ES2325436T3 - Dispositivo para calentar un fluido utilizado en un vehiculo automovil, en particular un combustible. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para calentar un fluido utilizado en un vehículo, en particular un combustible, comprendiendo dicho dispositivo un cuerpo (2) que presenta una entrada (3) y una salida (4), estando dispuestos dentro del cuerpo (2) unos medios de calentamiento eléctrico (11) en contacto con el fluido, unos medios de control (IP) para controlar el suministro eléctrico de los medios de calentamiento (11), unos medios de detección (17, 23) para detectar por lo menos una respectiva característica del fluido y una disposición de circuito (22) prevista para controlar por lo menos los medios de control de suministro eléctrico (IP) y los medios de detección (17, 23), comprendiendo dicha disposición de circuito (22) unos medios de memoria no volátil (MEM) predispuestos para contener por lo menos datos o parámetros modificables o regrabables, en particular con el propósito de regular y/o controlar el funcionamiento del dispositivo (1), caracterizado porque dicha disposición de circuito (22) - comprende por lo menos un circuito de acondicionamiento (CD''y CD'''') para acondicionar la señal de salida de unos respectivos medios de detección (23, 17), y - es funcional para controlar periódicamente la señal o el grado de precisión de dichos medios de detección (17, 23) y, si es necesario, realizar una calibración automática de dicho circuito de acondicionamiento (CD'').
Description
Dispositivo para calentar un fluido utilizado en
un vehículo automóvil, en particular un combustible.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para calentar un fluido que se utiliza en un vehículo
automóvil, en particular, un combustible para motores diesel.
Los dispositivos del tipo indicado se utilizan
en condiciones climáticas severas, en particular, en el caso de
temperaturas ambiente muy bajas, con el propósito de calentar el
fluido, en particular, un combustible, tal como un combustible
diesel, antes de que este abandone el calentador y fluya hacia otro
dispositivo, tal como por ejemplo un respectivo filtro. En dichas
condiciones ambientales, algunas sustancias (por ejemplo, las
parafinas presentes en el combustible diesel) tienden a
cristalizarse o solidificarse con los consiguientes riesgos de
obstrucción del filtro mencionado. El calentamiento del combustible
diesel previo a su entrada en el filtro permite, pues, que el
combustible se vuelva más fluido y, por lo tanto, previene contra
los riesgos mencionados.
Algunos dispositivos de calentamiento de un tipo
conocido comprenden un cuerpo que está conectado en una posición
anterior al filtro, ya sea directamente o por medio de la
interposición de tubos.
Los medios de calentamiento están situados
dentro del cuerpo de tal forma que entran en contacto directo con
el combustible diesel y habitualmente están constituidos por una
pluralidad de resistencias con un coeficiente de temperatura
positivo (PTC). El suministro de corriente CC a las resistencias PCT
habitualmente se controla mediante un interruptor de alimentación
electrónico, tal como un MOSFET. El dispositivo comprende además un
sensor funcional para detectar la temperatura del combustible
diesel, tal como una resistencia con un coeficiente de temperatura
negativo (NTC).
En general, tras la ignición del motor diesel,
el sensor mencionado detecta la temperatura del combustible diesel
y, en caso de que dicha temperatura esté por debajo de un umbral
preestablecido, el sistema de control del calentador suministra
energía a las PTC, por medio del interruptor de alimentación
mencionado, con el consiguiente calentamiento del combustible que,
de ese modo, se vuelve más fluido con el propósito de poder fluir a
través del filtro.
Por otra parte, algunos dispositivos de
calentamiento conocidos comprenden un sensor de presión o vacuómetro
para detectar cualquier posible obstrucción del filtro a partir del
valor de presión del combustible diesel detectado en la entrada o
la salida del dispositivo.
El sistema de control de algunos de los
dispositivos de calentamiento conocidos está constituido por un
circuito analógico, insertado directamente dentro del cuerpo
mencionado. El tipo de control permitido por dicho circuito
analógico habitualmente es bastante rudimentario, desprovisto casi
de cualquier posibilidad de adaptación a los cambios de los
requisitos y factores.
En otras soluciones conocidas, se dispone en
cambio de circuitos de control digitales que, no obstante, solo son
funcionales para medir los valores a través de sensores y determinar
umbrales de intervención o, en su caso, de los calentadores, así
como para indicar ciertas condiciones anómalas, tales como la
mencionada obstrucción del filtro. No obstante, dichas operaciones
se realizan de conformidad con tablas de datos o programas que se
fijan o preestablecen en la etapa de diseño y que pueden modificarse
solo mediante intervención directa por parte del diseñador.
En las soluciones conocidas, por ejemplo, las
diseñadas para un dispositivo de calentamiento que debe funcionar
en combinación con un primer tipo de filtro, el mismo dispositivo de
calentamiento podría funcionar de manera imprecisa si se combina
con un segundo tipo de filtro, o un tipo de filtro diferente al
primero. Se aplican consideraciones similares, por ejemplo, en caso
de que las dimensiones del cuerpo del dispositivo de calentamiento
o el material del cual se compone este sean diferentes de los
diseñados originalmente para el circuito de control, y por lo tanto
dicho cuerpo presente diferentes características de conductividad
térmica o un volumen diferente de fluido para calentar. Asimismo,
la sustitución de un componente electrónico individual del circuito,
debida por ejemplo a requisitos de producción eventuales, puede
provocar una variación de las tolerancias de funcionamiento del
propio circuito, con la consecuente necesidad de sustituir el
circuito de control o los algoritmos de control.
En el documento
CA-A1-2 326 869, se da a conocer un
calentador eléctrico que comprende una unidad de calentamiento,
para elevar la temperatura de un fluido que pasa a través del mismo,
y tres sensores para supervisar las temperaturas en la entrada, la
salida y en medio de la unidad de calentamiento. Se utiliza un
microprocesador para calcular la cantidad de energía que se
necesita para conseguir que el fluido alcance una temperatura
predeterminada en la salida de la unidad de calentamiento. Un
circuito de control de ancho de impulso, basado en los datos
transmitidos por el microprocesador, activa la unidad de
calentamiento elevando la temperatura en el interior de esta.
En el documento
US-A-5 094 198, se da a conocer un
sistema de calentamiento de admisión de aire que comprende un
controlador basado en un microprocesador, unos medios de supervisión
de la temperatura del aire del conducto de admisión, unos medios de
supervisión de la velocidad del motor y unos elementos eléctricos de
calentamiento de aire accionados por el controlador como respuesta
a diversas combinaciones de la velocidad del motor detectada, la
temperatura del aire del conducto de admisión detectada y el estado
de la batería detectado.
Utilizando los términos más generales, el
propósito de la presente invención consiste en ofrecer un
dispositivo de calentamiento para un fluido que se utiliza en un
vehículo, en particular para el combustible de los motores diesel,
que sea de nueva concepción y que presente altos niveles de
precisión y flexibilidad funcional, seguridad y fiabilidad de
uso.
Otro objetivo consiste en ofrecer un dispositivo
de calentamiento que pueda fabricarse con facilidad y que permita
una regulación o programación flexible del correspondiente circuito
electrónico o que, en su caso, permita compensar las tolerancias
del dispositivo de calentamiento o satisfacer los diversos
requisitos productivos o comerciales.
Con vistas a alcanzar los objetivos mencionados,
el objetivo de la presente invención es ofrecer un dispositivo de
calentamiento, en particular para combustible, un procedimiento para
producir un dispositivo de calentamiento y un procedimiento para
controlar un dispositivo de calentamiento que presente las
características indicadas en las reivindicaciones 1, 26 y 31
adjuntas, respectivamente.
Otros objetivos, características y ventajas de
la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la
descripción siguiente, en la que se hace referencia a los dibujos
adjuntos que se proporcionan meramente a título de ejemplo no
limitativo, y en los cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de un
dispositivo de calentamiento según la presente invención, combinado
con un respectivo filtro;
- las figuras 2 a 5 son, respectivamente, una
primera vista lateral, una vista en perspectiva, una vista en
planta y una segunda vista lateral del dispositivo de calentamiento
de la figura 1;
- la figura 6 es una vista explosionada del
dispositivo de calentamiento de la figura 1;
- la figura 7 es una vista en sección
transversal esquemática del dispositivo de calentamiento de la
figura 1;
- las figuras 8 a 11 son unos detalles ampliados
de las partes de la figura 7;
- la figura 12 es una vista en sección
transversal, a escala ampliada, de un área donde se colocará un
sensor de presión del dispositivo de calentamiento de la figura 1;
y
- la figura 13 es un diagrama de bloques que
ilustra el sistema de control del dispositivo de calentamiento
según la presente invención.
