ES2292095T3 - Dispositivo para controlar el flujo de aire a un motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Un elemento (1) para controlar el flujo de aire a un motor de combustión interna de un vehículo de motor, incluyendo el elemento un cuerpo estrangulado (2) que tiene una válvula estranguladora (7) para regular el flujo de aire a dicho motor a una orden; el cuerpo estrangulado (2) está diseñado para alojar una unidad electrónica central de control (3) incluyendo un módulo de control del sistema de seguridad (29), que recibe una señal de control conteniendo un código de identidad de un usuario de dicho vehículo de motor, determina si dicho código de identidad es conforme a una condición de autorización predeterminada, y consiguientemente ordena que se habilite o inhabilite el encendido del motor de dicho vehículo de motor; dicha unidad electrónica central de control (3) incluye un módulo de control de motor (28) para realizar un número de funciones de control principales del motor; caracterizándose dicho elemento (1) porque una unidad de control auxiliar (26) para permitir que medios indicadores luminosos (27) indiquen la inhabilitación de dicho encendido del motor; y medios inhabilitantes (35) que, al ser inhabilitado el encendido, inhabilitan temporalmente dicho módulo de control de motor (28) y dicho módulo de control del sistema de seguridad (29) para poner la unidad electrónica central de control (3) en una condición de bajo consumo de energía eléctrica, y al mismo tiempo permiten que la unidad de control auxiliar (26) permita que dichos medios indicadores luminosos (27) indiquen que el encendido del motor está inhabilitado.
Description
Dispositivo para controlar el flujo de aire a un
motor de combustión interna.
La presente invención se refiere a un elemento
para controlar el flujo de aire a un motor de combustión interna de
un vehículo de motor.
Como es conocido, los vehículos de motor de
última generación, tales como scooters, ciclomotores, etc, están
equipados con una unidad electrónica central de control para
controlar el motor en base a un número de señales de orden de
usuario y como una función de información y un número de cantidades
medidas por un número de sensores en el vehículo; y un sistema de
seguridad, denominado generalmente un "inmovilizador", que
ordena que la unidad electrónica central de control inhabilite el
encendido del motor para evitar el robo del vehículo.
El sistema de seguridad incluye típicamente un
transpondor integrado en la llave de encendido del vehículo y
conteniendo un código de identidad predeterminado; una unidad de
lectura de código de identidad; y un módulo de control, que recibe
el código de identidad de la unidad de lectura, y consiguientemente
genera una señal de control que autoriza o evita el encendido del
motor por la unidad electrónica central de control.
Cuando el usuario activa el sistema de
seguridad, por ejemplo sacando la llave del circuito de encendido,
el módulo de control genera la señal de control para evitar el
encendido del motor por la unidad electrónica central de control,
y, al mismo tiempo, activa la unidad central de control para
encender una pantalla de LEDs para mostrar que el sistema de
seguridad está activado. En esta condición, aunque se reduce su
actividad de procesado, ocupándose sustancialmente de encender y
controlar los LEDs, la unidad electrónica central de control
todavía permanece activa, y así consume una cantidad excesiva de
electricidad cuando la condición de inhabilitación, es decir, la
activación del sistema de seguridad, se prolonga más allá de un
intervalo de tiempo dado. De hecho, la unidad electrónica central
de control incluye típicamente un microprocesador que, aunque está
diseñado para realizar un número sumamente alto de operaciones de
orden, diagnóstico, y control del motor, consume una gran cantidad
de electricidad en la condición de inhabilitación del encendido, en
la que la unidad electrónica central de control realiza únicamente
la iluminación de los LEDs indicadores.
