CONTROL DE SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE AIRE CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente divulgación se refiere, en términos generales, a sistemas de alimentación de aire de vehículo impulsados por motores de combustión interna. Más particularmente, la preferente invención se refiere al control de componentes de alimentación de aire de vehículo tales como compresores y secadores de aire, con base en señales de control de motor. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Vehículos comerciales modernos contienen sistema de alimentación de aire utilizados para impulsar sistemas de aire, tales como frenos de servicio, limpiadores de parabrisas, suspensión de aire, etc. Sistemas de suministro típicos utilizan un compresor de aire montado que es impulsado por el motor. El compresor alimenta aire a un secador de aire. El secador de aire filtra, enfría y seca el aire. El aire es alimentado a uno o varios depósitos. Los sistemas jalan el aire proveniente del depósito o de los varios depósitos. Típicamente, la presión del sistema de alimentación de aire es controlado por un regulador neumático. El regulador monitorea la presión del depósito y utiliza aire proveniente del depósito para dar señales al compresor y al secador de aire. Sistemas de suministro de aire típicos operan solamente con base en la presión del depósito que es detectada por el
regulador. Cuando la presión del sistema cae por debajo de un valor predeterminado, como por ejemplo 689 kPa (100 psi), el regulador activa el compresor para iniciar el incremento de la presión en el sistema de aire. El compresor eleva la presión de aire hasta que la presión del sistema de aire alcance un valor predeterminado superior, como por ejemplo 861 kPa (125 psi) . La patente No.6, 682, 459 (se conoce aquí como "la patente 59") asignada al propietario de la presente invención divulga un controlador de carga de aire electrónico paras un sistema de freno de aire de un vehículo comercial. La patente 59 divulga ala formación de pausa en el ciclo de carga del compresor de aire cuando se encuentra una condición de carga alta. La patente 59 divulga también el incremento de la velocidad del motor cuando el vehículo es estacionado y el suministro está recargando con el objeto de reducir la cantidad de tiempo que se requiere para cargar el sistema de suministro de aire. La patente 59 se incorpora aquí por referencia en su totalidad. Richard Conklin & Bill Hudgins, [Control electrónico de compresor y secador de aire] , ASE 1999-01-3771 (aquí "artículo ASE 1999-01-3771") contemplan el control electrónico que un sistema de carga neumático de un vehículo frenado por aire. El artículo ASE 1999-01-37771 se incorpora aquí por referencia en su totalidad.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente solicitud se refiere al control de uno o varios componentes de un sistema de suministro de aire de vehículo basado en una señal de control. En una modalidad un controlador es utilizado para controlar el sistema de alimentación de aire con base en las señales de motor. En una modalidad, las señales de control de emisión de motor son monitoreadas y un compresor de aire es controlado con base en señales de control de emisión de motor. Las señales de control de emisión de motor pueden ser monitoreadas con el objeto de determinar si la activación del compresor provocará que las emisiones de motor rebasen el límite de emisiones. El compresor de aire puede ser controlado para inhibir la activación de un compresor cuando se determina que la activación del compresor causaría que las emisiones rebasaran el límite de emisiones. En una modalidad las señales de control de emisión de motor pueden ser monitoreadas para determinar la calidad del aire, como por ejemplo la calidad de aire de entrada al compresor. Por ejemplo, las señales de control de motor son monitoreadas para determinar un estado de re-circulación de gas de escape. El aire de entrada que incluye gases de escape puede presentar una inhibición de la compresión por el compresor de aire mediante el hecho de inhibir la activación del compresor cuando los gases de escape son recirculados .