En la figura 1, el número de referencia 1
designa, en su conjunto, un dispositivo de calentamiento según la
presente invención, que preferentemente está acoplado mecánicamente
e hidráulicamente con un filtro genérico, designado por F. El tipo
de conexión entre el calentador 1 y el filtro F queda fuera del
alcance de la presente invención y puede obtenerse de cualquier
forma conocida.
Como puede observarse en las figuras 2 a 5, el
dispositivo 1 presenta un cuerpo 2, en el cual se ha definido un
conector de entrada 3 dispuesto para conectarse a una línea de
alimentación de un fluido, tal como un combustible (por ejemplo,
combustible diesel), y un conector de salida 4 que en el ejemplo no
limitativo está dispuesto para conectarse con el filtro F. El
conector 3 se extiende paralelo al eje principal del cuerpo 2 desde
un extremo de éste, mientras que el conector 4 se extiende
axialmente desde el extremo opuesto del cuerpo 2. En el extremo
longitudinal del cuerpo 2 que comprende el conector 3, se halla una
parte tubular 5, que forma la parte externa de un conector para la
conexión eléctrica del dispositivo 1 que satisface los propósitos
de alimentación y control.
A partir de la siguiente descripción, será
evidente que el cuerpo 2 se compone de una serie de piezas (cuerpo
central 2' y tapones o tapas en los extremos 15 y 27, descritos más
adelante) fabricadas posiblemente en materiales diferentes o en
colores diferentes para mejorar las características técnicas del
dispositivo 1 o facilitar la identificación de las mismas.
Las figuras 6, 7 a 11 ilustran el dispositivo 1
por medio de una vista explosionada y unas vistas en sección
transversal, respectivamente.
En dichas figuras, el número de referencia 2'
designa una parte del cuerpo principal que comprende el conector 3;
la parte del cuerpo 2' presenta una forma sustancialmente tubular y
se divide en dos cámaras 6, 7 por medio de una respectiva pared de
separación, designada por 2'' en las figuras 7 a 9.
La cámara inferior 7 pone los conectores 3 y 4
en comunicación y comprende unas varillas que sobresalen por la
pared 2'' en sentido ascendente, cuya función es mantener en
posiciones sustancialmente paralelas entre sí dos elementos de
contacto 9 y 10 que adoptan por ejemplo la forma de dos discos
metálicos, entre los cuales se dispone una pluralidad de
resistencias PTC que preferentemente adoptan la forma de un disco,
designadas por 11. El disco de contacto 10 es empujado en la
dirección del disco de contacto 9, con las resistencias 11
dispuestas entre ambos, por un elemento metálico 12 que presenta una
parte central a partir de la cual se extienden unos brazos radiales
elásticos que actúan como muelles. El elemento 12 engrana,
preferentemente mediante una acción de cierre automático, con una
junta 14 fabricada por ejemplo en un material termoplástico, por
medio de unos dientes socavados en la junta. La junta 14 se fija,
preferentemente por medio de un tornillo 13, con un terminal
central T1 que está provisto de un respectivo elemento de sellado o
junta tórica OR1 y se inserta en un asiento o pasa a través de una
abertura definida en la pared 2''. El terminal T1 está conectado
eléctricamente a la junta 10 y, por lo tanto, a las resistencias 11
por medio del elemento 12. Existe un segundo terminal designado por
T2 que está conectado al disco 9 (por ejemplo, mediante soldeo o
remachado mecánico), que atraviesa la pared 2'' y está provisto de
un respectivo elemento de sellado o junta tórica OR2.
La cámara 7 está cerrada por su parte inferior
por medio de una tapa o un tapón 15, que comprende el conector
hidráulico 4 provisto preferentemente de una junta tórica OR3. El
acoplamiento estanco a los fluidos entre la parte del cuerpo 2' y
la tapa inferior 15, ambas fabricadas en un material tal como un
material termoplástico, puede realizarse por ejemplo mediante
soldadura por láser o soldadura por ultrasonidos o adhesión o
soldadura mediante fusión parcial de dichas partes del cuerpo.
Como se puede observar en la figura 12, la pared
2'' presenta una abertura u orificio 16 funcional para poner en
comunicación la cámara 7 con una parte de la cámara 6. Dentro de la
cámara 6 en una posición que se corresponde con dicha abertura,
está instalado un sensor de presión 17. El sensor 17 es funcional
para generar una medida del valor de presión del combustible diesel
a la entrada del dispositivo; por ejemplo, una medida del valor de
la presión absoluta o una medición diferencial (o relativa) entre la
presión del combustible diesel a la entrada del dispositivo y la
presión ambiental o, en cualquier caso, una presión de referencia.
La medición de presión obtenida por medio del sensor 17 es
utilizada por el sistema de control del dispositivo 1 para detectar
ciertas características funcionales, tales como la presencia de
flujo de combustible diesel o la obstrucción del filtro F. El
sensor 17 se mantiene preferentemente en su posición por medio de un
respectivo soporte 18 fabricado, por ejemplo, en un material
termoplástico, fijado mediante elementos de fijación o tornillos 19
a la pared 2'', y se apoya por la parte inferior sobre un anillo
elástico o elemento de sellado 20, alojado preferentemente en un
respectivo asiento 21 de la propia pared que rodea la abertura
mencionada 16. El sensor de presión 17 está conectado por medio de
respectivos conductores o conexiones eléctricas 17' a una placa o
un circuito impreso de un circuito de control 22 que también está
situado dentro de la cámara 6. Asimismo, se dispone de un sensor de
temperatura en particular de tipo NTC, designado por 23 en las
figuras 6 y 9, que está conectado a dicha placa y por consiguiente
al circuito 22. Como puede observarse en la figura 9, cuando el
dispositivo 1 está ensamblado, la parte activa del sensor de
temperatura 23 está contenida en una cavidad 24 definida en la
pared 2'', en una posición y de una manera que le permite detectar,
a través de dicha pared, la temperatura del combustible diesel.
Preferentemente, la cavidad 24 está llena de una grasa de silicona
o una pasta termoconductora GS incrustada en lo que constituye la
parte detectora del sensor 23. La función de la grasa o pasta GS, u
otro elemento adecuado para el mismo fin, es la de propagar
correctamente la temperatura desde la pared 2'' hasta el sensor 23
e impedir que se formen espacios de aire que podrían incidir
negativamente en la calidad de la detección.
La pared 2'' en una posición correspondiente a
la cavidad 24 tiene preferentemente un espesor reducido para
facilitar el intercambio de calor, es decir la propagación de la
temperatura, a través de dicha pared 2'', que está fabricada
preferentemente en un material termoplástico. Dicho espesor reducido
es preferentemente inferior a 2/3 del espesor medio o predominante
del resto de la pared 2''.
El material termoplástico del cuerpo 2', 2'', es
preferentemente un material que está dispuesto para garantizar un
buen aislamiento eléctrico e hidráulico, es decir, para garantizar
un buen aislamiento y una buena impermeabilidad de la cámara del
circuito de control 22 y al mismo tiempo ofrecer buenas propiedades
de conducción térmica.
La tabla del circuito 22 está fijada al terminal
T1 por medio de un tornillo 25 y, de esta manera, está conectada
eléctricamente a dicho terminal. También conectado a la tabla del
circuito 22, se halla el terminal T2, y entre ambos se interpone un
muelle 26. En cualquier caso, los contactos o las conexiones
eléctricas podrían realizarse de maneras distintas a las ilustradas
en la presente memoria.
Existen tres terminales T3 conectados a dicha
tabla, que comprende los demás componentes eléctricos/electrónicos
del circuito 22.
La cámara 6 está cerrada por su parte superior
mediante una tapa 27, en la cual se encuentra delimitada la parte
tubular 5. Dicha parte, junto con los terminales T3 y el extremo
superior del terminal T2, forma tal como se ha indicado
anteriormente un conector para el suministro eléctrico y el control
del dispositivo 1. La tapa superior 27 puede fijarse a la parte del
cuerpo 2' por medio de elementos de enganche del mismo tipo que los
ilustrados en las figuras 1 a 5, que comprenden unas pestañas
elásticas 28 que forman parte de la tapa y unos dientes de
engranaje 29 definidos en la parte del cuerpo 2'. Como alternativa,
la tapa 27, que está fabricada preferentemente en un material
termoplástico, puede soldarse también a la parte del cuerpo
principal 2' por medio de soldadura por láser o por ultrasonidos o
adhesión o soldadura por fusión parcial de dichas partes del
cuerpo.