Como también se conoce, en los últimos años, ha
surgido la demanda de aumentar la integración de las piezas
mecánicas y los componentes electrónicos de los vehículos de motor
para simplificar y acelerar el montaje de las piezas componentes,
por una parte, y para reducir el costo global del vehículo, por la
otra. Para ello, se ha propuesto integrar la unidad electrónica
central de control anterior, diseñada únicamente para realizar las
funciones de control principales del motor, en el elemento de
control del aire, es decir, el cuerpo estrangulado, del vehículo, y
conectar la unidad electrónica central de control por buses de
comunicación externos a los varios dispositivos electrónicos
situados fuera del cuerpo estrangulado e incluyendo típicamente los
sensores de medición y el módulo de control que realizan la función
del inmovilizador.
A pesar de la efectividad de la solución
anterior, el grado de integración de los componentes
eléctricos-mecánicos del vehículo todavía es bajo,
en comparación con los requisitos de los sistemas actuales de
fabricación de vehículos.
US-2004/094121 se refiere a una
caja de válvula estranguladora que tiene un agujero estrangulador
continuo para una válvula estranguladora que está dispuesta en un
eje de válvula estranguladora, y un alojamiento que tiene una
cubierta de alojamiento y un cuerpo de alojamiento. Un mecanismo de
accionamiento eléctrico y un primer mecanismo electrónico para el
accionamiento están dispuestos en el alojamiento, para desplazar el
eje de la válvula estranguladora.
EP-1143129 se refiere a un
aparato de control de válvula estranguladora provisto de un sensor
de estrangulador que tiene los problemas de baja posibilidad y
tiene una duración de servicio larga, por lo que se puede obtener
una salida exacta de un grado de abertura del estrangulador.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención
es proporcionar un elemento para controlar el flujo de aire a un
motor de combustión interna de un vehículo de motor, que está
diseñado para alojar una unidad electrónica central de control que
realiza las funciones de control principales convencionales del
motor y la función de inmovilizador, y que al mismo tiempo reduce
el consumo de electricidad en la condición de inhabilitación del
encendido del motor, con el fin de permitir una activación
prolongada del sistema de seguridad.
Según la presente invención, se facilita un
elemento para controlar el flujo de aire a un motor de combustión
interna de un vehículo de motor, según la reivindicación 1 y
preferiblemente en cualquiera de las reivindicaciones siguientes
que dependen directa o indirectamente de la reivindicación 1.
Una realización no limitadora de la presente
invención se describirá a modo de ejemplo con referencia a los
dibujos acompañantes, en los que:
La figura 1 representa una vista en perspectiva
despiezada de un elemento para controlar el flujo de aire a un
motor de combustión interna de un vehículo de motor.
La figura 2 representa una vista en sección
lateral del elemento de control del flujo de aire de la figura
1.
La figura 3 representa un diagrama de bloques de
la unidad electrónica central de control integrada en el cuerpo
estrangulado del elemento de control del flujo de aire de la figura
1.
Con referencia a las figuras 1 y 2, el número 1
indica en conjunto un elemento para controlar el flujo de aire a un
motor de combustión interna (no representado) de un vehículo de
motor, tal como un motor monocilindro de cuatro tiempos.
El elemento 1 incluye sustancialmente un cuerpo
estrangulado 2 para suministrar un fluido de soporte de combustión
(aire) al motor; y una unidad electrónica central de control 3
(representada esquemáticamente por una línea de trazos en la figura
1) integrada en el cuerpo estrangulado 2, y que, además de las
operaciones principales de las funciones de encendido/aparado,
diagnóstico y control del motor, también realiza operaciones de
seguridad, es decir, inhabilita el encendido del motor, como parte
de la función inmovilizadora.
El cuerpo estrangulado 2 incluye una caja
preferiblemente metálica 4, incluyendo a su vez un conducto de
alimentación 5, en el que fluye un fluido de soporte de combustión
que fluye a lo largo de un colector de admisión (no representado)
del motor, y una cavidad 6 situada encima del conducto 5 y
conformada para alojar la unidad electrónica central de control
3.
