MXPA04002021A

MXPA04002021A - Montaje para la alimentacion dosificada de componentes volatiles de combustible, en particular al multiple de admision de un motor de combustion interna de un vehiculo motorizado.

Info

Publication number: MXPA04002021A
Application number: MXPA04002021A
Authority: MX
Inventors: Klesen Christf
Original assignee: Freudenberg Carl Kg
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2005-06-07
Also published as: US7493895B2; CA2450998C; DE10310109B4; EP1471245A2; EP1598544A3; US20040231646A1; EP1471245A3; BRPI0400705A; CA2450998A1; EP1598544A2; JP4235573B2; JP2004270696A; DE10310109A1

Abstract

Se describe un montaje para la alimentacion dosificada de componentes volatiles de combustible, en particular al multiple de admision de un motor de combustion interna de un vehiculo motorizado, el cual comprende una valvula regeneradora electromagnetica que se controla mediante operacion proporcional de modulacion de amplitud de pulso, y un circuito regulador mediante el cual es posible ajustar la corriente de la bobina de la valvula regeneradora para compensar las magnitudes perturbadoras externas, que se caracteriza porque se proporcionan dispositivos para detectar el flujo de masa y/o el flujo volumetrico a traves de la valvula y/o la distancia entre el asiento de la valvula y el elemento de obturacion de la valvula y/o la proporcion de CHx en el flujo volumetrico, y porque la corriente de la bobina se puede ajustar en funcion de al menos una de las magnitudes mencionadas.

Description

MONTAJE PARA LA ALIMENTACIÓN DOSIFICADA DE COMPONENTES VOLÁTILES DE COMBUSTIBLE, EN PARTICULAR AL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA DE UN VEHÍCULO MOTORIZADO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Área técnica La invención se refiere a un montaje para la alimentación dosificada de componentes volátiles de combustible, en particular al múltiple de admisión de un motor de combustión interna de un vehículo motorizado, el cual comprende una válvula regeneradora electromagnética que se controla mediante operación proporcional de modulación de amplitud de pulso, y un circuito regulador mediante el cual es posible ajustar la corriente de la bobina de la válvula regeneradora para compensar las magnitudes perturbadoras externas. Estado de la técnica Se conoce recolectar y almacenar los vapores de combustible volátiles que se encuentran en la instalación del tanque de un vehículo motorizado, y finalmente alimentarlos en forma dosificada al tubo de admisión de un motor de combustión interna del vehículo motorizado. Como dispositivo para recolectar y almacenar los vapores de combustible se usa por regla general un recipiente de ' carbón activo. El carbón activo liga (absorbe) el vapor de combustible y lo vuelve a liberar con una ventilación correspondiente. Por este motivo durante la operación de conducción el motor succiona aire fresco a través del recipiente de carbón activo, aire que absorbe el combustible y lo alimenta al motor. La dosificación de la mezcla de aire y combustible se lleva a cabo a través de lo que se conoce como una válvula regeneradora. En el caso de una válvula regeneradora se trata generalmente de una válvula de accionamiento electromagnético que comprende una bobina magnética, un inducido con elemento de obturación, un asiento de obturación asi como un resorte de reposición (resorte de cierre) . En el estado energizado, mediante la fuerza magnética de la bobina el inducido levanta al elemento de obturación del asiento de obturación contra la fuerza elástica del resorte de cierre, y mediante ello abre la abertura de paso. La válvula se encuentra en su posición abierta. En el estado desenergizado el elemento de obturación es apretado contra el asiento de obturación mediante el resorte de cierre, la válvula se encuentra en la posición cerrada. El control de la válvula regeneradora se lleva a cabo a través del mando del motor que en función del respectivo estado de carga del motor de combustión interna determina la máxima corriente volumétrica de aire combustible que se deberá dosificar en cada caso, y la convierte en una señal de mando correspondiente. La válvula regeneradora por regla general es controlada en forma cíclica (modulada por amplitud de pulso) , y en función de la relación de manipulación en cada caso preestablecida por el mando del motor entrega dosis de diferente cantidad. Por relación de manipulación se entiende en este contexto la relación entre la duración del período de la válvula abierta con respecto al período total, es decir, la duración del período de la válvula abierta y cerrada. Para evitar el movimiento oscilatorio de la armadura del imán con el elemento de obturación entre la posición abierta y la posición cerrada, lo cual conlleva diversas desventajas, también se conoce, por ejemplo por el documento WO 99/06893, operar la válvula regeneradora de operación intermitente en lo que se conoce como operación proporcional. En este caso la frecuencia del intervalo se deberá seleccionar tan alta que la válvula ya no puede seguir la excitación de oscilación y en lugar de eso se queda en una posición que corresponde a la respectiva corriente media de la bobina. Las válvulas regeneradoras de control simple tienen una amplitud de tolerancia relativamente grande en su curva característica (flujo de masa en función del tiempo de mando) condicionada por sus tolerancias de fabricación, el envejecimiento, las variaciones de la red de abordo y las variaciones de temperatura, por ejemplo, debidas al auto-calentamiento de la bobina. Esto conduce a que, para poder excluir con seguridad un flujo de masa demasiado alto a través de la válvula regeneradora no es posible aprovechar completamente la capacidad de regeneración posible. Por otra parte se espera que la reglamentación con respecto a los gases de escape se vuelva más estricta, lo cual hace que sea forzosamente necesario un aumento de la capacidad de regeneración. Pero un aumento de la capacidad de regeneración solamente es difícil de lograr y solamente con mucho gasto en la aplicación, es decir, se diseñan algoritmos de tratamiento muy complejos con el fin de obtener un máximo de capacidad de regeneración . Para compensar las influencias perturbadoras sobre la precisión de la dosificación de la válvula, ocasionadas por las variaciones en la red de abordo o de la temperatura, en el documento WO 99/06893 Al se propone un circuito regulador muy complejo en el cual en cada caso se determina, digitaliza y se alimenta a un microprocesador que se encuentra en el mando del motor, la corriente de bobina en cada caso actual. ? partir de esta señal y de otras magnitudes de ingreso el microprocesador determina finalmente en un algoritmo complicado la señal de control para la corriente de la bobina.