Con el circuito electrónico 22 se puede combinar
un respectivo sistema de protección o revestimiento protector, por
ejemplo, para proteger dicho circuito contra factores ambientales,
humedad o suciedad que podrían depositarse sobre el propio circuito
o penetrar en la cámara 6 durante las operaciones de ensamblaje.
Dicha protección puede obtenerse de maneras conocidas, por ejemplo,
mediante un revestimiento, tal como una capa delgada o una película
protectora obtenida sumergiendo el circuito en una resina adecuada,
habitualmente una muy líquida, de tal forma que la parte sobrante
pueda escurrirse fácilmente cuando se retira el circuito del baño de
resina. En cualquier caso, dicho revestimiento puede obtenerse
también pulverizando o puede depositarse mediante otras técnicas y
asimismo puede abarcar por lo menos una parte de las paredes
internas de la cámara 6 para impermeabilizarlas.
La figura 13 ilustra, por medio de un diagrama
de bloques simplificado, el circuito de control 22 del dispositivo
1.
Según una versión preferida de la presente
invención, el circuito electrónico 22 comprende por lo menos un
procesador digital MP, tal como un microprocesador o un
microcontrolador, provisto de unos medios de memoria electrónica
MEM o combinado con estos, siendo dichos medios preferentemente de
tipo no volátil o electrónicamente regrabables (por ejemplo, pueden
ser tipo EEPROM o tipo Flash). Dichos medios de memoria MEM son
funcionales para retener información permanentemente, incluso en
ausencia de suministro eléctrico, o son funcionales para permitir
la lectura y la escritura incluso después de ser montados o
ensamblados en el circuito electrónico 22. Por lo menos una parte
de la lógica de control o de los datos necesarios para el
funcionamiento del propio dispositivo está implementada en dichos
medios de memoria MEM. El microcontrolador MP recibe alimentación a
través de una respectiva etapa de suministro (por ejemplo, de un
tipo conocido por sí solo) designada por PS, que puede experimentar
variaciones en el voltaje de salida de conformidad con los
requisitos del circuito 22.
El microcontrolador MP es funcional para
controlar por lo menos un interruptor de alimentación IP, tal como
un MOSFET, a través del cual se controla el suministro eléctrico de
los calentadores o las resistencias 11, que se obtiene por medio de
la batería VB del vehículo.
En la forma de realización preferida de la
presente invención, el circuito de control electrónico del
dispositivo 1 comprende también un circuito CD' para acondicionar
la señal de la salida del sensor de presión 17. El circuito CD'
está constituido, por ejemplo, por una etapa de amplificación,
construida de una manera conocida de por sí por los expertos en la
materia. A título de ejemplo, el circuito CD' puede implementarse
por medio de un dispositivo con el número de código AD524,
fabricado por Analog Devices Inc., Norwood MA, USA. Como
alternativa, el circuito CD' podría presentar una configuración de
tipo amplificador diferencial, obtenida utilizando una pluralidad
de componentes electrónicos diferentes, tales como unos
amplificadores operacionales y unas resistencias eléctricas.
En una forma de realización particularmente
conveniente, el propio microcontrolador MP puede programarse para
detectar periódicamente el grado de precisión de los medios de
detección, por ejemplo, del sensor de presión 17, efectuando si es
necesario una calibración automática del correspondiente circuito de
acondicionamiento, por ejemplo, del circuito CD'. Asimismo con esta
finalidad, el circuito 22 puede estar provisto además de uno o más
circuitos de desplazamiento, por ejemplo, uno para cada sensor
disponible, controlados por el microcontrolador MP.
El circuito de desplazamiento puede comprender
un bloque de cortocircuito SH que, por ejemplo, está insertado en
el sensor 17 o está situado en la entrada del circuito de
acondicionamiento CD' y se compone, por ejemplo, de un relé
photo-MOS o de cualquier interruptor o dispositivo
electrónico adecuado para dicha finalidad, preferentemente
controlado por el microcontrolador MP. Dicho circuito de
desplazamiento puede comprender además un bloque de medición
BM.
Una vez que se ha realizado el cortocircuito
electrónico del sensor por medio del bloque SH, el microcontrolador
MP detecta (por ejemplo, mediante el bloque BM o el bloque CD') el
voltaje de salida del sensor 17 y, por consiguiente, determina el
posible error o valor que se va a regular o compensar mediante la
etapa de amplificación CD'.
En este sentido, debe observarse que un sensor
de presión habitualmente presenta un valor mínimo de tolerancia de
salida, debido, por ejemplo, a la presión ambiental. Los propios
componentes del bloque de acondicionamiento del sensor están
sujetos además a desviaciones o variaciones a lo largo del tiempo.
La suma de las diversas tolerancias puede pues afectar a la
precisión de la señal de detección de presión.
Si el bloque SH provoca el cortocircuito del
sensor 17, la señal de salida de dicho sensor, detectada por medio
del bloque BM o el bloque CD', debe ser igual a un valor predefinido
y constante de, por ejemplo, 0 V o voltaje eléctrico cero. Si el
bloque BM detecta un valor diferente de cero o dicho valor
predefinido, el microcontrolador MP controla un circuito adecuado o
adicional (similar al circuito CC, por ejemplo) para variar un
parámetro adicional del circuito CD' hasta que la señal medida por
el bloque BM alcanza el valor predefinido o el valor cero. A
continuación, se vuelve a abrir el interruptor electrónico que
constituye el bloque SH para eliminar el cortocircuito. Como
alternativa, es posible realizar una medición del error o el
desplazamiento por medio de cálculos consecutivos o compensaciones
realizadas por el programa o el software.
El circuito CD' es funcional para amplificar la
señal de salida del sensor 17 y puede calibrarse o regularse
variando por lo menos un parámetro externo, en particular un valor
resistivo. Dicha variación del parámetro externo se realiza por lo
menos por medio de un circuito de calibración CC, que
preferentemente comprende para este propósito un potenciómetro
digital o, en su caso, un selector o interruptor, ya sea digital o
automático, de resistencias eléctricas. El número de etapas de
regulación, es decir, el número de valores de resistencia que
pueden seleccionarse, se definirá correctamente de conformidad con
los requisitos, y en cualquier caso será un número que permita una
calibración con el nivel de precisión deseado.
La forma de realización preferida de la presente
invención prevé la utilización de un potenciómetro digital para
establecer el valor correcto de amplificación del circuito CD',
teniendo en cuenta que la sensibilidad de la señal de salida de un
sensor de presión genérico, del tipo designado por 17, no es
necesariamente constante o puede variar de un sensor a otro.
Además, para reducir los costes finales del dispositivo 1, podría
ser preferible utilizar sensores de presión de coste inferior, por
ejemplo los que presentan mayores tolerancias de la señal de
salida. La calibración o la regulación de la ganancia u otros
parámetros del circuito CD' puede realizarse en la etapa de
producción, aplicando en la entrada una presión o señal de
referencia. Por ejemplo, es posible seguir un procedimiento que
comprende por lo menos algunas de las etapas siguientes:
- -
- leer el valor de voltaje equivalente a una presión determinada, preferentemente de 6 barios, detectada por el sensor 17 o el circuito CD' o el microcontrolador MP;
- -
- procesar, por medio del microcontrolador MP, de dicho valor de voltaje, y calcular o definir un valor adecuado del potenciómetro digital CC;
- -
- establecer o variar, preferentemente por medio del microcontrolador MP, el valor del potenciómetro digital CC, y almacenar de los datos en la memoria MEM del microcontrolador MP para optimizar la regulación o la ganancia del circuito CD;
- -
- medir o controlar el valor de voltaje para verificar si dicho valor es equivalente al valor o a la presión preestablecida o deseada, por ejemplo, de 6 barios;
- -
- posiblemente repetir dichas operaciones de medición, establecimiento y control, hasta que se alcanza el valor preestablecido o deseado; y
- -
- almacenar el valor de voltaje, equivalente, por ejemplo, a una presión de 6 barios, en la memoria MEM del microcontrolador MP.
Por lo tanto, la ecuación implementada en el
software para calcular la presión puede ser la siguiente:
en la
que:
P_{Read} indica el valor de la presión medida
por el sensor 17;
P_{Calibration} indica el valor equivalente a
una presión de 6 barios; y
P_{Offset} indica el valor que se debe añadir
o restar debido al error de desplazamiento del circuito de
acondicionamiento CD'.
