ES2336698T3 - Procedimiento y dispositivo para monitorizar un dispsoitivo de inyeccion de un motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para monitorizar un dispositivo de inyección (5) de un motor de combustión interna, en el que se identifican un funcionamiento mecánico incorrecto y un funcionamiento eléctrico incorrecto de un dispositivo de inyección por medio de la evaluación de señales de una identificación de fallos de combustión, y según el cual se pone en marcha una reacción de fallo en dependencia del funcionamiento incorrecto identificado, caracterizado porque, cuando se identifique un fallo de combustión de uno solo de los cilindros y un descenso de la presión del combustible por debajo de un valor de umbral, se identifica un funcionamiento mecánico incorrecto del dispositivo de inyección, y porque, cuando se producen fallos de combustión de todos los cilindros (110), que están asignados a un banco de etapas finales del dispositivo de inyección (5), y un descenso de la presión del combustible por debajo de un valor de umbral (SW), se identifica un funcionamiento eléctrico incorrecto del dispositivo de inyección (5).
Description
Procedimiento y dispositivo para monitorizar un
dispositivo de inyección de un motor de combustión interna.
La invención se refiere, en primer lugar, a un
procedimiento para la explotación de un dispositivo de inyección de
un motor de combustión interna, del tipo correspondiente al de la
reivindicación independiente. La invención se refiere, así mismo, a
un dispositivo así como a un programa de ordenador para llevar a
cabo el procedimiento de conformidad con la invención.
Se conoce por la publicación DE 199 08 352 A1 un
procedimiento para la monitorización de un dispositivo de inyección
de un motor de combustión interna, en el cual se identifican un
funcionamiento mecánico incorrecto y un funcionamiento eléctrico
incorrecto de un dispositivo de inyección por medio de la evaluación
de señales de una identificación de fallos de combustión, y en el
que se aplica una reacción de fallo en dependencia con el
funcionamiento incorrecto identificado.
En el estado de la técnica se conocen,
básicamente, válvulas de inyección para una inyección directa de
combustible a alta presión así como, también, a baja presión. De
manera especial, se conocen también aquellas válvulas de inyección,
en las cuales es posible la dosificación de la cantidad de
combustible, que debe ser inyectada en las cámaras de combustión
del motor de combustión interna, no solamente por medio de la
duración de la apertura de la válvula sino, también, por medio de
la variación de la carrera de la aguja de la tobera de la válvula
de inyección. Las válvulas de inyección están realizadas, de manera
típica, en forma de válvulas magnéticas o en forma de válvulas
piezoeléctricas.
Las válvulas de inyección miden la masa del
combustible que debe ser inyectada en el cilindro, que se requiere
para una combustión limpia y eficiente en el motor. La activación de
las válvulas de inyección se lleva a cabo, de manera típica, por
medio de una etapa final de potencia, poniéndose en marcha la
inyección, de manera preferente, a través de un denominado
conmutador del lado de baja (low-side) de la etapa
final.
La etapa final es monitorizada durante el
funcionamiento de tal manera, que pueden ser descubiertos
cortocircuitos de conformidad con la tensión de la batería y de
conformidad con la masa de la etapa final y de tal manera, que
puede reaccionarse a los mismos.
Por otra parte, se conoce también la
monitorización de los fallos del programa de ordenador y del equipo
físico, por ejemplo, en un aparato de mando.
Se conoce ya, por la publicación DE 103 05 178
A1, un procedimiento para la explotación de una válvula de
inyección de un motor de combustión interna, en el cual se
identifican válvulas de inyección ensuciadas por medio de la
monitorización de un funcionamiento adecuado del motor de combustión
interna y se aplican medidas de limpieza adecuadas. Para llevar a
cabo la verificación de la forma de funcionamiento adecuada, se
monitoriza, por un lado, la presión en un depósito de combustible
y, por otro lado, se monitorizan los cilindros con respecto a los
fallos de combustión. Por otra parte, se controla el comportamiento
del momento de rotación y se verifica por medio de un engrasado
específico y al mismo tiempo por medio de una monitorización del
valor Lambda, si las válvulas de inyección funcionan de manera
perfecta. Cuando se produce la identificación de un ensuciamiento
son aplicadas medidas para llevar a cabo la limpieza de la válvula
de inyección.
