MX2012013817A - Metodo y sistema para mejorar el ahorro de combustible y controlar las emisiones de motor. - Google Patents

Metodo y sistema para mejorar el ahorro de combustible y controlar las emisiones de motor.

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Andrew Harland Lindsay
Kevin Michael Dagenais
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Abstract

Un controlador de motor para un motor configurado para mejorar el ahorro de combustible y disminuir las características negativas de las emisiones. El controlador de motor se acopla operativamente al motor y se configura para interceptar las señales del detector de posición angular y generar una señal ajustable del detector de posición angular y emitir la señal ajustada hacia el módulo de control del motor operativamente acoplado al motor. El módulo de control del motor se configura para controlar el inyector de combustible para el motor y responde a la señal ajustada del detector de posición angular. El controlador de motor se acopla operativamente a un módulo de inyección de hidrógeno configurado para suministrar hidrógeno al motor en conjunto con la operación del controlador de motor. De acuerdo con otro aspecto, el controlador de motor se configura para interceptar las señales del accionador de válvula, provenientes del módulo de control del motor destinadas a controlar los accionadores de válvula variable en el motor. El controlador de motor incluye un módulo configurado para ajustar o modificar las señales del accionador de válvula en respuesta a los cambios en la posición angular del motor y emitir las señales ajustadas del accionador de válvula para controlar los accionadores de válvula variable en el motor.

Description

MÉTODO Y SISTEMA PARA MEJORAR EL AHORRO DE COMBUSTIBLE Y CONTROLAR LAS EMISIONES DE MOTOR CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a motores de combustión interna y, más particularmente, a un método y sistema para mejorar el ahorro de combustible y controlar las emisiones en una máquina o motor.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El ajuste de la sincronización de inyección de combustible es una técnica común utilizada para afinar motores para el ahorro de combustible, 'caballos de fuerza o para ajustar las características de las emisiones. Sin embargo, las mejoras en el ahorro de combustible se acompañan f ecuentemente por una degradación en las características de las emisiones, lo cual tiende a anular la conveniencia de utilizar tales técnicas.
Por consiguiente, permanece la necesidad de mejoras en la técnica.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención comprende modalidades de un método y sistema para mejorar el ahorro de combustible en una máquina o motor y para mejorar las emisiones producidas por el motor.
De acuerdo con una modalidad, la presente invención proporciona un controlador de integración del motor adecuado para su uso con un motor de combustión interna.
De acuerdo con otra modalidad, la. presente invención proporciona un método para mejorar el ahorro de combustible de un motor y para reducir las indeseables características de las emisiones del motor.
De acuerdo con otra modalidad, la presente invención proporciona un circuito para acondicionar y convertir las señales de salida análogas generadas por los detectores de un motor.
En un aspecto, la presente invención comprende un controlador de motor para su uso con un motor, comprendiendo el controlador de motor: un puerto de entrada para recibir una señal del detector de posición angular proveniente del motor; un módulo configurado para ajustar la señal del detector de posición angular para generar una señal ajustada ¦del detector de posición angular; un puerto de salida configurado para emitir la señal ajustada dél detector de posición angular hacia un módulo de control de _ motor operativamente acoplado al motor y configurado para controlar el motor; y un módulo de control de hidrógeno configurado para controlar la inyección de un gas de hidrógeno al motor.
En otro aspecto, la presente invención comprende un método para mejorar el ahorro de combustible en un motor, incluyendo el motor un módulo de control de motor operativamente configurado para controlar un inyector de combustible para el motor, comprendiendo el método las etapas de: determinar la posición angular para el motor en base a una señal del detector de posición angular; ajustar la señal del detector de posición angular y aplicar la señal ajustada del detector de posición angular al módulo de control de motor, y respondiendo el módulo de control de motor a la señal ajustada del detector de posición para controlar el inyector de combustible de tal manera que mejore el ahorro de combustible; suministrar un gas de hidrógeno al motor junto con el control del inyector de combustible, de manera que disminuya cualquier característica negativa de las emisiones del motor ocasionada por la operación del inyector de combustible .
En un aspecto adicional, la presente invención comprende un circuito para procesar las salidas de señales análogas provenientes de un motor, comprendiendo el circuito: un puerto de entrada diferencial, una primera fase acoplada al puerto de entrada diferencial y configurada para retirar cualquier desplazamiento de CD en la señal análoga; una segunda fase acoplada a la salida de la primera fase y configurada para proporcionar una referencia de señal de alta impedancia; y una fase de salida acoplada a la salida de la segunda fase y configurada para convertir la señal análoga acoplada en una o más señales lógicas; y un puerto de salida acoplado a la salida de la fase de salida y configurado para emitir la una o más señales lógicas.