Con referencia a la figura 2, el cuerpo
estrangulado 2 también incluye una válvula estranguladora 7 alojada
de forma móvil dentro del conducto de alimentación 5 para regular el
flujo de fluido de soporte de la combustión como una función de su
posición dentro del conducto 5; y un dispositivo de accionamiento 8
para mover selectivamente la válvula estranguladora 7 para
controlar el flujo de fluido de soporte de la combustión. Más
específicamente, el conducto 5 se extiende coaxialmente con un eje
10; y la válvula estranguladora 7 está montada en un eje 11, que se
extiende coaxialmente con un eje 12 coplanar con y perpendicular al
eje 10, y está montada a través de la pared lateral de conducto 5
de modo que un extremo sobresalga parcialmente dentro de la cavidad
6. El eje 11 está montado para girar, y así hacer girar la válvula
estranguladora 7, alrededor del eje 12.
Con referencia a las figuras 1 y 2, el cuerpo
estrangulado 2 también incluye un circuito de derivación (no
representado) conectado al conducto de alimentación 5 y formado en
el cuerpo de caja 4, debajo de la cavidad 6 y al lado del conducto
5; y un motor eléctrico 14 alojado dentro de un asiento 15 formado
en el cuerpo de caja 4, debajo de la cavidad 6, y que regula el
flujo de aire al circuito de derivación.
En el ejemplo representado, el motor eléctrico
14 es un motor de paso controlado por la unidad electrónica central
de control 3 y que tiene una caja exterior sustancialmente
cilíndrica; y un asiento 15 tiene forma sustancialmente
complementaria a la carcasa exterior del motor 14, con el fin de
alojar el motor.
Con referencia a la figura 1, la cavidad 6
formada en el cuerpo de caja 4 es sustancialmente rectangular, y se
abre en la parte superior para permitir la introducción del motor
eléctrico 14 dentro del asiento 15.
El cuerpo estrangulado 2 también incluye una
cubierta 16 que encaja sobre la caja 4 para sellar la cavidad 6 y
define, con la cavidad 6, una caja completamente cerrada que aloja
la unidad electrónica central de control 3.
En el ejemplo representado, la cubierta 16 se
hace preferiblemente del mismo material que la caja 4, es
sustancialmente de la misma forma que la cavidad 6, y está fijada
firmemente a la caja 4 por un sistema de sujeción conocido
incluyendo, por ejemplo, varios tornillos o pernos o similares.
En el ejemplo representado en los dibujos
acompañantes, la unidad electrónica central de control 3 incluye
varios circuitos electrónicos (descritos con detalle más adelante)
apropiadamente fijados (integrados o moldeados) en una chapa rígida
de soporte 17 hecha de material aislante y que está montada
firmemente en la cubierta 16 de modo que, cuando la cubierta esté
fijada a la caja 4, la chapa 17 y por lo tanto la unidad electrónica
central de control 3 estén alojadas dentro de la cavidad 6.
La chapa 17 está diseñada para soportar, en su
superficie exterior que mira en dirección contraria a la cubierta
16, un módulo de conexión 18 que, en la práctica, está conectado
eléctricamente a un módulo de conexión 19 del motor eléctrico 14
para suministrar al motor eléctrico 14 las señales de accionamiento
generadas por la unidad electrónica central de control 3 para
indicar la posición abierta del circuito de derivación.
Con referencia a la figura 1, en su superficie
exterior, la chapa 17 también tiene un módulo de conexión 22 que,
cuando la chapa 17 se aloja dentro de la cavidad 6, encaja dentro de
un agujero 20, formado en la pared inferior de la cavidad 6 mirando
al conducto 5, de manera que sobresalga hacia fuera de la pared
inferior, y está conectado a un módulo de conexión externo (no
representado) conectado a su vez por líneas de comunicación
bidireccionales a los varios sensores y dispositivos electrónicos en
el vehículo.
Con referencia a las figuras 1 y 2, el elemento
1 también incluye un sensor de posición 21 alojado dentro de la
cavidad 6 y montado en el extremo del eje 11 de la válvula
estranguladora 7 para suministrar, instante a instante, una señal
que indica la posición angular de la válvula 7.
