26 Tubo colector de escape 27 Línea de escape 28 Abertura de escape 29 Tubo de escape 30 Toberas de inyección 31 Linea 32 Salida 33 Unidad de control voluntario 34 Salida 35 Pedal de acelerador 36 Linea 37 Entrada 38 Unidad de control electrónico 39 Conexión 40 Linea colectora 41 Conexión 42 Puerto de aire comprimido 43 Linea 44 Puerto de escape 45 Depósito de aire comprimido 46 Puerto de alimentación 47 Linea 48 Puerto de aire comprimido 49 Compresor de aire 50 Regulador de presión 51 Secador de aire 52 Manguito de sección 53 Filtro de aire 54 Flecha 55 Accionamiento de correa 56 Flecha principal 57 Interior 58 Pared 59 Flecha 60 Válvula mariposa 61 Cámara de admisión 62 Cámara de escape 63 Sensor para detectar la posición 64 Superficie externa 65 Salida 66 Dispositivo de ajuste 67 Abertura de admisión de aire comprimido 68 Dispositivo regulador cuantitativo 69 Entrada de control eléctrico 70 Válvula 71 Salida 72 Sensor de presión 73 Medidor de presión 74 Entrada de dispositivo de ajuste

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para la alimentación de aire fresco de un motor de combustión interna con émbolo turbocargado comprendiendo una sección de linea de gas fresco a manera de un tubo de succión que posee una válvula mariposa ajustable y un primer puerto para la admisión, asi como un segundo puerto para el escape, estando acoplada la válvula mariposa para su ajuste a un dispositivo de ajuste y desembocando un puerto de aire comprimido entre la válvula mariposa y el segundo puerto mediante una abertura en el interior tubular, colaborando el puerto de aire comprimido con una válvula que comprende un dispositivo regulador cuantitativo teniendo una posición cerrada y unas posiciones abiertas arbitrarias y que puede controlarse mediante una entrada eléctrica que está conectada a la conexión de una unidad de control electrónico, estando accionado forzosamente el dispositivo de ajuste de la válvula mariposa por el dispositivo de control cuantitativo y/o la unidad de control electrónico de manera tal que una posición completamente cerrada del dispositivo regulador cuantitativo es asociado con una posición completamente abierta de la válvula mariposa, y que en la conexión de la unidad de control electrónico se encuentran conectados, por un lado, la salida del primer sensor de presión, cuyo medidor de presión está dispuesto en el interior tubular entre la válvula mariposa y el primer puerto, y por el otro la salida del segundo sensor de presión, cuyo medidor de presión está dispuesto en el interior tubular entre la válvula mariposa y el segundo puerto.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque en la unidad de control electrónico, la señal de requerimiento de par proviene de las siguientes fuentes: pedal de acelerador, regulación de resbalamiento motor, limitador automático de velocidad, programa de estabilización eléctrica, medios que comunican al sistema de control del motor una demanda externa de par.

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de ajuste está configurado teniendo un sensor de detección de posición para el accionamiento directo por la unidad de control electrónica.

4. Método para mejorar el comportamiento de aceleración y emisión de un motor de combustión interna con émbolo de vehículo, en particular de un motor a diesel turbocargado , proveyéndose en esto un dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes de un depósito de aire comprimido en que se acumula el aire comprimido para la inyección regulada por períodos en la sección de línea de gas fresca del cilindro de motor, caracterizado por las siguientes etapas de método: - detectar la señal de requerimiento de par y comunicar los datos a la unidad de control electrónica, - detectar los parámetros de motor y comunicar estos parámetros a la unidad de control electrónico, - detectar la presión de aire en el interior de la sección de linea de gas fresco entre el primer puerto y la válvula mariposa y comunicar el valor de presión a la unidad de control electrónico, asi como detectar la presión de aire en el interior de la linea de succión entre la válvula mariposa y el turbocompresor y comunicar los valores de presión a la unidad de control electrónico -procesar los datos y valores medidos precedentemente mencionados en la unidad de control electrónico para la producción de señales de salida de accionamiento para abrir/cerrar la válvula de aire comprimido de la inyección por períodos a la línea de succión y accionamiento simultáneo de la válvula mariposa al iniciar la inyección en dirección de cerrar y, al terminar la inyección, en dirección de abrir.

5. Método según la reivindicación 4, caracterizado por las siguientes etapas del método: detectar la frecuencia promedia de la intención del operador de una aceleración mediante el paquete de programas de la unidad de control, - regular la inyección de aire y el accionamiento de la válvula mariposa de manera que se adapte a la frecuencia promedia de la intención del operador para lograr que el consumo de aire se mantenga en limites definidos, pero sin cambio abrupto en la duración de la inyección de aire. RESUMEN La presente invención se relaciona con un dispositivo y un método para alimentar un motor (2) de combustión interna de émbolo turbocargado con aire fresco, poseyendo una sección (8) de linea de gas fresco como múltiple de admisión que posee una válvula (60) ajustable y un primer puerto (10) para la entrada del medio y un segundo puerto (9) para la salida del medio, previendo, entre los puertos referidos, en la pared (58) tubular una flecha (59), montada en forma pivotante, para la válvula (60) ajustable estando la válvula (60) acoplada a un dispositivo (66) de ajuste para fines de ajuste, y un puerto (42) de aire comprimido teniendo una abertura (67) que desemboca en el interior (57) tubular entre la válvula (60) y el segundo puerto (9), interactuando el puerto (42) de aire comprimido con un dispositivo (68) regulador cuantitativo que posee una válvula (70) teniendo una posición de bloqueo y un número discrecional de posiciones de aberturas, y pudiendo accionarse mediante una señal (69) eléctrica que es conectada con la terminal (39) de una unidad (38) de control electrónico, activándose forzosamente el dispositivo (66) de ajuste de la válvula (60) por el dispositivo (68) regulador cuantitativo y/o la unidad (38) de control eléctrico, de manera tal que a la posición completamente abierta de la válvula (60) es asignada una posición completamente bloqueada del dispositivo (68) regulador cuantitativo.