En otro aspecto, la presente invención comprende un controlador de motor para su uso con un motor, comprendiendo el controlador de motor: un puerto de entrada para recibir una señal del detector de posición angular proveniente del motor; un módulo configurado para determinar una señal caracterizada del detector de posición angular y para generar una señal ajustada del detector de posición angular en base a la señal caracterizada del detector de posición angular y siendo la señal ajustada del detector de posición angular ajustable con una cantidad de avance o una cantidad de retraso; un puerto de salida configurado para emitir la señal ajustada del detector de posición angular hacia un módulo de control de motor operativamente acoplado ' al motor y configurado para controlar el motor; y un módulo de control de hidrógeno configurado para controlar la inyección de un gas de hidrógeno al motor.
Aun en otro aspecto, la presente invención comprende un método para mejorar el ahorro de combustible en un motor, incluyendo el motor un módulo de control de motor operativamente configurado para controlar un inyector de combustible para el motor, comprendiendo el método las etapas de: determinar una señal del detector de posición angular correspondiente a una o más posiciones angulares del motor; caracterizar la señal del detector de posición angular y generar una señal ajustada del detector de posición angular y estando la señal ajustada del detector de posición angular avanzada o retrasada en relación a la señal del detector de posición angular, y aplicando la posición angular ajustada al módulo de control de motor y respondiendo el módulo de control de motor a la señal ajustada del detector de posición, para controlar el inyector de combustible de tal manera que se mejore el ahorro de combustible; suministrar un gas de hidrógeno al motor junto con el control del inyector de combustible de manera que disminuya cualquier característica negativa de las emisiones del motor ocasionada por la operación del inyector de combustible.
Otros aspectos y características de acuerdo con la presente solicitud se harán aparentes para los de experiencia ordinaria en la técnica al revisar la siguiente descripción de las modalidades de la invención junto con las figuras acompañantes .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Ahora se hará referencia a los dibujos acompañantes que muestran, a manera de ejemplo, las modalidades de acuerdo con la presente solicitud, y en los cuales: La Figura 1 muestra en forma de diagrama de bloques un sistema para ahorro de combustible y control de emisiones de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 2 es un diagrama de flujo que representa las etapa-s de procesamiento incorporadas en un método para mejorar el ahorro de combustible y para, mejorar las emisiones de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 3 es un diagrama esquemático de un circuito de entrada para convertir/acondicionar las señales de salida provenientes de los detectores para el motor; y La Figura 4 es un diagrama de sincronización que muestra las señales ejemplares del árbol de levas y del cigüeñal.
Los números de referencia similares indican elementos similares o correspondientes en los dibujos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES Se hace referencia primeramente a la Figura 1, que muestra un sistema para mejorar el ahorro de combustible y para controlar las emisiones del motor de acuerdo con una modalidad de la invención e indicada en general mediante la referencia. El sistema 100 de acuerdo con una modalidad comprende un controlador de integración 110 del motor y un módulo de inyección de hidrógeno 120. Como se muestra en la Figura 1, el controlador de integración 110 del motor se interconecta con una máquina o motor 130 y un. módulo de control de motor o ECM indicado por la referencia 140.
De acuerdo con una implementación ejemplar, el motor 130 se configura con detectores de posición angular y accionadores de válvula variable. Los detectores de posición angular indicados en general por la referencia 132 comprenden detectores, por ejemplo, detectores de proximidad, que se configuran para determinar la posición angular del motor al detectar o percibir los dientes u otros indicios en el árbol de levas del motor y/o en el cigüeñal del motor. Los detectores de posición angular 132 generan señales de salida 133 del detector de posición angular que se utilizan por el controlador de integración 110 del motor para generar señales de salida ajustadas 117 del detector de posición angular para el módulo de control 140 del motor, como se describe en mayor detalle más adelante. Los accionadores de válvula variable (i.e., VVA) indicados en general por la referencia 134 comprenden un mecanismo para modificar la carrera o la duración de la válvula en el motor 130 como lo entenderán los expertos en la técnica. Los accionadores 134 de la válvula variable pueden controlarse, por ejemplo, por medio del módulo de control 140 del motor, como parte de una estrategia de control de emisiones. De acuerdo con este aspecto, el módulo de control 140 del motor genera señales de control del accionador de válvula 142 destinadas a los accionadores 134 de la válvula variable. Las señales de control del accionador de válvula 142 se interceptan por el controlador de integración 110 del motor y proporcionan la base para la generación de señales del accionador de válvula 135 corregidas o de otra manera modificadas que después se aplican al accionador de válvula variable 134, como se describirá en mayor detalle más adelante.