Como podrá apreciarse fácilmente, la posibilidad
de realizar las calibraciones mencionadas permite modificar las
características de detección del sensor de presión 17, por ejemplo,
con el propósito de aumentar o disminuir su sensibilidad según las
características o el tamaño de las mallas del filtro F asociado al
calentador 1, así como garantizar una precisión máxima de la
medición del sensor en todos los casos.
En otra forma de realización, junto con la
calibración de tipo "hardware" indicada, es decir, funcional
para actuar sobre las características de los componentes
electrónicos, la lógica de control del sistema puede programarse
para proveer también una calibración de tipo "software", es
decir, una variación de los datos o de las etapas del programa, de
conformidad o en relación con los valores medidos o las desviaciones
con respecto a los valores predefinidos.
Con el objetivo anterior, en la etapa de
producción, el sensor de presión 17 puede someterse a una presión
conocida, por ejemplo, de 5 barios, para la cual se conoce la señal
de voltaje de salida, por ejemplo, de 3 V. En caso de que dicha
señal de salida sea diferente de la esperada, por ejemplo, si es de
4 V, se llevará a cabo una compensación de software, de tal manera
que el microcontrolador MP se programará para que interprete en el
futuro un voltaje de 4 V de salida del sensor de presión 17 como una
señal que indica una presión de 5 barios. Entonces, los
correspondientes valores intermedios pueden obtenerse con cálculos
matemáticos adecuados.
Como se ha indicado, el circuito de control 22
comprende además un sensor 23 funcional para detectar la temperatura
del combustible diesel. Preferentemente, asociado también al sensor
23 se halla un respectivo circuito de acondicionamiento, tal como,
por ejemplo, un circuito amplificador o un divisor de tensión,
designados por CD'' en la figura 13.
El sensor 23 no está necesariamente en contacto
directo con el combustible diesel, sino que preferentemente está en
contacto con el plástico de la pared 2'', por medio de la pasta
termoconductora GS, o cualquier otro elemento adecuado para este
propósito. Por consiguiente, en esta configuración, el sensor 23 no
mide necesariamente la temperatura real del combustible diesel, es
decir, no realiza necesariamente una medición directa del
combustible diesel, sino que mide la temperatura del material
termoplástico del cual se compone la pared 2'' del cuerpo 2, es
decir, detecta la temperatura del combustible diesel indirectamente,
puesto que el combustible diesel está en contacto con el lado
contrario de la pared 2'' del cuerpo 2'.
\global\parskip0.920000\baselineskip
Dicha pared 2'' y por consiguiente el sensor de
temperatura son influidos por la temperatura del combustible diesel
y por el calentamiento causado por las resistencias 11 y
posiblemente por el interruptor de alimentación IP. Por esta razón,
los tiempos y los umbrales de temperatura de disparo del dispositivo
1 podrían verse por ejemplo notablemente influenciados por el hecho
de que el calentador 1 se hubiera activado o no en los últimos
minutos o que la temperatura del combustible diesel o del
dispositivo 1 fuera particularmente baja.
Con el objetivo anterior, en una primera forma
de realización posible, los medios de memoria MEM asociados al
microcontrolador MP contendrán los valores preestablecidos o los
coeficientes de compensación de la temperatura detectada por el
sensor 23, utilizados por el propio microcontrolador para
"corregir" o compensar dicho valor. Dichos coeficientes de
compensación pueden calcularse o detectarse, preferentemente de
conformidad con variables tales como las características de
conductividad térmica del material del cual se compone el cuerpo 2 o
la pared 2'', el espesor de dicha pared, las características de la
grasa o pasta GS, las modalidades de las formas de realización de
los calentadores 11, etc. Los coeficientes citados se codifican o
almacenan de una manera adecuada (por ejemplo, en forma de tablas
de datos) y pueden obtenerse a través de análisis experimentales o
etapas de comprobación en el transcurso de la producción. En
cualquier caso, la provisión o el uso del microcontrolador MP
permite, si es necesario, la calibración independiente de dichos
coeficientes, es decir, la calibración de por lo menos una parte
del circuito 22, con referencia por lo menos a los valores medidos
por lo menos por un sensor (por ejemplo, el sensor 23 y/o el sensor
17). Con este objetivo, por ejemplo, en la etapa de producción se
puede hacer que fluya un líquido o un fluido que presenta una
temperatura o presión conocida en el dispositivo 1, para poder
realizar una calibración del tipo mencionado anteriormente, es
decir, una calibración controlada por el programa o por
software.
Por lo que respecta a la medición de la
temperatura por medio del sensor 23, debe destacarse que el
microcontrolador MP preferentemente está programado para controlar
y compensar los retardos de propagación de la temperatura a través
de la pared de plástico del cuerpo del dispositivo 1. En esta
perspectiva, por ejemplo, puede establecerse previamente que el
microcontrolador MP controle la rapidez o la curva con la cual varía
la temperatura, es decir, la diferencia de temperatura a lo largo
del tiempo, para optimizar el algoritmo de cálculo de la temperatura
real, por ejemplo utilizando tablas de datos que son diferentes
según las diferentes pendientes ascendentes o descendentes de la
temperatura medida.
En cambio, según una segunda forma de
realización posible, combinado con el circuito 22 o el circuito de
acondicionamiento CD'', se halla un segundo sensor de temperatura o
un sensor de temperatura adicional, por ejemplo un NTC designado
por 23' en la figura 13, montado en las inmediaciones del circuito
electrónico 22 o del interruptor de alimentación IP, para medir la
temperatura de por lo menos uno de dichos elementos o la temperatura
ambiental en la cámara 6. En dicha forma de realización adicional,
el software del microcontrolador 22 comprende otra tabla de datos o
de consulta que permite al microcontrolador MP funcionar de
conformidad con la diferencia de temperatura entre la medición
realizada por el sensor 23 y la medición realizada por el sensor de
temperatura adicional 23', compensando posibles errores de medición
debido al calentamiento del circuito electrónico 22.
Una vez que ha tenido lugar la ignición del
motor del vehículo con la consiguiente activación del dispositivo
1, las temperaturas medidas por los dos sensores 23 y 23' son
sustancialmente iguales, y el calentamiento (es decir, la
alimentación de resistencias 11) se activa cuando la temperatura
medida es igual o inferior a un umbral determinado (por ejemplo,
2ºC nominales).
Durante el calentamiento generado por las
resistencias 11, la temperatura seleccionada por el sensor adicional
23' asciende mucho más rápido que la temperatura detectada por el
sensor 23, en contacto con el tubo por el cual fluye el combustible
diesel. Una vez desactivadas las resistencias 11, la temperatura del
sensor adicional 23' será considerablemente más alta que la
temperatura detectada por el sensor 23. A título de ejemplo, la
temperatura del primero puede ser de 70º mientras que la del último
puede ser de 20ºC.
Tras la desactivación del dispositivo 1, la
temperatura del combustible diesel puede en ese momento empezar a
decrecer otra vez, pero a causa del calor acumulado por el cuerpo de
plástico 2, tal vez no sea posible obtener una medición de
temperatura de 2ºC, es decir, el umbral necesario para la
reactivación del calentador 1. Por consiguiente, según la forma de
realización propuesta, el umbral de reactivación de las resistencias
11 se incrementa de conformidad con la temperatura medida por el
sensor adicional 23'.
La definición de la tabla de correspondencia
entre la temperatura medida por el sensor 23 y la temperatura
medida por el sensor adicional 23' dependerá, por supuesto, de la
geometría del cuerpo 2. La tabla de consulta se obtendrá
consecuentemente en la etapa inicial de definición del diseño, por
ejemplo a través de ensayos de laboratorio. De esta forma, en los
medios de memoria MEM del microcontrolador MP se almacenará un
programa que es capaz de actualizar dinámicamente las temperaturas
de referencia, es decir, las temperaturas de encendido y apagado
del calentador. Esto se realiza utilizando fórmulas del tipo
siguiente:
en las
que:
\global\parskip1.000000\baselineskip
T_{on} y T_{off} son las temperaturas de
encendido y de apagado del dispositivo 1,
\delta_{i} y \delta_{d} T son
coeficientes de multiplicación obtenidos a partir de la tabla de
consulta, según la diferencia entre la temperatura medida por el
sensor 23' y la temperatura medida por el sensor 23.
Volviendo a la figura 13, se designa por TR una
línea de transmisión o recepción de señales (que adoptan la forma
de estados lógicos 1 y 0, datos analógicos, valores de tensión,
etc.) que es por ejemplo de tipo serie con un protocolo estándar.