En una modalidad, se monitorea un estado de un turbo-cargador. El compresor de aire está controlado con base en el estado del turbo-cargador. Por ejemplo, el compresor de aire puede ser activado cuando el turbo-cargador es activado con el objeto de reducir la cantidad de trabajo efectuado por el compresor. En una modalidad, se monitorea una temperatura de refrigerante de motor. El compresor de aire es controlado con base a la temperatura del refrigerante. Por ejemplo, el compresor puede ser desactivado cuando la temperatura del refrigerante se encuentra por encima de una temperatura seleccionada . En una modalidad, se proporciona un indicador de calidad de aire de compresor. En está modalidad, se mide un atributo de la calidad del aire que se proporciona a un compresor. El valor medido del atributo de calidad de aire es comparado con un rango aceptable predeterminado de calidad de aire. Un indicador de calidad de aire inaceptable se proporciona cuando el valor medido está fuera del rango aceptable de calidad de aire. En una modalidad el indicador de aire inaceptable se proporciona después que el lapso de tiempo durante el cual la calidad de aire medida está fuera del rango de calidad de aire aceptable es mayor que un lapso de tiempo seleccionado. En una modalidad, las condiciones del vehículo son
monitoreadas para evitar ciclos de purga excesivos en un secador de aire. Por ejemplo, se mide el aire de salida de secador para determinar el punto de rocío. Si el aire de salida de secador de aire está por debajo de un punto de rocío predeterminado, el secador no será purgado en el ciclo siguiente. Ventajas y beneficios adicionales serán aparentes a las personas con conocimientos en la materia después de considerar la descripción siguiente y las reivindicaciones adjuntas en combinación con los dibujos adjuntos. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema de alimentación de aire de vehículo; la Figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra un método para controlar un compresor de aire con base en señales de control de motor; la Figura 3 es una ilustración esquemática de un sistema de suministro de aire de vehículo adaptado para controlar con base en señales de control de motor; la Figura 4 es una ilustración esquemática de un sistema de suministro de aire de vehículo adaptado para controlar con base en señales de control de motor; la Figura 5 es una ilustración sistemática de un sistema de suministro de aire de un vehículo adaptado para controlar con base en señales de control de motor;
la Figura 6 es una ilustración esquemática de un sistema de suministro de aire de vehículo adaptado para controlar con base en señales de control de motor; la Figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra un método para controlar un compresor de aire con base en señales de control de emisión de motor; la Figura 8 es un diagrama de flujo que ilustra un método para controlar un compresor de aire con base en la calidad de aire; la Figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra un método para controlar un compresor de aire con base en un estado de motor turbo; la Figura 10 es un diagrama de flujo que ilustra un método para controlar un compresor de aire con base en temperaturas de refrigerante; la Figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra un método para controlar un calentador secador con base en una temperatura de entrada de secador; la figura 12 es una ilustración esquemática de un controlador de compresor; la Figura 13 es un diagrama de flujo que ilustra un método para controlar un compresor de aire con base en señales de control de motor con un sobremando de presión de aire de baja. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención se enfoca al control de uno o varios componentes de un sistema de alimentación de aire de vehículo 12 con base en señales de control de motor. La presente invención puede implementarse en una amplia variedad de diferentes sistemas de suministro de aire de vehículo. La Figura 1 ilustra un ejemplo de un sistema de suministro de aire de vehículo 12. El sistema de suministro de aire ilustrado 12 incluye un compresor de aire 10, un depósito 16, un regulador 18, y un secador de aire 20. El compresor de aire 10 incluye un bastidor 11, una cabeza 13 y un pistón 15. La cabeza 13 está montada sobre el bastidor 11 de tal manera que la cabeza y el bastidor definan una cámara de compresión 17. El pistón 17 se desplaza de manera reciprocante en la cámara de compresión 17 para comprimir aire en la cámara de compresión. De manera conocida. El compresor 10 puede estar impulsado por 1 eje de sigueñal de vehículo (no ilustrado) . El compresor 10 recibe aire de la fuente de aire 22, como por ejemplo una admisión de aire de vehículo. El compresor 10 comprime el aire y proporciona el aire comprimido al depósito 16. En el sistema de aire ilustrado en la figura 1, el regulador 18 coloca el compresor 10 en un estado activado o cargado cuando una presión en el depósito 16 cae por debajo de una presión mínima predeterminada y coloca el compresor en un estado desactivado o descargado cuando la presión en el depósito