El procedimiento, de conformidad con la
invención, para la explotación de un dispositivo de inyección tiene,
por el contrario, la ventaja de que pueden ser identificadas, al
menos, dos funcionamientos incorrectos de un dispositivo de
inyección por medio de la evaluación de señales de una
identificación de fallos de combustión de tal manera que, de manera
ventajosa, pueden ponerse en marcha reacciones de fallo adecuadas en
dependencia del funcionamiento incorrecto identificado. Esto tiene
la ventaja especial de que, por ejemplo, en el caso de que se
presente un fallo eléctrico en el dispositivo de inyección, pueden
evitarse intentos de limpieza en una válvula de inyección.
Por otra parte se ha previsto, de manera
ventajosa, un dispositivo de monitorización de un dispositivo de
inyección (5) de un motor de combustión interna, en el cual un medio
de captación lleva a cabo la captación de señales de una
identificación de fallos de combustión, identificando el dispositivo
de monitorización, al menos, dos funcionamientos incorrectos del
dispositivo de inyección, por medio de la evaluación de las señales
de la identificación de fallos de combustión, y se ha previsto que
el dispositivo de monitorización aplique una reacción de fallo en
dependencia del funcionamiento incorrecto identificado.
Se ha previsto llevar a cabo, por medio de la
evaluación de una presión del combustible, la verificación de si se
presenta un funcionamiento incorrecto del dispositivo de inyección.
De este modo se asegura, de manera ventajosa, que únicamente se
sean aplicadas reacciones de fallo cuando una evaluación adicional,
independiente de la identificación de fallos de combustión,
identifique también un funcionamiento incorrecto del dispositivo de
inyección. De este modo se aumenta, de manera ventajosa, la
seguridad de la identificación de los fallos.
De conformidad con la invención se ha previsto
que, cuando se identifique un fallo de combustión de un cilindro y
una disminución de la presión del combustible por debajo de un valor
de umbral, se identifique un funcionamiento mecánico incorrecto del
dispositivo de inyección. De este modo pueden ser aplicadas
únicamente, de manera ventajosa, reacciones de fallo que sean
adecuadas para eliminar los fallos mecánicos.
Cuando se produzca un fallo de combustión de los
cilindros, que estén asignados con un banco de etapas finales del
dispositivo de inyección y una disminución de la presión del
combustible por debajo de un valor de umbral, se identifica un
funcionamiento eléctrico incorrecto del dispositivo de inyección.
Esto tiene la ventaja de que pueden ser aplicadas medidas
específicas que sean adecuadas para eliminar el fallo eléctrico del
dispositivo de inyección.
Por medio de las medidas indicadas en las
reivindicaciones dependientes son posibles desarrollos ventajosos y
mejoras del procedimiento, que ha sido indicado en la reivindicación
principal.
Por otra parte, es ventajoso que, cuando sea
identificado un fallo eléctrico, se verifique, adicionalmente, una
etapa final (45), que activa a las válvulas de inyección (40), con
respecto a fallos eléctricos. Esto permite, de manera ventajosa,
delimitar aún más el origen del funcionamiento eléctrico incorrecto
y permite poner en marcha reacciones de fallo específicas.
De manera especial, es ventajoso que se haga
funcionar al motor de combustión interna según una forma de
funcionamiento de marcha de emergencia en dependencia del
funcionamiento incorrecto como reacción de fallo.
Por otra parte, es ventajoso llevar a cabo esta
forma de proceder, de conformidad con la invención, en un
procedimiento y en un producto de programa de ordenador.
Otras características, posibilidades de
aplicación y ventajas de la invención se desprenden de la
descripción que sigue de ejemplos de realización de la invención,
que se han representado en los dibujos.