El módulo de inyección de hidrógeno 120 se configura para suministrar hidrógeno (y gas de oxigeno) 122 al colector de . admisión de aire del motor 130. De acuerdo con una implementacion ejemplar, el motor comprende un motor equipado con un turbo-alimentador y es operable en el modo turbo-alimentado . La adición de gas de hidrógeno 122 al proceso de combustión del motor 130 mejora la calidad de las emisiones del motor al reducir el óxido de nitrógeno, el HC o los hidrocarburos no quemados, y materia particulada. De acuerdo con una implementacion ejemplar, el módulo de inyección de hidrógeno 120 se basa en el electrolizador de hidrógeno disponible de Hy-Drive Technologies Ltd., de Mississauga, Ontario, Canadá. La tecnología del electrolizador de hidrógeno de Hy-Drive Technologies se describe adicionalmente en la Solicitud de Patente Canadiense publicada No. 2,534,454, que se incorpora en la presente en su totalidad mediante esta referencia. De acuerdo con una modalidad, el módulo de inyección de hidrógeno 120' se configura para operar bajo el control y e conjunto con el controlador de integración 110 del motor. De acuerdo con un aspecto, la sincronización de la inyección del motor 130 se ajusta cuando el suministro de hidrógeno se encuentra en curso, i.e., el hidrógeno se inyecta en el colector de admisión del motor 130. En una implementación ejemplar, la inyección de hidrógeno comprende generar el gas de hidrógeno con una presión positiva que hace que el gas fluya desde el módulo de inyección dé H2 120 hacia el colector de admisión del motor 130. En el colector de admisión de aire, la corriente de aire de admisión transporta el gas de hidrógeno hacia el motor 130.
Refiriéndose de nuevo a la Figura 1, el controlador de integración 110 del motor incluye un puerto 112 para recibir una o más lecturas o señales de posición angular provenientes de los detectores de posición angular 132 para el motor 130, y un puerto 114 para emitir o transmitir las señales ajustadas 135 (o corregidas) del accionador de válvula al motor 130. Como se muestra, el controlador de integración 110 del motor incluye un puerto 118 para introducir (i.e., interceptar) las señales de control del accionador de válvula 142 generadas por el módulo de control 140 del motor y destinadas al accionador de válvula variable 134 en el motor 130. Como se muestra también en la Figura 1, el controlador de integración 110 del motor también incluye un puerto 116 para emitir las señales de salida ajustadas 117del detector de posición angular hacia el módulo de control 140 del motor. Como se describirá en mayor detalle más adelante, el controlador de integración 110 del motor se configura (por ejemplo, utilizando instrucciones almacenadas de control de programa, ejecutables en computadora o microprocesador en firmware o software (programación fija, programación) ) para mejorar el ahorro de combustible del motor 130 al ajustar o variar la sincronización del inyector de combustible para el motor 130 y también para controlar la inyección o la adición de hidrógeno al proceso de combustión del motor utilizando el módulo de inyección de hidrógeno 120 a fin de disminuir o limitar las indeseables características de las emisiones del motor 130. Además de un microprocesador o micro-controlador que opere bajo el control del programa almacenado, el módulo de integración 110 del motor puede configurarse o incluir lógica digital, circuitos análogos, detectores, transductores y otros aparatos (hardware) electrónicos o eléctricos apropiadamente configurados para proporcionar la funcionalidad que se describe en la presente.
De acuerdo con un aspecto, el controlador de integración 110 del motor incluye un módulo procesador de posición angular o componente de código ejecutable configurado para recibir y procesar las señales de salida 133 del detector de posición angular recibidas desde el motor 130 (i.e., a través del puerto de entrada 112) y generar las señales de salida ajustadas 117 del detector de posición angular. Las señales ajustadas 117 de posición angular se utilizan por el módulo de control 140 del motor de acuerdo - Il ¬ eon algoritmos o procesos de control predeterminados para generar señales de control 144 del inyector de combustible que controlan la operación del motor 130 para mejorar la eficiencia del combustible. La operación y el control de las señales de control 144 del inyector de combustible se encontrarán dentro del entendimiento del experto en la técnica. El procesador o módulo de posición angular en el controlador de integración 110 del motor puede implementarse, por ejemplo, como un código ejecutable o componente de software. De acuerdo con un aspecto, el procesador de posición angular se configura para determinar la posición angular del motor 130 al detectar la posición del árbol de levas y/o el cigüeñal del motor. El árbol de levas y el cigüeñal se construyen típicamente con dientes de engranaje u otros indicadores similares que pueden detectarse por medio de un detector adecuadamente colocado (i.e., los detectores de posición angular 132) a medida que gira el motor. Los dientes de engranaje incluyen típicamente secciones identificables de manera única, por ejemplo, uno o más dientes tienen un tamaño diferente, a fin de identificar una posición angular específica del motor. De acuerdo con un aspecto, el módulo de procesador de posición angular se configura para interceptar las señales de salida 133 del detector de posición angular, i.e., en el puerto de entrada 112 en el controlador de integración 110 del motor, y para ajustar estas señales, al avanzar o retrasar su sincronización, a fin de lograr la eficiencia de combustible deseada. Las señales de salida ajustadas 117 del detector^ de posición angular se emiten entonces hacia el módulo de control 140 del motor. El módulo de control 140. del motor utiliza las señales ajustadas 117 del detector de posición angular como si se recibieran directamente desde los detectores de posición angular 132, y operando bajo el control del programa almacenado genera señales de control de inyector de combustible correspondientes que controlan el motor 130 y logra asi los parámetros de eficiencia de combustible deseados. Se apreciará que esta configuración, como se muestra en la Figura 1, no requiere el control o el ajuste directo de las señales de control de inyector de combustible y por tanto no requiere una modificación extensa del módulo de control 140 del motor y facilita la reconversión o la instalación después de la adquisición del controlador de integración 110 del motor y/o del módulo de inyección de hidrógeno 120. De acuerdo con otro aspecto, el controlador de integración 110 del motor incluye un controlador del proceso de inyección de hidrógeno o módulo que se configura para controlar el módulo de inyección de H2 120 y por tanto la inyección o adición del gas de hidrógeno (y gas de oxigeno) 122 en el colector de admisión de aire del motor a fin de mejorar la calidad de las emisiones del motor.