Más específicamente, el sensor de posición 21 es
un sensor inductivo "sin contacto" incluyendo una porción
móvil 21a montada en el eje 11 de la válvula estranguladora 7 para
girar con la válvula alrededor del eje 12; y una porción fija 21b
(representada por la línea de trazos en la figura 1) fijada a la
chapa 17 de modo que mire al extremo libre de la porción móvil 21a,
enfrente del extremo montado en el eje 11, cuando la chapa 17 se
aloje dentro de la cavidad 6.
En el ejemplo representado, la porción móvil 21a
se define por un rotor magnético, y la porción fija 21b se define
por un estator, definido a su vez por una bobina preferiblemente
plana moldeada sobre la chapa 17 en una posición que mira
sustancialmente, espaciada de, y coaxial con el rotor, para detectar
las variaciones en campo magnético producido por la rotación del
rotor magnético, y así generar una señal relacionada con el ángulo
de rotación de válvula estranguladora 7.
Con referencia a la figura 3, la unidad
electrónica central de control 3 incluye sustancialmente una unidad
principal 25 para realizar las operaciones de control y diagnóstico
del motor y la función inmovilizadora; y una unidad auxiliar 26
para controlar un número de dispositivos indicadores luminosos,
incluyendo preferiblemente al menos un LED 27, para indicar una
condición de inhabilitación de encendido, es decir, que el sistema
de seguridad es activado.
Más específicamente, la unidad principal 25
incluye un módulo de control de motor 28 para realizar las
operaciones encendido, apagado, control, y diagnóstico del motor; y
un módulo de control del sistema de seguridad 29 que recibe
información de control de un dispositivo externo de control 30, y
consiguientemente inhabilita o autoriza el encendido del motor por
el módulo de control de motor 28. Más específicamente, el
dispositivo externo de control 30 incluye una llave 31 con un
transpondor 32 conteniendo un código de identidad de usuario; un
dispositivo de encendido 33 operado por llave 31 para pedir el
encendido/apagado del motor; y un circuito de lectura 34 para leer
y codificar el código de identidad en el transpondor 32 en la señal
de control para suministro al módulo de control del sistema de
seguridad 29.
El módulo de control del sistema de seguridad 29
procesa la información de control en la señal de control, y
consiguientemente genera una señal de control que indica una
condición de habilitación o inhabilitación de encendido. Más
específicamente, el módulo de control del sistema de seguridad 29
determina si el código de identidad es conforme con una condición
de autorización dada, y consiguientemente ordena al módulo de
control de motor 28, por medio de la señal de control, que permita
o inhabilite el encendido del motor.
La unidad auxiliar 26 recibe la señal de control
de módulo de control del sistema de seguridad 29, y, en el caso de
que la señal de control codifique una condición de inhabilitación de
encendido del motor (correspondiente a la activación del sistema de
seguridad), enciende el LED 27 en un modo indicador dado.
Con referencia a la figura 3, la unidad
electrónica central de control 3 también incluye una unidad
inhabilitante 35, que recibe la señal de control generada por el
dispositivo de control 30, e inhabilita la unidad principal 25
cuando la unidad auxiliar 26 está habilitada, es decir cuando el
sistema de seguridad está activado. En esta condición, la unidad
electrónica central de control 3 opera convenientemente en modo de
bajo consumo, manteniendo simplemente la operación de la unidad
auxiliar 26, que, al estar diseñada simplemente para encender y
controlar el LED 27, puede ser definida por un circuito o
microprocesador que consume muy poca electricidad.
Al recibir otra señal de control del dispositivo
de control 30, la unidad inhabilitante 35 reactiva la unidad
principal 25 para que el módulo de control del sistema de seguridad
29 pueda determinar la existencia de condiciones necesarias para
inhabilitar el sistema de seguridad y así autorizar que el módulo de
control de motor 28 encienda el motor. Más específicamente, si se
dan las condiciones de autorización, el módulo de control del
sistema de seguridad 29 ordena a la unidad auxiliar 26 que apague
el sistema de seguridad-encienda la luz indicadora,
y controla el módulo de control de motor 28 para permitir el
encendido del motor.