Se muestra:
en la figura 1 de manera esquemática, un motor
de combustión interna con un dispositivo de inyección,
en la figura 2 de manera esquemática, un
circuito de etapa final para dos válvulas de inyección,
en la figura 3 de manera esquemática, un
diagrama de flujos de un procedimiento de conformidad con la
invención,
en la figura 4 de manera esquemática, un
dispositivo de conformidad con la invención.
La invención está basada en el razonamiento de
llevar a cabo la verificación de un dispositivo de inyección de un
motor de combustión interna, tanto en lo que se refiere al
funcionamiento mecánica así como, también, en lo que se refiere al
funcionamiento eléctrico y, cuando se presenten funcionamientos
incorrectos del dispositivo de inyección, llevar a cabo la puesta
en marcha de una reacción de fallo específica del fallo o bien de
medidas auxiliares.
La invención es adecuada tanto para los sistemas
de inyección de combustible a baja presión así como, también, para
los sistemas de inyección de combustible a alta presión,
independientemente de las realizaciones indicadas en los ejemplos
de realización.
En la figura 1 se ha mostrado, de manera
esquemática, un motor de combustión interna 1, con varios cilindros,
con un dispositivo de inyección 5, habiéndose representado, a
título de ejemplo, cuatro válvulas de inyección 40 y uno de los
cilindros 110. El dispositivo de inyección 5 comprende una primera
bomba de combustible y una segunda bomba de combustible 10, 20, un
acumulador de presión 30, válvulas de inyección 40, una etapa final
45, un tanque de combustible 50 y un sensor de la presión 60. La
primera bomba de combustible 10 bombea combustible desde un tanque
de combustible 50 en el sentido dirigido hacia una segunda bomba de
combustible 20. La primera bomba de combustible 10 es adecuada para
generar una baja presión. La segunda bomba de combustible 20
transporta el combustible hasta un acumulador de presión 30 y
aumenta la baja presión, proporcionada por la primera bomba de
combustible 10, hasta una presión elevada. El acumulador de presión
30, que se denomina frecuentemente también como acumulador de
combustible, conducto o conducto común (rail o common rail), está
conectado, a su vez, con cuatro válvulas de inyección 40. A través
de un sensor de la presión 60 se monitoriza, al menos, la presión
en el acumulador de presión 30.
A título de ejemplo, se ha mostrado una de las
cuatro válvulas de inyección 40 en conexión con un cilindro 110 del
motor de combustión interna 1. En el cilindro 110 está dispuesto, de
forma desplazable, un pistón 120. El cilindro presenta una cámara
de combustión 100, que está delimitada, entre otras cosas, por el
pistón 120, por una válvula de entrada 150, por una válvula de
salida 160. Así mismo, pueden estar previstas también varias
válvulas de entrada y/o varias válvulas de salida 150, 160. En la
zona de las válvulas de entrada y de salida 150, 160 penetran en la
cámara de combustión 100 una válvula de inyección 40 y una bujía de
encendido 200. Las válvulas de inyección 40 posibilitan una
introducción directa de combustible en la cámara de combustión 100
y son activadas por la etapa final 45. El combustible puede ser
encendido en la cámara de combustión 100 por medio de la bujía de
encendido 200. Por otra parte, un tubo de aspiración 155 conduce
preferentemente aire hasta la válvula de entrada 150 y el aire
llega hasta la cámara de combustión 110 por medio de la apertura de
la válvula de entrada 150. Por medio de la apertura de la válvula de
salida 160 se conducen preferentemente los gases de escape hasta un
tubo para los gases de escape
165.
165.
La figura 2 muestra, de manera esquemática, como
parte integrante de una etapa final 45, un circuito de un banco de
etapas finales para dos válvulas de inyección EV1, 2 como miembros
de regulación, que se han representado en el presente ejemplo, de
manera simbólica, como resistencias. Evidentemente pueden estar
previstos también miembros de regulación capacitivos o inductivos,
que estén realizados, por ejemplo, en forma de válvula
piezoeléctrica o de válvula magnética.