Se apreciará que el ajuste de las señales de . control de inyección de combustible puede dar como resultado ciertas características indeseables de las emisiones, tales como el incremento del NOx y de materia particulada o la opacidad. Al controlar y ajustar tanto las señales de salida 133 del detector de posición angular como la inyección del gas de hidrógeno en el colector' de admisión de aire del motor 130, puede lograrse un mejor ahorro de combustible sin efectuar las típicas emisiones indeseables.
Se apreciará que las características de las señales de salida 133 del detector de posición angular pueden variar entre los fabricantes de motores y/o entre modelos de motores. Esto no es típicamente un. problema, para generar señales de salida ajustadas del detector de posición angular que se retrasan o se retardan en tiempo. Sin embargo, puede convertirse en un factor para generar señales de salida ajustadas del detector de posición angular que se avanzan en tiempo. A fin de avanzar una señal, es necesario conocer sus valores futuros y esto significa caracterizar o generar una señal predecible. De acuerdo con este aspecto, el módulo de integración 110 del motor se configura con un componente de módulo o código para caracterizar una señal cíclica de dos niveles correspondiente a la posición angular del motor 130 (i.e., en. base al árbol de levas y/o al cigüeñal). De acuerdo con una modalidad, la señal cíclica de dos niveles se genera como sigue: el cigüeñal se caracteriza por girar una vez por cada revolución del motor y el árbol de levas se caracteriza por completar una revolución completa por cada dos revoluciones del cigüeñal (i.e., del motor); un conjunto de dientes de sincronización, u otros indicios similares, en la arandela de empuje del cigüeñal y/o en la' arandela de empuje del árbol de levas, se utilizan para identificar la posición angular del motor; después se determina el patrón cíclico al identificar un patrón de repetición (e.g., el patrón de repetición más corto) de los . dientes del árbol de levas que puede acoplarse a dos patrones de repetición de los dientes del cigüeñal, que corresponden a 720 grados de revolución del motor; una vez caracterizada la señal de dos niveles, puede determinarse el avance de la señal de posición angular. · De acuerdo con una modalidad, las señales de salida del detector de posición angular, que son señales análogas, se tratan como una serie de impulsos que tienen valores lógicos altos y bajos que se extienden un número dado de grados de revolución. El módulo se configura para predecir los valores futuros de las señales de salida del detector de posición angular provenientes del motor en base al historial de la señal. Para avanzar l señal de posición angular, el módulo se configura para computar o calcular la cantidad de tiempo representada por el desplazamiento deseado en grados en base al historial de la señal de entrada. Cada transición ascendente y descendente de la señal de entrada del detector de posición angular aparecerá entonces en la señal de salida ajustada de posición angular una cantidad de tiempo correspondiente al avance en la sincronización. Se hace referencia a la Figura 4, que muestra un diagrama de sincronización ejemplar para un motor de camión CAT™ C15. El diagrama de sincronización comprende una señal de salida para el árbol de levas denotada por la referencia 410 y una señal de salida para el cigüeñal denotada por la referencia 420. De acuerdo con este ejemplo, la señal de salida 410 del árbol de levas comprende 95 impulsos por 720 grados de revolución, y la señal de salida 420 del cigüeñal comprende 35 impulsos que significan 360 grados de revolución. De acuerdo con otro aspecto, las señales de salida 410 del árbol de levas y 420 del cigüeñal, i.e., trenes de impulso, se generan utilizando un circuito como se describe más adelante con referencia a la Figura 3.