La línea TR se utiliza preferentemente para la programación del
microcontrolador MP, así como para la transmisión desde dicho el
mismo de información referente al funcionamiento del circuito 22.
Por ejemplo, por medio de la línea TR, los datos detectados por los
medios de detección 17, 23 y 23' del dispositivo 1 pueden
compararse con datos detectados por un instrumento de medición
externo, tal como un osciloscopio o cualquier otro sistema para
medir y realizar pruebas en el ciclo de producción.
La línea TR también puede utilizarse
convenientemente para permitir el diálogo del dispositivo 1 con
otros sistemas a bordo del vehículo (unidad de control del motor,
sistemas de diagnóstico, etc.).
Se designa por LW un circuito de señalización de
alarmas, cuya finalidad es la de generar, por medio de un
dispositivo de señalización o de alarma WD adecuado, una señal de
funcionamiento crítico del dispositivo 1. Como se pondrá de
manifiesto a continuación, las condiciones que generan una señal de
alarma pueden ser, por ejemplo, la detección por el sensor 17 de un
valor de presión que se halla por encima de un umbral preestablecido
durante un intervalo de tiempo preestablecido, o la detección por
el sensor 23 de una temperatura del combustible diesel que se halla
por encima de un valor preestablecido o cualquier otra condición
anómala que pueda ser detectada por el dispositivo 1.
Preferentemente, el circuito 22 está provisto
además de otras líneas o puntos de interconexión eléctrica con el
mundo exterior (no representados en la figura 13), preferentemente
para detectar ciertos parámetros funcionales del dispositivo 1
durante por lo menos una etapa del ciclo de producción. Dichas
líneas o puntos de interconexión eléctrica son preferentemente
puntos de prueba accesibles desde fuera; en particular, son puntos
que son funcionales para permitir una conexión eléctrica adecuada
de los sistemas de comprobación en el ciclo de producción, por
ejemplo, para la verificación de los parámetros regulados o
calibrados por el microcontrolador MP en el circuito 22, o en su
caso para una intervención de calibración directa por el circuito de
control. En dicha etapa de producción, en realidad se podrían
aplicar diferentes procedimientos funcionales para realizar dicha
calibración o regulación, que preferentemente presentan en común el
hecho de admitir por lo menos algunas operaciones o etapas que se
realizan automáticamente, en particular, por medio de por lo menos
un sistema de producción adecuado, no ilustrado en la presente
memoria.
Dicho sistema de producción comprende
preferentemente unos medios hidráulicos,
fluido-dinámicos o eléctricos funcionales para
generar o simular y detectar todas las condiciones funcionales o las
señales necesarias, en particular para las operaciones de
programación, medición, regulación o calibración y la comprobación
final del dispositivo 1. Dicho sistema de producción comprende
además por lo menos unos medios de procesamiento o de control,
tales como por ejemplo un ordenador personal o un circuito
electrónico dedicado adecuado. El sistema de producción podría
también comprender convenientemente unos medios de accionamiento
(accionadores, válvulas solenoide, etc.), que preferentemente
realizan de forma automática el movimiento de interconexión
eléctrica, unos medios hidráulicos o neumáticos o unos medios
funcionales para generar las condiciones de comprobación.
\vskip1.000000\baselineskip
Un primer procedimiento de calibración
automática puede comprender, por ejemplo, por lo menos algunas de
las etapas siguientes:
- -
- el dispositivo 1 y/o el circuito 22 se interconecta con un sistema de comprobación y regulación adecuado en la etapa de producción;
- -
- el sistema de comprobación programa o verifica el funcionamiento del programa del microcontrolador MP en el circuito 22;
- -
- el sistema de comprobación detecta o recibe, a través de dichos puntos de prueba o líneas de comunicación TR, el valor de por lo menos algunos parámetros del circuito 22;
- -
- el sistema de comprobación realiza operaciones de procesamiento o comparación basándose en los datos detectados o recibidos desde el circuito 22; y
- -
- el sistema de comprobación envía datos al circuito 22, en particular para permitir al microcontrolador MP realizar operaciones de procesamiento o regulación.
En una variante de dicho procedimiento de
comprobación y calibración, el microcontrolador MP del circuito 22
podría ser funcional solo para recibir los datos detectados por el
sistema de producción, por medio de conexiones externas en dichos
puntos de prueba, y a continuación comparar o procesar de forma
autónoma dichos datos según los valores de los sensores.
En los ejemplos de comprobación citados, pues,
el procesamiento de calibración de los datos puede residir
parcialmente en el sistema de comprobación externo y parcialmente en
el circuito 22 del dispositivo 1, o puede residir totalmente en el
circuito 22 o totalmente en el sistema de comprobación, mientras que
la regulación o la calibración, por ejemplo de los medios de
acondicionamiento CD', puede ser realizada por el microcontrolador
MP. No obstante, para que la producción sea más práctica, cabe la
posibilidad de que tanto el sistema de producción como el circuito
22 realicen las operaciones de calibración. Entonces, en dicha
configuración se podrían contemplar por lo menos algunas de las
etapas siguientes:
- -
- el dispositivo 1 y/o el circuito 22 se interconecta con un sistema de comprobación y regulación adecuado en la etapa de producción;
- -
- el sistema de comprobación programa o verifica el funcionamiento del programa del microcontrolador MP en el circuito 22;
- -
- el sistema de comprobación detecta directamente, a través de dichos puntos de prueba, los valores de por lo menos algunos parámetros del circuito 22;
- -
- el sistema de comprobación realiza operaciones de procesamiento o comparación basándose en los datos detectados;
- -
- el sistema de comprobación envía datos o señales al circuito 22, en particular a través de dichos puntos de prueba, por ejemplo, programando o regulando directamente el valor resistivo del potenciómetro digital o el del circuito de acondicionamiento CC; y
- -
- el sistema de comprobación envía o transmite nuevos datos, y en particular los datos correspondientes a la finalización del procedimiento de calibración, al microcontrolador MP del circuito 22, de tal forma que dicho circuito 22 pueda realizar posiblemente operaciones adicionales o subsiguientes de procesamiento, regulación o verificación.
\vskip1.000000\baselineskip
Dicha variante podría permitir la simplificación
del programa residente en el microcontrolador MP, asignando por lo
menos una parte de las operaciones de procesamiento o del programa
al sistema de producción externo, para obtener de ese modo
posiblemente una reducción de la memoria MEM del circuito 22 y, por
consiguiente, una reducción de los costes correspondientes.
El circuito electrónico 22 puede construirse
utilizando cualquier tecnología conocida adecuada para este
propósito. Por ejemplo, el circuito 22 puede comprender un circuito
integrado de tipo ASIC, en el que se integran la mayor parte de las
funciones electrónicas mencionadas en un mismo componente o chip que
es de tamaño sumamente reducido. Fuera del circuito ASIC, se podría
disponer, por ejemplo, solamente el MOSFET de potencia y algunos
condensadores para la separación o el desacoplamiento de la
corriente CC. Dicha solución permite reducir las dimensiones
globales del circuito 22 y, por lo tanto, del dispositivo 1 en su
conjunto.
La condición de funcionamiento habitual del
dispositivo 1, en la versión funcional de calentador de combustible,
permite el calentamiento continuo o cíclico del combustible diesel
en las condiciones previstas. Con este fin, tras la primera
ignición del motor diesel, el propio dispositivo mantiene la
alimentación de las resistencias 11 durante por lo menos cinco
minutos, al final de los cuales el circuito 22 realiza una nueva
verificación de las condiciones funcionales. En particular, el
dispositivo 1 se activa, es decir, las resistencias 11 reciben
alimentación, durante por lo menos cinco minutos cuando se cumplen
las condiciones siguientes:
- a)
- llave de ignición del motor insertada;
- b)
- voltaje de la batería > 9V;
- c)
- temperatura de combustible < 2ºC \pm 2ºC;
- d)
- presión de combustible \geq 6 barios;
- e)
- dispositivo 1 no activado en quince minutos previos.
Dicha situación se produce habitualmente después
del arranque en frío del motor diesel. Otro subsistema del vehículo
puede transmitir la información a) al microcontrolador MP, mientras
la información b), c) y d) se obtiene preferentemente por medio de
un circuito MB de supervisión del voltaje de la batería y los
sensores 17, 23, respectivamente. El microcontrolador MP, que está
provisto de un temporizador interno propio y un registro de memoria
para registrar los tiempos de activación previa de las resistencias
11, genera directamente la información e).