alcanza una presión máxima predeterminada. El ejemplo ilustrado por la Figura 1, el regulador 18 coloca el compresor 10 en un estado descargado proporcionando una señal de aire a un descargador de compresor 24. El descargador de compresor puede tomar varias formas diferentes. Por ejemplo, el descargador 24 puede ser un mecanismo que mantiene una válvula de entrada 25 abierta o bien puede ser un ensamble de válvula separado. La Figura 2 ilustra un método para controlar el compresor de aire 10 con base en señales de control de motor. Según el método ilustrado por la Figura 2, señales de control de motor son monitoreadas 60. El compresor 10 está controlado con base en las señales de control. Señales de control de motor incluyen señales provenientes de sensores que monitorean el estado de componentes relacionados con el motor y señales que controlan componentes relacionados con le motor. Ejemplos de señales de motor incluyen señales de control de emisión, señales de estado de turbo-cargador, señales de temperatura de refrigerante, señales de temperatura ambiente, señales de posiciones de obturador, señales de carga de motor, señales de estado de freno de motor, revoluciones por minuto de motor, señales de presión de múltiple de admisión, y señales de velocidad de vehículo. Ejemplos de señales de control de emisión incluyen señales de controles de escape, señales de calidad de aire y señales de
recirculación de gas de escape. Las Figuras 3-6 ilustran ejemplos de sistemas de alimentación de aire vehículo 12 adaptados para control con base en señales de control de motor. La Figura 3 ilustra un circuito de control de compresor 40 que controla un compresor 10 en un sistema de alimentación de aire 12 basado en una o varias señales de control de motor. El circuito de control ilustrado 40 incluye un controlador 42, un enlace de señal de control de motor 44, en la válvula de control 47. El enlace de señal de control de botón 44 recibe señales de control de una unidad de control 49. El enlace de señal de control 44 puede tomar varias formas diferente. En una modalidad, el enlace de señal de control de motor comprende un enlace J1939 a un bus de tractor. Con referencia a la Figura 3, la válvula de control usada 47 incluye una entrada 54 conectada al depósito 16 y una salida conectada al descargador 24. El controlador 42 controla la válvula de control 47 con el objeto de comunicarse selectivamente una señal de aire proveniente del depósito 16 al descargador para desactivar selectivamente el compresor 10. Por ejemplo, el controlador puede abrir la válvula de control con el objeto de proporcionar la señal de aire al descargador para colocar el compresor en un estado descargado. EL controlador puede cerrar la válvula de control para permitir la colocación del compresor en un estado
cargado. En una modalidad, la válvula de control es una válvula controlada por solenoide. En la modalidad ilustrada, la trayectoria desde el depósito 16 a través de la válvula de control 47 hacia el descargador 24 es paralela a la trayectoria desde el depósito 16, a través del regulador 18, hacia el descargador. Como resultado, la válvula de control 46 puede operar para evitar el regulador 18 y desactivar el compresor 10 con base en las señales de control de motor proporcionadas al controlador 42 en el enlace de señal de motor 44. En la modalidad de ejemplo, el controlador está programado con base en el motor particular con 1 cual está ensamblado el compresor y con base del tipo de vehículo en el cual está ensamblado el motor con el objeto de optimizar el desempeño del compresor. El circuito de control de alimentación de aire 62 ilustrado en la Figura 4 controla el compresor 10 y/o el secador de aire 20 con base en una o varias señales de control de motor. El circuito de control 62 ilustrado por la Figura 4 incluye un controlador de sistema de aire 63 y un enlace de señal de motor 64. En la modalidad ilustrada por la Figura 4, el controlador de sistema de aire 62 remplaza el regulador que esta incluido en sistemas convencionales de suministro de aire. El enlace de señal control de motor 64 proporciona señales de control desde una unidad de motor 49 hacia el controlador 63. En el ejemplo de la Figura 4, se proporciona