A la inversa, si no se dan las condiciones de
autorización, la unidad auxiliar 26 permanece activa, la unidad
inhabilitadota 35 inhabilita de nuevo el módulo de control del
sistema de seguridad 29, y el módulo de control de motor 28
permanece inhabilitado.
Las ventajas del elemento 1 descrito
anteriormente son obvias: implementando la función inmovilizadora en
unidad electrónica central de control 3 integrada en el cuerpo
estrangulado 2, se puede eliminar el módulo de control externo que
alimenta específicamente el sistema de seguridad, mejorando así la
integración de los componentes mecánicos y eléctricos del vehículo.
Además, la posición del sensor de posición 21 dentro de la cavidad
6 sellada por la cubierta 16 tiene la enorme ventaja de proteger el
sensor de posición 21 contra el daño producido por depósitos de
suciedad en sus componentes eléctricos, como en los cuerpos
estrangulados conocidos que emplean sensores de posición definidos
por potenciómetros eléctricos potenciómetros. De hecho, tales
sensores, al estar fijados fuera de la caja del cuerpo estrangulado,
están especialmente expuestos a depósitos de suciedad en los
contactos eléctricos deslizantes relativos, reduciendo así la vida
operativa de los sensores.
También es de notar la forma en que el montaje
de las partes componentes del elemento 1 se simplifica
convenientemente. Es decir, dada la ausencia de conexiones
eléctricas (contactos deslizantes) entre la porción móvil 21a y la
porción fija 21b del sensor de posición 21, el conjunto del cuerpo
estrangulado y de la porción móvil del sensor de posición dentro de
la cavidad del cuerpo estrangulado se puede mantener separado e
independiente del conjunto de la chapa de soporte 17 a la cubierta
16, de modo que el montaje del elemento 1 se puede completar en una
etapa posterior por una operación final incluyendo simplemente fijar
la cubierta 16 a la caja 4 del cuerpo estrangulado 2. De hecho, en
esta etapa, la chapa de soporte 17 y, por lo tanto, la unidad
electrónica central de control 3 se insertan dentro de la cavidad
6, alineando así automáticamente el estator, es decir, la porción
fija del sensor de posición 21, y el rotor respectivo. La fijación
de la cubierta 16 a la caja 4 también conecta el módulo de conexión
18 de la chapa 17 al módulo de conexión 19 del motor eléctrico 14,
eliminando así ventajosamente el cableado eléctrico interno. Además,
el consumo de electricidad de la unidad electrónica central de
control 3 se optimiza en la condición de inhabilitación, permitiendo
así la operación prolongada del sistema de seguridad sin riesgo de
descarga de las baterías del vehículo. De hecho, en la condición
inhabilitante, la unidad principal 25 está inhabilitada, y la
función indicadora visual del LED 27 se mantiene activa por la
unidad auxiliar 26 que, al estar específicamente diseñada para esa
finalidad, requiere un menor suministro de potencia eléctrica que
la unidad principal 25, reduciendo así en gran medida el consumo
general de electricidad de la unidad electrónica central de control
3. De hecho, la unidad principal 25 puede estar definida por un
microprocesador diseñado para realizar las funciones principal e
inmovilizadota descritas anteriormente, y para conmutar a una
condición de espera, es decir, inhabilitación temporal, cuando el
encendido del motor está inhabilitado, reduciendo así
ventajosamente el consumo; y la unidad auxiliar 26 puede estar
definida por un circuito electrónico o microprocesador de baja
potencia diseñado específicamente para controlar los LEDs.
Claramente, se puede hacer cambios en el
elemento de control 1 descrito e ilustrado aquí sin apartarse, sin
embargo, del alcance de la presente invención definida en las
reivindicaciones acompañantes.