Ambos miembros de regulación EV1, 2 están
conectados, respectivamente, con una conexión en el denominado lado
de alta (higside) a través de un elemento de conmutación del lado de
alta HSL con un conducto de alimentación. En el otro lado de la
conexión de los miembros de regulación EV1, 2, el denominado lado de
baja (lowside), la conexión del primer miembro de regulación EV1
está conectada con un primer elemento de conmutación del lado de
baja GLS1 y la conexión del segundo miembro de regulación EV2 está
conectada con un segundo elemento de conmutación del lado de baja
GLS2, conmutando los dos elementos de conmutación GLS1, GLS2 a los
dos miembros de regulación EV1, 2 con una alimentación común del
lado de baja.
La figura 3 muestra, de manera esquemática, un
diagrama de flujos de un procedimiento de conformidad con la
invención.
En una primera etapa 510 se verifica si pueden
ser identificados fallos de combustión. Cuando no se observen
fallos de combustión se supondrá que no está abierta de manera
permanente ninguna de las válvulas de inyección y se concluirá la
verificación en la etapa "ausencia de fallos" 700.
En el caso en que se hubieran identificado
fallos de combustión, se verifica en una segunda etapa 520, si la
presión del combustible p ha descendido por debajo de un valor de
umbral. En el caso en que la presión del combustible se encuentre
por encima del valor de umbral, se supondrá que, a pesar de los
fallos de combustión, no está abierta de manera permanente ninguna
de las válvula de inyección y se concluye la verificación adicional
en la etapa "ausencia de fallos" 700.
Cuando se haya descendido por debajo del valor
del umbral, se verifica en una tercera etapa y en una cuarta etapa
530, 540, si los fallos de combustión se presenta únicamente en un
cilindro o si se presentan en todos los cilindros de un banco de
etapas finales.
Cuando se presenten los fallos de combustión
únicamente en un cilindro, se supondrá que la válvula de inyección
del cilindro correspondiente está abierta de manera permanente como
consecuencia de un funcionamiento mecánico incorrecto. Se deriva a
la etapa "fallo mecánico" 620.
Cuando se observen fallos de combustión en todos
los cilindros, que están asignados a un banco de etapas finales, se
supondrá que las válvulas de inyección de este banco de cilindros
están abiertas de manera permanente como consecuencia de un
funcionamiento eléctrico incorrecto. Se deriva a la etapa "fallo
eléctrico" 610.
En otras etapas del procedimiento, que no han
sido mostradas, pueden ponerse en marcha ahora reacciones de fallo
adecuadas a partir de los funcionamientos incorrectos
identificados.
La invención se basa en el razonamiento de que,
en el caso en que una válvula de inyección 40 esté abierta de
manera permanente, es inyectada una cantidad de combustible muy
grande desde el acumulador de combustible 30 en una cámara de
combustión de un cilindro del motor de combustión interna. Esto
tiene los siguientes efectos:
La masa de combustible, que fluye a través de
una válvula de inyección, que está abierta de manera permanente,
hace que la bomba de combustible ya no sea capaz de mantener
constante la presión en el acumulador de presión. La presión del
combustible desciende en el acumulador de combustible. Para un
sistema dado puede prefijarse ahora un valor de umbral para la
presión del combustible, por debajo del cual descienda la presión
del combustible de manera típica cuando una válvula de inyección
esté abierta de manera permanente. Por consiguiente, un descenso
por debajo de un valor de umbral de este tipo debe ser evaluado como
una característica de fallo para una válvula de inyección abierta
de manera permanente.
Por otra parte, como consecuencia de que la masa
de combustible inyectada en el cilindro correspondiente es
demasiado grande, ya no se forma una mezcla que pueda ser quemada,
la combustión queda detenida, por consiguiente se producen los
denominados fallos de combustión. Estos fallos de combustión son
identificados por una identificación de los fallos de combustión.