aire presurizado al controlador 63 por el embalse 16 a través de la línea 65. Un sensor de presión 66 proporciona señales de presión desde el depósito 16 hacia el controlador 63 a través de un enlace de comunicación 67. El controlador 63 está conectado al compresor 10 por una línea de señales neumática 68. En el ejemplo de la Figura 4, el controlador 63 controla el compresor 10 y/o el secador 20 ofreciendo selectivamente señales neumáticas al compresor 10 y/o al secador 20 con base en las señales de control de motor y/o las señales de presión. Por ejemplo, el controlador puede proporcionar una señal de aire al compresor para colocar el compresor en el estado descargado. En al modalidad de ejemplo, el controlador está programado con base en el motor particular con el cual el compresor está ensamblado y el tipo de vehículo con el cual el motor está ensamblado con el objeto de optimizar el desempeño del compresor. El sistema de control de suministro de aire 12 ilustrado por la Figura 5 controla el compresor 10 y/o el secado de aire 20 con base en una y/o varias señales de control. En el ejemplo de la Figura 5 el compresor 10 incluye una interfaz electrónica 70 y el secador 20 incluye una interfaz electrónica 72. Un controlador de sistema de suministro de aire 74 está en comunicación con la unidad control de motor 49, la interfaz electrónica de compresor 70, la interfaz electrónica de secador 72, y un sensor de presión de depósito
66. La interfaz electrónica de compresor 70 permite que el controlador 74 controle el compresor 10. La interfaz electrónica de secador 72 permite que el secador 20 este controlado por el controlador 74. La comunicación entre el controlador 74 y las interfaces electrónicas 70, 72 eliminan la necesidad de proporcionar aire presurizado al controlador de sistema de aire o a una válvula de control de sistema de aire a partir del depósito. La comunicación entre el controlador 74 y las interfaces electrónicas 70, 72 elimina también la necesidad de líneas de señales de control neumáticas que se extienden desde el controlador de sistema de aire 74 o una válvula de control de sistema de aire hasta el compresor y el secador. En el ejemplo de la Figura 5, el controlador 76 controla el compresor 10 y/o el secador 20 proporcionando selectivamente señales de comunicación al compresor 10 y/o al secador 20 con base en las señales de control de motor y /o las señales de presión. Por ejemplo, el controlador 76 puede ofrecer una señal de control eléctrica a la interfaz electrónica de compresor 70 para colocar el compresor 10 en un estado descargado. En la modalidad de ejemplo, el controlador está programado con base en el otro particular con el cual el compresor está ensamblado y el tipo de vehículo en el cual está montado el motor con el objeto de optimizar el desempeño del compresor. El suministro de aire 12 ilustrado por la Figura 6 controla
el compresor 10 y/o el secador de aire 20 con base en una o varias señales de control de motor. En el ejemplo de la Figura 6, la unidad de control de motor 49 está programada para controlar el sistema de suministro de aire 12. Es decir, la funcionalidad de un controlador de sistema de aire está integrada en la unidad de control de motor 49. En el ejemplo de la Figura 6, el compresor 10 incluye una interfaz electrónica 80 y el secador 20 incluye una interfaz electrónica 82. La unidad de control de motor 49 está en comunicación con la interfaz electrónica de compresor 80, la interfaz electrónica de secador 82, y un sensor de presión de depósito 66. Por ejemplo, la interfaz electrónica de compresor 80, la interfaz electrónica de secador 82, y/o el sensor de presión 66 pueden estar conectados al bus de vehículo. La interfaz electrónica de compresor 80 permite al compresor 10 ser controlado por el controlador de motor 49. La interfase electrónica de secador 72 permite que el controlador de motor 49 controle el secador 20. En el ejemplo de la Figura 6, el controlador de motor 49 controla el compresor 10 y/o al secador de aire 20 con base en las señales de control de motor y /o las señales de presión. El sistema de suministro de aire puede controlarse con base en varias señales de control de motor diferentes. Las Figuras 7-11 son diagramas de flujo que ilustran algoritmos para controlar componentes del sistema de suministro de aire con
base en señales de control de motor. En el ejemplo de la Figura 7, se monitorean señales de control de emisión de motor 90. Las señales de control de motor son analizadas para determinar 92 si la activación del compresor causará que las emisiones del motor rebase un límite de emisión. Por ejemplo, emisiones pueden ser detectadas en un múltiple de salida y un incremento de las emisiones causadas por la activación del compresor puede estimarse. Si el incremento de las emisiones podría provocar que las emisiones rebasaran el límite de emisiones, se impide 94 que el compresor se active. Si la activación del compresor no provocaría la violación del límite d emisiones, entonces se permite la activación del compresor 96. En el ejemplo de la Figura 8, se monitorean señales de calidad de aire de emisión de motor 100. Por ejemplo, señales que indican la calidad del aire que se suministrara al compresor son monitoreadas. Las señales de calidad de aire son analizadas para determinar 102 si la calidad del aire es aceptable para compresión por el compresor de aire. Una mala calidad del aire podría reducir la vida del compresor. Si la calidad del aire proporcionada al compresor no es aceptable, se permite la activación del compresor 106. La calidad del aire puede ser monitoreada de varias formas diferentes. En una modalidad, un sensor de calidad de aire 108 (Figura 3) está incluido la emisión de aire de vehículo.