En caso de que el calentamiento del combustible
se haya activado en los quince minutos anteriores, las condiciones
que deben cumplirse para que se suministre alimentación nueva o
adicional a las resistencias 11 son las siguientes:
- a1)
- llave de ignición del motor insertada;
- b1)
- voltaje de la batería > 9V';
- c1)
- temperatura de combustible <21ºC \pm 2ºC;
- d1)
- presión de combustible \geq 6 barios.
\vskip1.000000\baselineskip
El valor de la presión considerada (condiciones
d y d1) es preferentemente el valor medio de un conjunto de valores
detectados por el sensor 17 en un período de referencia, por
ejemplo, de un segundo.
En caso de activación del dispositivo 1, las
resistencias 11 permanecen alimentadas durante por lo menos cinco
minutos. En caso de que las resistencias 11 se mantengan alimentadas
durante más de cinco minutos pero menos de treinta minutos, el
suministro de energía a estas se interrumpe solo en caso de que se
cumplan las condiciones de apagado indicadas a continuación. En
cambio, en caso de que las resistencias 11 permanezcan alimentadas
durante más de treinta minutos, el suministro de energía a estas se
interrumpe en cualquier caso referentemente durante quince minutos
por lo menos.
El calentamiento, es decir, el suministro de
energía a las resistencias 11, se interrumpe también cuando por lo
menos se produce una de las siguientes situaciones alternativas:
- -
- llave de ignición del motor no insertada (y por consiguiente, motor apagado);
- -
- temperatura de combustible > 21ºC \pm 2ºC y presión de combustible \geq 6 barios;
- -
- voltaje de funcionamiento de la batería < 7,5 V (condición que, por ejemplo, indica que el proceso de arranque del motor está en curso) durante un tiempo determinado, por ejemplo, >200 ms;
- -
- presión de combustible < 6 barios \pm 0,25 barios durante un tiempo determinado (por ejemplo, de un segundo), con una temperatura de combustible > 2ºC \pm 2ºC y con un calentamiento que se ha activado más de una vez en los últimos quince minutos; y
- -
- presión de combustible < 6 barios \pm 0,25 barios durante un tiempo determinado (por ejemplo, de un segundo), con una temperatura de combustible > 21ºC \pm 2ºC y con un calentamiento que se ha activado más de una vez en los últimos quince minutos.
\vskip1.000000\baselineskip
Puede producirse la generación de una señal de
alarma, por medio del circuito LW, en caso de que la presión
detectada mediante el sensor 17 sea mayor o igual a 6 barios
\pm 0,1 barios durante un tiempo determinado, por ejemplo, de
10 segundos, y/o la temperatura del combustible detectada por el
sensor 23 esté comprendida entre 21ºC y 60ºC y el dispositivo 1 se
haya activado más de una vez en los últimos quince minutos.
La utilización de un circuito de control
electrónico basado en microcontrolador permite un funcionamiento
sumamente preciso del dispositivo 1, gracias a la posibilidad de
realizar correcciones de parámetros y calibraciones en la etapa de
producción, y si es necesario incluso con el dispositivo instalado
ya a bordo del vehículo, por ejemplo, cuando se actualiza el
programa del microcontrolador MP en los centros de asistencia
adecuados.
Ni que decir tiene que la utilización de una
lógica de control de tipo digital aporta también una mayor
flexibilidad de utilización, en la medida en que el dispositivo 1
puede "parametrizarse" fácilmente de conformidad con los
requisitos. La programación del microcontrolador MP puede realizarse
de manera conveniente una vez que este ya está instalado dentro del
respectivo cuerpo 2, y por lo tanto dicha programación puede
realizarse de conformidad con los requisitos reales, con una misma
configuración electrónica pero con diferentes parámetros
funcionales, según las diferentes necesidades de producción, el tipo
de filtro F, el material del cual se compone el cuerpo 2, etc. De
todo lo indicado anteriormente, resulta evidente que es posible
proveerse solo de un componente o circuito 2, que más adelante
podrá utilizarse en dispositivos diferentes, por medio de una
programación rápida del dispositivo ya ensamblado. Ni que decir
tiene que el funcionamiento del dispositivo puede reprogramarse por
completo por medio de software o del programa, lo cual es
evidentemente imposible en el caso de los circuitos electrónicos
con componentes analógicos o de tipo digital con memorias no
regrabables. Además, los sistemas de producción y comprobación
conocidos de dichos dispositivos de calentamiento no son adecuados
para ejecutar por lo menos una parte de las operaciones indicadas de
calibración automática del dispositivo.
Otra ventaja de la utilización de un circuito de
control electrónico basado en microcontrolador es la flexibilidad de
funcionamiento que puede asignarse a los medios de calentamiento del
dispositivo 1.
En este sentido, debe recordarse que los
dispositivos de calentamiento de un tipo conocido utilizan, para
calentar el combustible, resistencias PTC controladas con una lógica
ON/OFF simple, que no requiere soluciones particulares (en
realidad, las PTC son autolimitantes en temperatura o en absorción
eléctrica).
La utilización del microcontrolador MP
posibilita, en cambio, un control "inteligente" con la
finalidad de modular o regular el suministro eléctrico de los
medios de calentamiento, por ejemplo utilizando la conocida técnica
de modulación de impulsos en anchura (PWM). Desde este punto de
vista, cabe destacar que, en una forma de realización posible de la
presente invención, las resistencias 11 también podrían sustituirse
por una resistencia de tipo tradicional, con modulación de la fuente
de alimentación (por ejemplo, mediante PWM).
Por supuesto, sin perjuicio del principio de la
presente invención, los detalles de la construcción y las formas de
implementación o los sistemas de control pueden variar ampliamente
con respecto a los descritos e ilustrados en la presente memoria
solo a título de ejemplo, sin apartarse por este motivo del alcance
de la presente invención definido en las reivindicaciones. Además,
en los vehículos, la presente invención puede tener aplicaciones
diferentes a las descritas en la presente memoria simplemente a
título de ejemplo no limitativo.
Es posible que el circuito de control 22 esté
constituido por componentes electrónicos de otro tipo (por ejemplo,
circuitos operacionales, resistencias eléctricas, etc.), que en
cualquier caso son funcionales para desempeñar las funciones de
control incluso en ausencia de un microcontrolador o un
microprocesador, por ejemplo con la posibilidad de calibración
"desde el exterior", en particular por medio de dicho sistema
de producción o de comprobación, de por lo menos un componente
electrónico (por ejemplo, un potenciómetro digital) del tipo que
comprende una memoria no volátil.
En el caso descrito anteriormente, los medios de
memoria MEM no están necesariamente asociados al microcontrolador
MP, sino que dichos medios podrían estar asociados a otros
componentes o bloques funcionales (potenciómetro, sensores,
circuitos de acondicionamiento, etc.) de la disposición del circuito
22.
Claims (39)
1. Dispositivo para calentar un fluido utilizado
en un vehículo, en particular un combustible, comprendiendo dicho
dispositivo un cuerpo (2) que presenta una entrada (3) y una salida
(4), estando dispuestos dentro del cuerpo (2) unos medios de
calentamiento eléctrico (11) en contacto con el fluido, unos medios
de control (IP) para controlar el suministro eléctrico de los
medios de calentamiento (11), unos medios de detección (17, 23)
para detectar por lo menos una respectiva característica del fluido
y una disposición de circuito (22) prevista para controlar por lo
menos los medios de control de suministro eléctrico (IP) y los
medios de detección (17, 23), comprendiendo dicha disposición de
circuito (22) unos medios de memoria no volátil (MEM) predispuestos
para contener por lo menos datos o parámetros modificables o
regrabables, en particular con el propósito de regular y/o controlar
el funcionamiento del dispositivo (1), caracterizado porque
dicha disposición de circuito (22)
- -
- comprende por lo menos un circuito de acondicionamiento (CD' y CD'') para acondicionar la señal de salida de unos respectivos medios de detección (23, 17), y
- -
- es funcional para controlar periódicamente la señal o el grado de precisión de dichos medios de detección (17, 23) y, si es necesario, realizar una calibración automática de dicho circuito de acondicionamiento (CD').
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios de memoria (MEM) son de
tipo no volátil y eléctricamente regrabables, particularmente de
tipo Flash o EEPROM.