Con referencia a la Figura 1, las señales 142 del accionador de válvula se utilizan por el módulo de control 140 del motor para controlar los accionadores 134 de la válvula variable en el motor 130. El accionamiento de válvula variable comprende un mecanismo para modificar la carrera o la duración de la válvula del motor y se utiliza como parte de un proceso de control de emisiones para un motor. En una implementación típica, el módulo de control 140 del motor controla el (los) accionador (es) 134 de válvula variable a través de las señales 142 del accionador de válvula en una manera que se entenderá por el experto en la técnica. En el contexto de la presente invención, las señales de salida 133 del detector de posición angular se modifican por el módulo de integración 110 del motor y se aplican al módulo de control 140 del motor en la forma de las señales ajustadas 117 del' detector de posición angular. Se apreciará que las tareas o procesos en el módulo de control 140 del motor que dependen de la posición angular del motor se afectarán por las señales ajustadas 117 del detector de posición angular. Para responder a este efecto, el módulo de integración 110 del motor se configura con un componente de módulo o código para procesar las señales 142 del accionador de válvula generadas por el módulo de control 140 del motor. De. acuerdo con una modalidad, el módulo de integración 110 del motor intercepta o introduce las señales 142 del accionador de válvula generadas por el módulo de control 140 del motor (y destinadas al accionador de válvula variable 134) en el puerto 118, y el módulo de accionador de válvula en el módulo de integración 110 del motor se configura para generar señales corregidas 135 del accionador de válvula en base a las señales originales 142 del accionador de válvula. De acuerdo con una modalidad, las señales corregidas 135 del accionador de válvula comprenden las señales 142 del accionador de válvula que se han retrasado o retardado por una cantidad correspondiente al avance de las señales 117 del detector de posición angular.
Otro mecanismo que puede afectarse por la posición angular del motor 130 es el frenado del motor. Para el mecanismo de frenado del motor, el motor 130 incluye uno o más solenoides o accionadores similares (por ejemplo, los accionadores 134 de la válvula variable) que se configuran para accionar las válvulas del motor, por ejemplo, bajo el control del módulo de control 140 del motor. Para frenar el motor, las válvulas se controlan para producir cambios de presión en los . cilindros del motor que disminuyen la velocidad del motor y en consecuencia del sistema de transmisión (y las ruedas) acoplado al cigüeñal del motor 130. La operación del mecanismo de frenado del motor se afecta asi por los ajustes al accionamiento de las válvulas del motor, por ejemplo, en respuesta a las señales de salida ajustadas 117 del detector de posición angular procesadas por el módulo de control 140 del motor. A fin de responder a este potencial efecto indeseable en el frenado del motor, el módulo de integración 110 del motor incluye un componente de módulo o código de frenado del motor que intercepta las señales de frenado del motor y las ajusta de acuerdo al avance de las señales 117 del detector de posición angular. De acuerdo con una modalidad, . las señales de control de frenado del motor comprenden un subconjunto de las señales 142 del accionador de válvula variable generadas por el módulo de control 140 del motor y se interceptan por el módulo de integración 110 del motor en el puerto de entrada 118 y se modifican para generar las señales corregidas 135 del accionador de válvula que se producen en el' puerto 114 y se aplican a los accionadores 134 de la válvula variable en el motor 130. De acuerdo con otro aspecto, los accionadores 134 de la válvula variable también pueden controlarse para incrementar o aumentar la eficiencia del motor al operar el motor 130 en un "Ciclo iller". Por consiguiente, las variaciones en la posición angular del motor pueden afectar la operación de los accionadores 134 de la válvula variable y pueden requerirse ajustes como se entenderá por el experto en la técnica.
A continuación se hace referencia a la Figura 2, que muestra en un diagrama de flujo las etapas del proceso y método para controlar un motor de acuerdo con una modalidad de acuerdo con la presente invención. El proceso se indica en general por la referencia 200 y de acuerdo con una implementación ejemplar la funcionalidad se incorpora en un software o firmware que se ejecuta por uno o más componentes de módulos o códigos en el módulo de integración 110 del motor y en el módulo de inyección de hidrógeno 120 que opera bajo el control del programa almacenado o una combinación de dispositivos programables y dispositivos o circuitos lógicos. La implementación particular y los detalles de codificación se entenderán por el experto en la técnica.
Como se muestra en la Figura 2, el proceso 200 se opera o invoca cuando el motor se enciende o se encuentra funcionando (bloque 201) . La primera etapa en el proceso de control 200 comprende verificar una señal de posición angular como se indica por medio del bloque de decisión 202. Si no existe señal de posición angular o señal de posición angular válida, entonces el proceso de control 200 caracteriza una señal de posición angular para el motor como se indica por medio del bloque 204. La señal de posición angular se determina por ejemplo como se describió anteriormente. Si la señal de posición angular se verifica (bloque de decisión 202) o la señal de posición angular se ha caracterizado (bloque 204), entonces la siguiente etapa de procesamiento en el proceso 200 comprende determinar si el sistema de suministro de hidrógeno (e.g., el módulo de inyección de hidrógeno 120 en la Figura 1) se encuentra activo, como se indica por el bloque de decisión 206. De acuerdo con una modalidad, si el sistema de suministro de hidrógeno no se encuentra activo (como se determina en el bloque de decisión 206) , entonces las señales de posición angular se propagan sin ningún ajuste o modificación como se indica por el bloque 208, i.e., las señales de salida 133 del detector de posición angular (Figura 1) recibidas desde el motor 130 se pasan directamente al módulo de control 140 del motor (Figura 1) como las señales 117 del detector de posición angular. El proceso de control 200 vuelve entonces al bloque 206 de decisión activa de suministro de hidrógeno y se