En una modalidad, un indicador de calidad de aire de compresor se proporciona al operador del vehículo y/o técnico del servicio. El sensor 108 mide un atributo de calidad del aire y del aire que se proporciono al compresor. El valor de atributo de calidad de aire es comparado con nuevo rango aceptable predeterminado de calidad de aire. Un indicador de calidad de aire inaceptable se proporciona cuando el valor medido está fuera del rango de calidad de aire aceptable. Casos en los cuales el valor de atributo de calidad de aire medido está fuera del rango de calidad de aire aceptable pueden registrase en lapso de tiempo durante el cual el valor medido está fuera del rango de calidad de aire aceptable puede ser registrado. En una modalidad, el indicador de calidad de aire inaceptable se proporciona después que el valor medido este fuera del rango de calidad de aire aceptable durante más tiempo que un periodo predeterminado. Algunos motores incluyen sistemas de recirculación de gas de escape. Sistemas de recirculación de gas de escape recirculan una pequeña porción del gas de escape de vuelta a la admisión de aire motor bajo ciertas condiciones con el objeto de reducir emisiones. En una modalidad, la calidad del aire es determinada mediante el monitor lo ve recibir o no gases de escape están siendo re-circulados a la admisión de aire de motor. En una modalidad, el compresor no puede ser activado sin gases de escape están siendo recirculados hacia la
admisión de aire de motor. El compresor puede ser activado si gases de escape no están recirculados a la admisión de aire de motor. En el ejemplo de la Figura 9, se monitorea un estado de un turbocargador de aire de admisión de motor 110. Por ejemplo, el estado del turbocargador puede dividirse entre turbocargador operando en modo de presión elevada o en modo de presión baja. En este ejemplo si el turbocargador proporciona una incursión que es superior a un valor predeterminado, el turbocargador se encuentra en un modo de presión alta. Si el impulso se encuentra por debajo del valor predeterminado, el turbocargador se encuentra en el modo de presión baja. En el ejemplo de la Figura 9, se determina 112 si el turbocargador se encuentra en el modo de presión elevada o en el modo de presión baja. En este ejemplo, el compresor es activado 114, si el turbocargador se encuentra en el modo de presión elevada y el compresor es desactivado 116 si el turbocargador se encuentra operando en el modo de presión baja. Cuando el turbocargador se encuentra en el modo de presión alta, el aire de admisión proporcionado al compresor es presurizado sobre la presión atmosférica. Como resultado, la cantidad de trabajo efectuado por el compresor y por consiguiente el motor que impulsa el compresor es reducido cuando el turbocargador está operando en el modo de presión alta.