Claims (8)
1. Un elemento (1) para controlar el flujo de
aire a un motor de combustión interna de un vehículo de motor,
incluyendo el elemento un cuerpo estrangulado (2) que tiene una
válvula estranguladora (7) para regular el flujo de aire a dicho
motor a una orden; el cuerpo estrangulado (2) está diseñado para
alojar una unidad electrónica central de control (3) incluyendo un
módulo de control del sistema de seguridad (29), que recibe una
señal de control conteniendo un código de identidad de un usuario
de dicho vehículo de motor, determina si dicho código de identidad
es conforme a una condición de autorización predeterminada, y
consiguientemente ordena que se habilite o inhabilite el encendido
del motor de dicho vehículo de motor; dicha unidad electrónica
central de control (3) incluye un módulo de control de motor (28)
para realizar un número de funciones de control principales del
motor; caracterizándose dicho elemento (1) porque una unidad
de control auxiliar (26) para permitir que medios indicadores
luminosos (27) indiquen la inhabilitación de dicho encendido del
motor; y medios inhabilitantes (35) que, al ser inhabilitado el
encendido, inhabilitan temporalmente dicho módulo de control de
motor (28) y dicho módulo de control del sistema de seguridad (29)
para poner la unidad electrónica central de control (3) en una
condición de bajo consumo de energía eléctrica, y al mismo tiempo
permiten que la unidad de control auxiliar (26) permita que dichos
medios indicadores luminosos (27) indiquen que el encendido del
motor está inhabilitado.
2. Un elemento según la reivindicación 1,
caracterizado porque, al recibir dicha señal de control,
dichos medios inhabilitantes (35) permiten que dicho módulo de
control del sistema de seguridad (29) determine si dicho código de
identidad es conforme con dicha condición de autorización
predeterminada, con el fin de habilitar dicho módulo de control de
motor (28) en el caso de que se cumpla dicha condición de
autorización.
3. Un elemento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho
cuerpo estrangulado (2) incluye una caja (4) que tiene una cavidad
(6) conformada para alojar dicha unidad electrónica central de
control (3).
4. Un elemento según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicha cavidad (6) está abierta, y el
cuerpo estrangulado (2) incluye al menos una cubierta (16) que se
monta firmemente en dicha caja (4) para sellar dicha cavidad
(6).
5. Un elemento según la reivindicación 4,
caracterizado porque dicho módulo de control de motor (28)
y/o dicho módulo de control del sistema de seguridad (29) y/o dicha
unidad de control auxiliar (26) y/o dichos medios inhabilitantes
(35) están fijados firmemente a una chapa rígida de soporte (17),
que a su vez está fijada a dicha cubierta (16) de manera que se
aloje dentro de dicha cavidad (6) cuando dicha cubierta (16) esté
montada en dicha caja (4).
6. Un elemento según cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por incluir un sensor
de posición (21) montado en dicha válvula estranguladora (7) para
determinar la posición angular de la válvula estranguladora;
estando alojado dicho sensor de posición (21) en dicha cavidad
(6).
7. Un elemento según la reivindicación 6,
caracterizado porque dicho sensor de posición (21) incluye
una porción magnética móvil (21a) montada en dicha válvula
estranguladora (7) dentro de dicha cavidad (6) para girar alrededor
de un eje de rotación (12) de la válvula estranguladora (7); y una
porción eléctrica fija (21b), que no tiene contacto eléctrico con
la porción magnética móvil (21a), y está fijada a dicha chapa rígida
de soporte (17) para detectar variaciones en el campo magnético
producido por dicha porción magnética móvil (21a) cuando la válvula
estranguladora (7) gira.
8. Un elemento según la reivindicación 7,
caracterizado porque dicha porción fija (21 b) de dicho
sensor de posición (21) incluye una bobina plana moldeada sobre
dicha chapa rígida de soporte (17) en una posición tal que, cuando
dicha chapa rígida de soporte (17) se aloje dentro de la cavidad
(6), dicha bobina plana mire a dicha porción magnética móvil
(21a).
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