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha disposición de circuito (22)
comprende por lo menos uno de entre:
- -
- un procesador digital (PM) asociado a dichos medios de memoria (MEM),
- -
- uno o más componentes electrónicos o bloques funcionales asociados a dichos medios de memoria (MEM),
- -
- unos medios de medición (MB) diseñados para detectar un voltaje de funcionamiento de una fuente de alimentación eléctrica (VB),
- -
- un circuito de desplazamiento (SH, BM),
- -
- un punto de interconexión o punto de prueba,
- -
- una línea para la transmisión de señales o datos (TR),
- -
- unos medios para la interconexión de la disposición de circuito (22) con un sistema externo de regulación o comprobación, en particular durante por lo menos una etapa del ciclo de producción del dispositivo (1),
- -
- una línea o circuito de señalización de alarmas (LW),
- -
- una etapa de alimentación (PS) para el suministro a por lo menos un procesador digital (MP) y/o dichos medios de memoria (MEM).
4. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios de detección (17, 23)
comprenden por lo menos un primer sensor de temperatura (23), y
porque dichos datos comprenden por lo menos un umbral o valor de
temperatura, siendo dichos datos en particular funcionales para
compensar el valor detectado por dicho primer sensor de temperatura
(23), en particular bajo control de dicha disposición de circuito
(22).
5. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios sensores (17, 23)
comprenden un sensor de presión (17).
6. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos datos comprenden por lo menos uno
de entre los siguientes elementos:
- -
- un umbral o valor de presión,
- -
- unos tiempos mínimos y/o máximos para el suministro de los medios de calentamiento (11),
- -
- unos valores o umbrales de voltaje de funcionamiento de una fuente (VB) de alimentación eléctrica del propio dispositivo.
7. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho circuito de acondicionamiento
(CD') comprende una etapa de amplificación.
8. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho circuito de acondicionamiento
(CD'):
- -
- puede calibrarse variando un parámetro externo, en particular un valor resistivo, y/o
- -
- es controlado o calibrado por dicha disposición de circuito (22), en particular por medio de un procesador digital (MP) que forma parte de dicha disposición de circuito (22).
9. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha disposición de circuito (22)
comprende por lo menos un circuito de calibración (CC) para el
establecimiento de un valor de regulación o amplificación de dicho
circuito de acondicionamiento (CD'), en el que en particular:
- -
- dicho circuito de calibración (CC) es controlado por un procesador digital (MP) de dicha disposición de circuito (22), y/o
- -
- dicho circuito de calibración (CC) puede ser controlado por lo menos en parte por un sistema externo de regulación y comprobación, en particular en el ciclo de producción de dicha disposición de circuito (22) o del propio dispositivo (1), y/o
- -
- dichos datos comprenden dicho valor de regulación o amplificación, y/o
- -
- dicho circuito de calibración (CC) comprende por lo menos un potenciómetro digital y un selector de resistencias controlado digitalmente.
10. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha disposición de circuito (22)
comprende por lo menos un circuito de desplazamiento (SH, BM) para
la compensación de tolerancias o errores de dicho circuito de
acondicionamiento (CD'), en el que en particular dicho circuito de
desplazamiento comprende por lo menos un interruptor electrónico y
un bloque de cortocircuito (SH) situado en por lo menos una entrada
de dicho circuito de acondicionamiento (CD') o en unos respectivos
medios de detección (17).
11. Dispositivo según la reivindicación 3 ó 10,
caracterizado porque dicho circuito de desplazamiento:
- -
- comprende por lo menos un interruptor electrónico y un bloque de cortocircuito (SH), y/o
- -
- es controlado por un procesador digital (MP) de dicha disposición de circuito (22), y/o
- -
- comprende un bloque de medición (BM) para medir una señal de salida de dicho circuito de acondicionamiento (CD') en presencia de dicho cortocircuito.
12. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque dichos medios de detección comprenden un
segundo sensor de temperatura (23') para medir la temperatura
presente en un área diferente del área en la que está situado el
primer sensor de temperatura (23), en el que en particular dicho
segundo sensor de temperatura (23') está diseñado para medir por lo
menos:
- -
- una temperatura presente en una cámara en la que está alojada dicha disposición de circuito (22), y
- -
- una temperatura de uno o más componentes de dicha disposición de circuito (22).
13. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque dichos datos comprenden unos datos que
dicho procesador digital (PM) utiliza para actualizar dinámica o
periódicamente dicho umbral o valor de temperatura.
14. Dispositivo según la reivindicación 12,
caracterizado porque dichos umbrales o datos son calculados o
predefinidos por un procesador digital (PM) de dicha disposición de
circuito (22), según los valores detectados por dicho primer sensor
de temperatura (23) y dicho segundo sensor de temperatura (23').
15. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha disposición de circuito (22) está
diseñada para controlar el suministro eléctrico de los medios de
calentamiento (11), por lo menos durante un tiempo determinado,
cuando se verifican las siguientes condiciones:
- a)
- llave de ignición del motor insertada;
- b)
- voltaje de batería por encima de un respectivo primer umbral;
- c)
- temperatura de fluido o combustible por debajo de un respectivo primer umbral;
- d)
- presión de fluido o combustible por encima de o igual a un respectivo primer umbral; y
- e)
- unos medios de calentamiento (11) no activados en un intervalo de tiempo anterior determinado.
16. Dispositivo según la reivindicación 15,
caracterizado porque, en caso de que dichos medios de
calentamiento (11) se hayan activado en dicho intervalo de tiempo
anterior determinado, dicho procesador digital (MP) está dispuesto
previamente para controlar un nuevo suministro eléctrico a los
medios de calentamiento (11) cuando se verifican las siguientes
condiciones:
- a)
- llave de ignición del motor insertada;
- b)
- voltaje de batería por encima de dicho respectivo primer umbral;
- c)
- temperatura de fluido o combustible por debajo de un respectivo segundo umbral; y
- d)
- presión de fluido o combustible por encima de o igual a dicho respectivo primer umbral.
17. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha disposición de circuito (22) está
prevista para controlar el apagado de dichos medios de calentamiento
(11) cuando por lo menos se verifica una de las condiciones
siguientes:
- -
- suministro eléctrico de dichos medios de calentamiento (11) durante un tiempo máximo predefinido;
- -
- llave de ignición del motor no insertada o motor apagado;
- -
- temperatura de fluido o combustible por encima de un umbral predefinido y presión de fluido o combustible por encima de un umbral predefinido;
- -
- voltaje de funcionamiento de batería por debajo de un umbral predefinido; y
- -
- presión de fluido o combustible por debajo de un umbral predefinido, y temperatura de fluido o combustible por encima de un umbral predefinido y calentamiento que se ha activado por lo menos una vez en un intervalo de tiempo predefinido.
18. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha disposición de circuito (22) está
diseñada para modular el suministro eléctrico a dichos medios de
calentamiento (11), por ejemplo por medio de la técnica de PWM.
19. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicho procesador digital (MP) está
diseñado para controlar por lo menos un interruptor de alimentación
electrónico (IP) que constituye dichos medios para controlar el
suministro eléctrico de dichos medios de calentamiento (11).
20. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende un cuerpo (2) dividido por una
pared (2'') en por lo menos dos cámaras (6, 7), alojando una cámara
(6) por lo menos dicha disposición de circuito (22), y comunicando
la otra cámara (7) dicha entrada (3) y dicha salida (4) y alojando
dichos medios de calentamiento (11), en particular, estando
definida en dicha pared (2'') una abertura (16) diseñada para
comunicar las dos cámaras (6, 7), hallándose funcionalmente
dispuesto en una posición correspondiente a dicha abertura (16) un
sensor de presión (17), que preferentemente se mantiene en posición
por medio de un respectivo soporte (18) y se apoya en la parte
inferior de un anillo elástico de sellado (20).
21. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios de calentamiento
comprenden una pluralidad de resistencias con un coeficiente de
temperatura positivo (11), dispuestas funcionalmente entre una
primera y una segunda placa metálica (9, 10).
22. Dispositivo según la reivindicación 21,
caracterizado porque está previsto un elemento metálico (12)
que presenta unos brazos elásticos radiales diseñados para empujar
la segunda placa (10) hacia la primera placa (9), en el que en
particular el elemento metálico (12) está eléctricamente conectado a
un primer terminal (T1), y la primera placa (9) está eléctricamente
conectada a un segundo terminal (T2).
23. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 20,
caracterizado porque dicho sensor de presión (17) está
diseñado para suministrar por lo menos una de entre:
- -
- una medición del valor de la presión absoluta del fluido o combustible en la entrada del dispositivo (1); y
- -
- una medición diferencial o relativa, en particular entre la presión del fluido o combustible en la entrada del dispositivo (1) y la presión ambiental.
24. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque dicho primer sensor de temperatura (23)
presenta una parte de detección dispuesta en una cavidad (24)
definida en dicho cuerpo (2), estando presente un material
termoconductor (GS) en dicha cavidad (24).
\newpage
25. Dispositivo según las reivindicaciones 4 y
20, caracterizado porque dicho primer sensor de temperatura
(23) presenta una parte de detección dispuesta en una cavidad (24)
definida en dicha pared (2''), presentando esta última un espesor
reducido en el área correspondiente a dicha cavidad (24), y siendo
en particular dicho espesor reducido inferior a 2/3 del espesor
medio o espesor predominante de dicha pared (2'').
26. Procedimiento de producción de un
dispositivo para calentar un fluido utilizado en un vehículo, en
particular un combustible, que presenta unos medios de calentamiento
eléctrico (11), unos medios de detección (17, 23) para detectar por
lo menos una respectiva característica del fluido y una disposición
de circuito de control (22), comprendiendo el procedimiento:
- -
- disponer la disposición de circuito (22) dentro del cuerpo (2) del dispositivo, y
- -
- disponer previamente la disposición de circuito (22), de tal forma que su funcionamiento se obtenga o se regule por lo menos en parte por medio del almacenamiento de datos o parámetros modificables,
estando caracterizado el procedimiento
porque comprende las etapas siguientes:
- -
- proporcionar a la disposición de circuito (22) por lo menos un circuito de acondicionamiento (CD' y CD'') para acondicionar la señal de salida de unos respectivos medios de detección (23, 17); y
- -
- diseñar la disposición de circuito (22) para que controle periódicamente la señal o el grado de precisión de dichos medios de detección (17, 23) y, si es necesario, para que realice una calibración automática de dicho circuito de acondicionamiento (CD').
27. Procedimiento según la reivindicación 26,
que comprende el almacenamiento de dichos datos o parámetros
modificables en unos medios de memoria (MEM) que son de tipo no
volátil y eléctricamente regrabables.
28. Procedimiento según la reivindicación 26,
que comprende el almacenamiento de por lo menos uno de los
parámetros o datos siguientes:
- -
- un umbral o valor de temperatura;
- -
- un umbral o valor de presión;
- -
- un tiempo mínimo y/o máximo para el suministro de los medios de calentamiento (11);
- -
- un umbral o valor de voltaje de funcionamiento de una fuente de suministro eléctrico del dispositivo;
- -
- un parámetro de compensación de un valor detectado por unos respectivos medios de detección (17, 23);
- -
- un parámetro de calibración de un circuito de acondicionamiento de la señal de salida de unos respectivos medios de detección (17, 23);
- -
- un valor de regulación o amplificación de un circuito para acondicionar la señal de salida de unos respectivos medios de detección (17, 23); y
- -
- un valor de calibración de un circuito de desplazamiento.
29. Procedimiento según la reivindicación 28,
caracterizado porque la disposición de circuito (22) está
diseñada para realizar su propia calibración o una calibración
automática de uno o más de dichos parámetros o datos.
30. Procedimiento según la reivindicación 28,
que comprende la interconexión en la etapa de producción de la
disposición de circuito (22) con un sistema externo de regulación y
comprobación, en el que, en particular
- -
- el sistema externo realiza o contribuye a realizar por lo menos parte de la calibración de uno o más de dichos parámetros, y/o
- -
- la disposición de circuito (22) recibe parámetros o datos detectados por el sistema externo, para comparar y/o procesar de manera autónoma dichos parámetros o datos.
31. Procedimiento de control de un dispositivo
(1) para calentar un fluido utilizado en un vehículo, en particular
un combustible, comprendiendo el funcionamiento del dispositivo (1)
el calentamiento del fluido en un cuerpo (2), en el que están
alojados unos medios de calentamiento eléctrico (11) suministrados
por medio de una fuente de voltaje (VB), siendo controlada la
alimentación de los medios de calentamiento (11) por unos
respectivos medios de control (IP) según las mediciones efectuadas
por unos medios de detección (17, 23) para detectar por lo menos
una respectiva primera característica del fluido, y siendo
controlados los medios de control de suministro eléctrico (IP) y
los medios de detección (17, 23) por una disposición de circuito
(22) dispuesta dentro de dicho cuerpo (2) basándose en unos
respectivos parámetros de control, en el que el funcionamiento de
la disposición de circuito (22) se obtienen o se regulan por lo
menos en parte por medio de datos o parámetros modificables
almacenados en los medios de memoria (MEM) de la disposición de
circuito, estando caracterizado dicho procedimiento
porque:
- -
- la disposición de circuito (22) acondiciona, por medio de un respectivo circuito de acondicionamiento (CD', CD''), la señal de salida de unos respectivos medios de detección (23, 17);
- -
- la disposición de circuito (22) controla periódicamente la señal o el grado de precisión de dichos medios de detección (17, 23) y, si es necesario, realiza una calibración automática de dicho circuito de acondicionamiento (CD').
32. Procedimiento según la reivindicación 31, en
el que el calentamiento del fluido se activa cuando por lo menos se
verifica una de las condiciones siguientes:
- -
- voltaje de la fuente de alimentación (VB) por encima de un respectivo primer umbral preestablecido;
- -
- temperatura de fluido por debajo de un respectivo primer umbral preestablecido;
- -
- presión del fluido no por debajo de un respectivo primer umbral preestablecido; y
- -
- calentamiento de fluido no activado en un período de tiempo anterior preestablecido.
33. Procedimiento según la reivindicación 32, en
el que, en caso de que el calentamiento del fluido haya sido ya
activado en dicho período de tiempo anterior determinado, se activa
otro calentamiento del fluido cuando se verifican otras
condiciones, en particular una de las condiciones siguientes:
- -
- voltaje de fuente de alimentación eléctrica (BV) por encima de dicho respectivo primer umbral preestablecido;
- -
- temperatura de fluido por encima de un respectivo segundo umbral preestablecido; y
- -
- presión de fluido no por debajo de dicho respectivo primer umbral preestablecido.
34. Procedimiento según la reivindicación 32, en
el que el valor de por lo menos una respectiva característica del
fluido comparado con dicho respectivo umbral es un valor medio de un
conjunto de valores detectados por los medios de detección (17,
23), preferentemente en un período de referencia.
35. Procedimiento según la reivindicación 32,
que comprende el establecimiento de por lo menos el tiempo mínimo y
un tiempo máximo de calentamiento del fluido.
36. Procedimiento según la reivindicación 32, en
el que, en caso de que el calentamiento del fluido se mantenga
activado durante más de un tiempo mínimo, el calentamiento se
interrumpe cuando se verifican una o más de las condiciones
siguientes:
- -
- temperatura de fluido por debajo de un respectivo segundo umbral preestablecido y presión de fluido no por debajo de dicho respectivo primer umbral;
- -
- voltaje de fuente de alimentación (BV) por debajo de dicho respectivo primer umbral preestablecido;
- -
- presión de fluido por debajo de dicho respectivo primer umbral durante un intervalo de tiempo determinado, y calentamiento de fluido activado en un período de tiempo anterior preestablecido;
- -
- presión de fluido por debajo de dicho respectivo primer umbral durante un intervalo de tiempo determinado, temperatura de fluido por encima de un respectivo segundo umbral preestablecido y calentamiento activado más de una vez en un período de tiempo anterior determinado.
37. Procedimiento según la reivindicación 32,
que comprende la generación de una señal de alarma en por lo menos
una condición predefinida, en particular en por lo menos uno de los
casos siguientes:
- -
- presión de fluido no por debajo de dicho respectivo primer umbral durante un intervalo de tiempo determinado; y
- -
- temperatura de fluido comprendida en un intervalo de valores preestablecido, con calentamiento activado más de una vez en un período de tiempo anterior determinado.
38. Procedimiento según la reivindicación 37,
que comprende una etapa de optimización de las características
funcionales del dispositivo (1) por medio de la variación de uno o
más parámetros modificables, comprendiendo en particular dicha
etapa de optimización una actualización dinámica o periódica de
dicho respectivo primer umbral de temperatura.
39. Procedimiento según la reivindicación 38, en
el que el acondicionamiento de la señal de salida de dichos
respectivos medios de detección comprende por lo menos una de
entre:
- -
- la modificación de las modalidades de acondicionamiento de la señal, por medio de la variación de un respectivo parámetro,
- -
- una etapa de calibración de un circuito (CD') que lleva a cabo el acondicionamiento de la señal,
- -
- una etapa de calibración de un valor de referencia o de desplazamiento.
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