repite. Si el módulo o sub-sistema de suministro de hidrógeno se encuentra activo, entonces de acuerdo con una modalidad, las señales de salida del detector de posición angular se ajustan por medio del controlador de integración del motor para mejorar el ahorro de combustible del motor. Como se muestra en el bloque 208, el proceso de control 200 se configura para determinar un ajuste deseado u objetivo del detector de posición angular. La cantidad de ajuste puede basarse en varios factores, tales como el nivel de mejora en el ahorro de combustible deseado, las cantidades actuales o futuras de inyección de hidrógeno, el tipo o modelo del motor, la velocidad del motor y otros parámetros relacionados de operación del motor, tales como la velocidad y la presión de sobrealimentación del motor (i.e., la presión del aire del colector) . En base a la cantidad de ajuste determinada en el bloque 208, las señales de salida del detector de posición angular se ajustan y se emiten hacia el módulo de control del motor, por ejemplo como se describió anteriormente con referencia a la Figura 1. Como se indica en el bloque 210, el módulo de control de motor, a su vez avanza o retrasa los detectores de posición angular en base a las señales ajustadas generadas y recibidas desde el controlador de integración del motor. El proceso de control 200 procede entonces hacia el bloque de decisión 212 como se indica por medio de la referencia 211 para verificar si el motor se encuentra encendido. Si el motor se encuentra encendido, entonces el proceso de control 206 procede, hacia el bloque de decisión 206 y las etapas de control/procesamiento se repiten como se describió anteriormente. Si el motor ya no se encuentra encendido, como se determina en el bloque de decisión 212, entonces el proceso de control 200 se termina o se detiene como se indica por medio del bloque 214.
De acuerdo con otra modalidad, el proceso de control 200 se configura para un proceso de compensación del accionador de válvula variable indicado en general por medio de la referencia 220, por ejemplo como se describió anteriormente para el control de emisiones y/o para el frenado del motor. De acuerdo con esta modalidad y como se muestra en la Figura 2, al ajuste de los detectores de posición angular en el bloque 210 se sigue por la ramificación 221 hacia el bloque de decisión 222. En el bloque de decisión 222, el proceso de control 200 se configura para determinar si el proceso de compensación del accionador de válvula variable se encuentra activo o se ha activado. Si se encuentra activo, entonces el proceso de control 200 se configura como se indica en el bloque 224 para retrasar o avanzar los accionadores o solenoides de válvula variable, por ejemplo con el módulo de integración 110 del motor (Figura 1) generando las señales ajustadas o modificadas 135 del accionador de válvula (Figura 1) y aplicando estas señales a los accionadores 134 de la válvula variable (Figura 1) en el motor 130, por ejemplo como se describió anteriormente. El proceso de control 200 verifica entonces si el motor se encuentra encendido en el bloque de decisión 212 y continúa el proceso en el bloque 206 o se detiene en el bloque 214 como se describió anteriormente.
A continuación se hace referencia a la Figura 3, que muestra en forma esquemática un circuito de entrada diferencial de acuerdo con una modalidad de la presente invención e indicado en general por la referencia 300. Se apreciará que las señales de salida derivadas de los transductores del árbol de levas y del cigüeñal pueden variar de motor a motor. Además, las referencias de tierra pueden variar con respecto al chasis del motor o al negativo de la batería. . Como se describirá en mayor detalle mas adelante, el circuito de entrada 300 se configura para convertir o acondicionar las señales de salida análogas provenientes del motor, e.g., las señales de salida 133 del detector de posición angular y/o las señales 142 del accionador de válvula, para su procesamiento posterior por medio del controlador de integración 110 del motor. D.e acuerdo con un aspecto, el circuito de entrada diferencial 300 convierte las señales de salida variables del motor a un nivel lógico independiente de la amplitud de la señal original y/o de la referencia de tierra.
Como se muestra en la Figura 3, el circuito de entrada diferencial 300 comprende un puerto de entrada 301, una primera fase 310, una segunda fase 320, una tercera fase 330, una cuarta fase o de salida 340 y un puerto de salida 302. El puerto de entrada 301 comprende un puerto de entrada diferencial con terminales positivas y negativas. La primera fase 310 acopla de manera capacitiva la señal de entrada para eliminar cualquier desplazamiento de CD y comprende un primer capacitor C19 acoplado a la terminal de entrada positiva y un segundo capacitor C20 acoplado a la terminal de entrada negativa para el puerto de entrada 301. La segunda fase 320 proporciona una referencia de alta impedancia para la tierra del circuito, i.e., VSS, que puede conectarse a la tierra del circuito o a una terminal de suministro de energía negativa. La segunda fase 320 se configura con resistores como se muestra en la Figura 3. La tercera fase 330 comprende los resistores 2R y 3R que se configuran como dos divisores de voltaje 332 y 334 respectivos, y se proveen en donde se esperan o pueden presentarse altos niveles de voltaje de entrada. La cuarta fase 340 comprende un comparador, o un amplificador operacional, indicado por medio de la referencia 342. La salida diferencial proveniente de la tercera fase 330 se aplica a las entradas del comparador 342, y el comparador 342 se configura para producir una señal de salida de nivel lógico TTL en el puerto de salida 302. El amplificador operacional 342 puede configurarse de la manera conocida utilizando el resistor 4R para ajustar la ganancia y proporcionar otro nivel lógico de salida. Para una implementación del comparador, el resistor 4R se configura para proporcionar la histéresis para el comparador 342. El puerto de salida 302 se acopla a el (los) circuito (s) lógico (s) en el controlador de integración 110» del motor (Figura 1) y después se somete a procesamiento posterior, por ejemplo, bajo el control del programa almacenado como se describió anteriormente. Como se muestra, se proporciona un resistor de actuación 5R para dispositivos comparativos con una salida del colector abierta. Para ajustar la histéresis del comparador, puede utilizarse el resistor 4R.