En una modalidad el estado (activado o desactivado) , del compresor 10 es comunicado al controlador de motor 49. Por ejemplo, el estado del compresor puede comunicarse al controlador de motor 49 a través de uno de los controladores de compresor divulgados. Está comunicación informa al controlador de motor que el compresor está utilizando una parte del aire de admisión. El aire de admisión utilizado por el compresor no se proporcionara a la cámara de combustión para quemar combustible. El controlador de motor 49 controla la mezcla de aire-combustible tomando en cuenta el estado del compresor de aire. En el ejemplo de la Figura 10, se monitorea una temperatura de refrigerante de motor 120 para determinar 122 si la temperatura del refrigerante se encuentra por encima de un límite predeterminado de temperatura deseada para el compresor 10. En este ejemplo, el compresor puede ser desactivado 123 si la temperatura del refrigerante se encuentra por debajo del límite de temperatura deseada para el compresor 10. El compresor 124 no puede ser activado si la temperatura del refrigerante se encuentra por encima del límite de temperatura deseada para el compresor 10. En muchas aplicaciones, el compresor 10 es enfriado por refrigerante de motor. La operación del compresor cuando el refrigerante es relativamente frío reduce la operación de la temperatura del compresor y prolonga la vida del compresor.
En el ejemplo de la Figura 11, la temperatura del aire es monitoreado 130 para determinar 132 si la temperatura del aire ambiente se encuentra por debajo de un límite para determinar la temperatura deseada para el secador 20. En este ejemplo, un calentador de secador 133 (Figura 1) es encendido 134 si la temperatura ambiente se encuentra por debajo del límite inferior de temperatura deseada para el secador 20. El calentador de secador 133 es apagado 136 si la temperatura ambiente se encuentra arriba del límite inferior de temperatura deseada para el secador 20. En una modalidad, el calentador es encendido y apagado con base en la temperatura de aire de entrada al secador en lugar de la temperatura del aire ambiente. EL hecho de calentar el secador 20 impide la congelación del líquido en el secador de aire. La Figura 12 es una ilustración esquemática de un controlador 42 que puede emplearse para controlar el compresor con base en señales de control de motor. Por ejemplo, el controlador podría utilizarse para efectuar los métodos ilustrados por las Figuras 2 y 7-11, combinaciones de los métodos ilustrados por las Figuras 7-11, y combinaciones de métodos de control efectuados por sistemas de control de reguladores tradicionales (activación en una presión umbral inferior, desactivación en una presión umbral superior) y los métodos ilustrados en la Figura 7-11) . El controlador 42 ilustrado en el ejemplo de la Figura 12 incluye una entrada 190, memoria
192, un procesador 194, y una salida 196. La entrada 190 recibe señales de control de motor 198 y/o señales de presión de depósito 200. La memoria 192 almacena un algoritmo de control de compresor y valores predeterminados, como por ejemplo valores de control superior e inferior. El procesador 194 aplica del algoritmo de control de compresor a las señales de control de motor 198 y/o a las señales de presión de depósito 200 para producir señales de salida 202. Las señales de salida 202 controlan el sistema de suministro de aire. Ejemplos de señales de salida 202 incluyen una señal de activación de compresor de aire que provoca el compresor sea activado y una señal de desactivación de compresor de aire que provoca que el compresor sea desactivado. La Figura 13 ilustra un método para controlar un compresor con base en señales de control de motor con un sobremando de presión de aire baja. En la modalidad ilustrada por la Figura 13, señales de control de motor son monitoreadas 250 para determinar 252 si el compresor debe ser desactivado. La porción basada en señal de control de motor 254 del diagrama de flujo ilustrado por la Figura 13 puede comprender uno o varios de los métodos ilustrados por las Figuras 2 y 7-11. Si el compresor es ajustado a un estado desactivado por un algoritmos 254 basados en señales de control de motor, el método determina 256 si la presión de sistema de alimentación de aire se encuentra por debajo de una presión umbral mínima,
como por ejemplo 689 kPa (100 psi) . Si la presión del sistema se encuentra por debajo de la presión mínima, se sobre manda 258 el algoritmo basado en señal de control de motor (es decir, se activa el compresor) . Si la presión de sistema se encuentra por encima de la presión mínima, el compresor es ajustado 260 a un estado desactivado. En la modalidad de ejemplo, el compresor es desactivado cuando se alcanza un límite de presión superior. Mientras la invención se ha descrito con referencia a modalidades específicas, será aparente a las personas con conocimientos en la materia que muchas alternativas, modificaciones, y variaciones pueden efectuarse. Por consiguiente, la presente invención abarca todas las alternativas, modificaciones, y variaciones que pueden caer dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones adjuntas .