Por consiguiente, los fallos de combustión son una característica
necesaria cuando se presente una válvula de inyección abierta de
manera permanente.
Cuando se observen tanto fallos de combustión
así como, también, reducciones de la presión, se supondrá que la
válvula de inyección está abierta de manera permanente. En este
caso, puede distinguirse además si está presente un fallo mecánico
o un fallo eléctrico del dispositivo de inyección.
En el caso de un funcionamiento mecánico
incorrecto del dispositivo de inyección, es decir cuando, por
ejemplo, se queda pegada la aguja de la válvula como consecuencia
de las suciedades, se inyectará combustible de manera permanente en
este cilindro, trabajando normalmente los cilindros restantes. Por
consiguiente los fallos de combustión únicamente se observan en
este cilindro.
Cuando se presente un funcionamiento eléctrico
incorrecto del dispositivo de inyección, por ejemplo como
consecuencia de una señal errónea de activación de la etapa final,
esto conduce a fallos de combustión en todos los cilindros, que
están asignados al banco de etapas finales averiadas. Por
consiguiente, en el caso de un motor de combustión interna, con
cuatro cilindros, quedan fueran de servicio, de manera típica, dos
cilindros. Si, por ejemplo, el primer elemento de regulación,
mostrado en la figura 2, o bien el actor 1 de la válvula de
inyección presenta en el lado de baja un cortocircuito a masa,
estará abierto de manera permanente el primer actor 1 de la válvula
de inyección. Puesto que, sin embargo, toda la corriente fluye a
través del primer actor 1 de la válvula de inyección, no está
disponible para el segundo actor 2 de la válvula de inyección
ninguna corriente para llevar a cabo la apertura de la válvula, la
segunda válvula de inyección permanece cerrada. Por consiguiente, se
presentan fallos de combustión en uno de dichos cilindros como
consecuencia de que la cantidad de combustible es demasiado grande
y en el otro de los cilindros como consecuencia de una carencia de
combustible.
De este modo, es posible identificar ya posibles
funcionamientos incorrectos eléctricos o mecánicos del dispositivo
de inyección simplemente por medio de la evaluación de las señales
de la identificación de los fallos de combustión. Con la evaluación
de la presión del combustible se verifica si los fallos de
combustión del motor de combustión interna son provocados por un
funcionamiento incorrecto del dispositivo de inyección o si, en caso
dado, tienen otro origen.
Tomando como base el funcionamiento incorrecto
identificado pueden ponerse en marcha ahora reacciones de fallo
adecuadas. Si se presenta, por ejemplo, un funcionamiento mecánico
incorrecto, podrá intentarse barrer la válvula de inyección con
combustible o bien desprenderla mecánicamente, por medio de la
activación específica de la válvula de inyección.
En el caso en que se identifique un
funcionamiento eléctrico incorrecto, puede estar previsto, por
ejemplo, en otras etapas de verificación, delimitar aún más el
fallo eléctrico y, en caso dado, tomar otras medidas según sea el
fallo eléctrico.
De manera especial, puede estar previsto, en el
caso en que se identifique un fallo, la puesta en marcha de medidas
de funcionamiento de emergencia adaptadas, modificándose, por
ejemplo, los tipos de funcionamiento del motor de combustión
interna o adaptándose los parámetros de la inyección. A título de
ejemplo, puede estar prevista como medida de emergencia la
desconexión del banco de etapas finales averiado cuando se
identifique un fallo eléctrico. Sin embargo pueden imaginarse
también otras medias de emergencia.