La presente invención puede incorporarse en otras formas especificas sin apartarse del espíritu o las características esenciales de la misma.- Ciertas adaptaciones y modificaciones de la presente invención serán obvias para los expertos en la técnica. En consecuencia, las modalidades tratadas en la presente se consideran ilustrativas y no restrictivas, indicándose el alcance de la invención por las reivindicaciones anexas, más que por la descripción anterior, y todos los cambios que se encuentren dentro del significado y rango de equivalencia de las reivindicaciones se destinan por lo tanto a abarcarse por las mismas.

Claims (21)

REIVINDICACIONES
1. Un controlador de motor para uso con un motor, comprendiendo dicho controlador de motor: un puerto de entrada para recibir una señal del detector de posición angular proveniente del motor; un módulo configurado para ajustar dicha señal del detector de posición angular para generar una señal ajustada del detector de posición angular; un puerto de salida configurado para emitir dicha señal ajustada del detector de posición angular hacia un módulo de control de motor operativamente acoplado al motor y configurado para controlar el motor; y un módulo de control de hidrógeno configurado para controlar la inyección de un gas de hidrógeno al motor.
2. El controlador de motor como se reivindica en la reivindicación 1, en donde dicho módulo se configura para determinar una señal caracterizada del detector de posición angular y generándose dicha señal ajustada del detector de posición angular a partir de dicha señal caracterizada del detector de posición angular y ajustable con una cantidad de avance o una cantidad de retraso.
3. El controlador de motor como se reivindica en la reivindicación 2, en donde dicha señal caracterizada del detector de posición angular se basa en indicios indicativos de la posición angular del motor, y dichos indicios incluyen una o más posiciones del árbol de levas y posiciones del cigüeñal.
4. El controlador de motor como se reivindica en la reivindicación 1, que incluye además un puerto de entrada operativamente acoplado al módulo de control del motor para interceptar un accionador de válvula variable generado por el módulo de control del motor, y un módulo de ajuste de señal de válvula variable configurado para ajustar la señal del accionador de válvula variable y transmitir dicha señal ajustada del accionador de válvula variable al motor en un puerto de salida operativamente acoplado al motor.
5. El controlador de motor como se reivindica en la reivindicación 4, en donde dicho módulo .de ajuste de señal de válvula variable se configura para ajustar la señal del accionador de válvula variable en respuesta a los cambios en la señal del detector de posición angular.
6. Un método para mejorar el ahorro de combustible en un motor, incluyendo el motor un módulo de control de motor operativamente configurado para controlar un inyector de combustible para el motor, comprendiendo dicho método las etapas de: determinar la posición angular para el motor en base a una señal del detector de posición angular; ajustar dicha señal del detector de posición angular y aplicar dicha señal ajustada del detector de posición angular al módulo de control de motor, y siendo dicho módulo de control de motor sensible a dicha señal ajustada del detector de posición para controlar el inyector de combustible de tal manera que se mejore el ahorro de combustible; suministrar un gas de hidrógeno al motor junto con el control del inyector de combustible, de manera que disminuya cualquier característica negativa de las emisiones del motor ocasionada por la operación del inyector de combustible.
7. El método como se reivindica en la reivindicación 6, que comprende además la etapa de introducir una señal del accionador de válvula generada por el módulo de control de motor, y generar una señal modificada del accionador de válvula y emitir dicha señal modificada del accionador de válvula hacia el motor, y .siendo 'ajustable dicha señal modificada del accionador de válvula de acuerdo a los cambios en dicha señal del detector de posición angular.
8. El método como se reivindica en la reivindicación 6, en donde dicha etapa de determinar una posición angular para el motor comprende caracterizar dicha señal del detector de posición angular, y proporcionando dicha señal caracterizada del detector de posición angular valores predictivos para avanzar dicha señal del detector de posición angular y para retrasar dicha señal del detector de posición angular para generar dicha señal ajustada del detector de posición angular.
9. El método como se reivindica en la reivindicación 8, que incluye además la etapa de introducir una señal del accionador de válvula generada por el módulo de control de motor, y generar una señal modificada del accionador de válvula y emitir dicha señal modificada del accionador de válvula hacia el motor, y siendo ajustable dicha señal modificada del accionador de válvula de acuerdo a los cambios en dicha señal del detector de posición angular.