La figura 4 muestra un ejemplo de realización de
un dispositivo de monitorización 400, de conformidad con la
invención, de un dispositivo de inyección 5. En el ejemplo
representado, un medio de captación 420 constituye parte integrante
del dispositivo 400 de conformidad con la invención. Se ha
representado, de manera esquemática, un acumulador de presión 30,
que se encuentra en conexión con una válvula de inyección 40. En
este caso, la válvula de inyección 40 penetra en un cilindro 110
del motor de combustión interna. Por medio de una captación de la
presión 320 se capta, con ayuda de un sensor de la presión 60, una
presión del combustible p en el acumulador de combustible 30. Por
otra parte, está conectada con el cilindro 110 una identificación de
los fallos de combustión 310. Las señales de la captación de la
presión 320 y de la identificación de los fallos de combustión 310
son retransmitidas al medio de captación 420. El dispositivo de
monitorización 400 evalúa las señales captadas y pone en marcha, en
caso dado, reacciones de fallo adecuadas en dependencia del
funcionamiento incorrecto identificado.
En otra configuración puede estar previsto
también el montaje del dispositivo de monitorización 400, de
conformidad con la invención, como parte integrante de un equipo
para el control del motor, de manera especial, también pueden ser
parte integrante de un equipo para el control del motor la captación
de la presión 320 y la identificación de los fallos de combustión
310. Evidentemente pueden imaginarse también otras
combinaciones.
Claims (6)
1. Procedimiento para monitorizar un dispositivo
de inyección (5) de un motor de combustión interna,
en el que se identifican un funcionamiento
mecánico incorrecto y un funcionamiento eléctrico incorrecto de un
dispositivo de inyección por medio de la evaluación de señales de
una identificación de fallos de combustión,
y según el cual se pone en marcha una reacción
de fallo en dependencia del funcionamiento incorrecto
identificado,
caracterizado
porque, cuando se identifique un fallo de
combustión de uno solo de los cilindros y un descenso de la presión
del combustible por debajo de un valor de umbral, se identifica un
funcionamiento mecánico incorrecto del dispositivo de inyección,
y
porque, cuando se producen fallos de combustión
de todos los cilindros (110), que están asignados a un banco de
etapas finales del dispositivo de inyección (5), y un descenso de la
presión del combustible por debajo de un valor de umbral (SW), se
identifica un funcionamiento eléctrico incorrecto del dispositivo
de inyección (5).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se verifica por medio de la evaluación
de una presión del combustible, si está presente un funcionamiento
incorrecto del dispositivo de inyección.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque cuando se identifica un fallo eléctrico
se verifica, además, la presencia de fallos eléctricos en una etapa
final (45), que activa a las válvulas de inyección (40).
4. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se hace
trabajar al motor de combustión interna según un tipo de
funcionamiento de marcha de emergencia en dependencia con el
funcionamiento incorrecto, como reacción de fallo.
5. Dispositivo de monitorización de un
dispositivo de inyección (5) de un motor de combustión interna, en
el cual un medio de captación capta señales de una identificación de
fallos de combustión, identificando el dispositivo de
monitorización un funcionamiento mecánico incorrecto y un
funcionamiento eléctrico incorrecto de un dispositivo de inyección,
por medio de la evaluación de las señales de la identificación de
los fallos de combustión, y el dispositivo de monitorización pone
en marcha una reacción de fallo en dependencia del funcionamiento
incorrecto identificado,
caracterizado
porque el dispositivo de monitorización
identifica un funcionamiento mecánico incorrecto del dispositivo de
inyección cuando se produce la identificación de fallos de
combustión en uno solo de los cilindros y un descenso de la presión
del combustible por debajo de un valor de umbral, y
porque el dispositivo de monitorización
identifica un funcionamiento eléctrico incorrecto del dispositivo
de inyección (5) cuando se producen fallos de combustión de todos
los cilindros (110), que están asignados a un banco de etapas
finales del dispositivo de inyección (5), y un descenso de la
presión del combustible por debajo de un valor de umbral (SW).
6. Producto de programa de ordenador con código
del programa, que está almacenado en un soporte, que puede ser
leído mecánicamente, para llevar a cabo el procedimiento según una
de las reivindicaciones 1 a 4, cuando el programa sea ejecutado en
un ordenador o en un equipo de control.
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