10. El método como se reivindica en la reivindicación 9, en donde dicha señal modificada del accionador de válvula se retrasa cuando se avanza dicha señal del detector de posición angular.
11. Un circuito para procesar salidas de señales análogas provenientes de un motor, comprendiendo dicho circuito: un puerto de entrada diferencial, una primera fase acoplada a dicho puerto de entrada diferencial y configurada para retirar cualquier desplazamiento de CD en la señal análoga; una segunda fase acoplada a la salida de dicha primera fase y configurada para proporcionar una referencia de señal de alta impedancia; y una fase de salida acoplada a la salida de dicha segunda fase y configurada para convertir la señal análoga acoplada en una o más señales lógicas; y un puerto de salida acoplado a la salida de dicha fase de salida y configurado para emitir dicha una o más señales lógicas.
12. El circuito como se reivindica en la reivindicación 11, que incluye además una fase del divisor de voltaje, estando acoplada dicha fase del divisor de voltaje entre la salida de dicha segunda fase y la entrada de dicha fase de salida, y comprendiendo un divisor de voltaje para la terminal positiva de dicho puerto de entrada diferencial y otro divisor de voltaje para la terminal negativa de dicho puerto de entrada diferencial.
" 13. El circuito como se reivindica en la reivindicación 11, en donde dicha salida de señal análoga comprende una señal del detector de posición angular, siendo dicha señal del detector de posición angular indicativa de la posición angular del motor.
14. Un controlador de motor para utilizarse con un motor, comprendiendo dicho controlador de motor: un puerto de entrada para recibir una señal del detector de posición angular proveniente del motor; un módulo configurado para determinar una señal caracterizada del detector de posición angular y generar una señal ajustada del detector de posición angular en base a dicha señal caracterizada del detector de posición angular y siendo ajustable dicha señal ajustada del detector de posición angular con una cantidad de avance o una cantidad de retraso; un puerto de salida configurado para emitir dicha señal ajustada del detector de posición angular hacia un módulo de control de motor operativamente acoplado al motor y configurado para controlar el motor; y un módulo de control de hidrógeno configurado para controlar la inyección de un gas de hidrógeno al motor.
15. El controlador de motor como se reivindica en la reivindicación 14, en donde dicha señal caracterizada del detector de posición angular se basa en indicios indicativos de la posición angular del motor, e incluyendo dichos indicios una o más posiciones del árbol de levas y posiciones del cigüeñal.
16. El controlador de motor como se reivindica en la reivindicación 14, que incluye además un puerto de entrada operativamente acoplado al módulo de control del motor para interceptar un accionador de válvula variab.le generado por el módulo de control del motor, y un módulo de ajuste de señal de válvula variable' configurado para ajustar la señal del accionador de válvula variable y transmitir dicha señal ajustada del accionador de válvula variable al motor en un puerto de salida operativamente acoplado al motor.
17. El controlador de motor como se reivindica en la reivindicación 16, en donde dicho módulo de ajuste de señal de válvula variable se configura para ajustar la señal del accionador de válvula variable en respuesta a los cambios en la señal del detector de posición angular.
18. Un método para mejorar el ahorro de combustible en un motor, incluyendo el motor un módulo de control de motor operativamente configurado para controlar un inyector de combustible para el motor, comprendiendo dicho método las etapas de: determinar una señal del detector de posición angular correspondiente a una o más posiciones angulares del motor; caracterizar dicha señal del detector de posición angular y generar una señal ajustada del detector de posición angular y avanzándose o retrasándose dicha señal ajustada del detector de posición angular en relación a dicha señal del detector de posición angular, y aplicar dicha posición angular ajustada al módulo de control de motor, y siendo el módulo de control de motor sensible a dicha señal ajustada del detector de posición para controlar el inyector de combustible- de manera que se mejore el ahorro de combustible; • y suministrar un gas de hidrógeno al motor junto con el control del inyector de combustible, de manera que disminuya cualquier característica negativa de las emisiones del motor ocasionada por la operación del inyector de combustible.
19. El método como se reivindica en la reivindicación 18, que incluye además la etapa de introducir una señal del accionador de válvula generada por el módulo de control del motor, y generar una señal modificada del accionador de válvula y emitir dicha señal modificada del accionador de válvula hacia el motor, y siendo ajustable dicha señal modificada del accionador de válvula de acuerdo a los cambios en dicha señal del detector de posición angular.
20. El método como se reivindica en la reivindicación 19, que incluye¦ además la etapa de introducir una señal del accionador de válvula generada por el módulo de control del motor, y generar una señal modificada del accionador de válvula y emitir dicha señal modificada del accionador de válvula hacia el motor, y siendo ajustable dicha señal modificada del accionador de válvula de acuer.do a los cambios en dicha señal del detector de posición angular.
21. Un motor en' combinación con un controlador de motor como se reivindica en la reivindicación 1 o 1 .
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