Especificación de la invención El objeto de la invención es desarrollar un montaje del tipo bajo consideración de manera que se incremente la precisión de la dosificación y con ello la capacidad de regeneración. Este problema se soluciona con un montaje que tiene todas las características de la reivindicación 1. Los refinamientos favorables de la invención se describen en las reivindicaciones subordinadas . De acuerdo con la invención, en un montaje para la alimentación dosificada de componentes de combustible volátiles, en particular al múltiple de admisión de un motor de combustión interna de un vehículo motorizado que comprende una válvula regeneradora electromagnética que se controla mediante operación proporcional de modulación de la amplitud de pulso, y un circuito regulador mediante el cual es posible ajustar la corriente de la bobina de la válvula reguladora para compensar las magnitudes perturbadoras externas, se proporcionan dispositivos para detectar el flujo de masa y/o caudal específico a través de la válvula y/o la distancia entre el asiento de la válvula y el elemento de obturación de la válvula y/o la proporción de CHx en el caudal específico, siendo que la corriente de la bobina se puede ajustar en función de al menos una de las magnitudes mencionadas.

La solución de conformidad con la invención tiene la ventaja de que no solo es posible eliminar de manera confiable las influencias perturbadoras debidas a variaciones en la red de abordo o las variaciones de la temperatura. En principio, mediante la medición directa, ya sea del flujo de masa o de las proporciones de CHx en el caudal especifico mismo o bien a través del tamaño del intersticio de abertura, es posible eliminar de manera confiable casi todas las influencias perturbadoras secundarias como las tolerancias en la bobina y el circuito magnético, la fricción, el comportamiento de asiento del elemento de obturación, la abrasión de la junta, el esponjamiento, la adherencia y la adhesión del elemento de obturación en el asiento de obturación, etc. Los detectores para detectar un flujo de masa o las proporciones de CHx en el caudal especifico son conocidos y se describen en la literatura. Sin embargo, en una forma de realización preferida de la invención se recurre a la altura del intersticio, es decir, la distancia entre el asiento de la válvula y el elemento de obturación como medida del caudal, puesto que esto es más fácil de realizar desde el punto de vista técnico de la fabricación. Por lo tanto, un montaje de conformidad con la invención comprende en esta forma de realización preferida los dispositivos para detectar la distancia entre el elemento de obturación y el asiento de la válvula. Estos dispositivos se pueden basar en el aprovechamiento de los efectos eléctricos, ópticos y/o magnéticos. Por lo tanto, todas las soluciones propuestas de conformidad con la invención tienen en común que se genera un campo físico, por ejemplo, un campo eléctrico o un campo magnético, pero también un "campo de luz", y se proporcionan los dispositivos de detección asociados (por ejemplo, detector capacitivo o inductivo, detector por efecto Hall o detector óptico) para detectar las variaciones de tiempo y/o espacio de estos campos. Estas variaciones de tiempo y/o espacio son provocadas por el cambio de posición del elemento de obturación, de manera que el dispositivo que genera el campo y el detector asociado se mueven relativamente uno a otro en función de este cambio de posición. Convenientemente el dispositivo que genera el campo se encuentra firmemente unido al elemento de obturación y sigue su cambio de posición, en tanto que el dispositivo detector se fija al cuerpo de la válvula. En una forma de realización particularmente preferida de la invención, los dispositivos para detectar la altura del intersticio comprenden un elemento magnético dulce así como al menos un elemento detector que comprende un bucle de conducción eléctrica, los cuales se disponen de manera que en función de un cambio de posición del elemento de obturación con respecto al asiento de obturación se produce una variación del flujo magnético generado a través del mínimo de un bucle conductor por el elemento magnético dulce y genera una magnitud de medición que se transforma en una señal de mando eléctrica. Preferiblemente el elemento magnético está firmemente unido al elemento de obturación y el elemento de detección se fija al cuerpo de la válvula. En otra forma de realización preferida de la invención el elemento magnético permanente se dispone en el extremo opuesto al elemento de obturación de un núcleo móvil fijamente unido al elemento de obturación. Todo el núcleo móvil puede estar constituido de un material magnético permanente. En la forma de realización precedentemente descrita se usa convenientemente como elemento detector un detector por efecto Hall, una placa de campo o un detector magneto-resistivo. De igual manera es posible proporcionar un núcleo móvil que comprende material ferromagnético al menos en el extremo correspondiente, por ejemplo, de ferritas ligadas mediante material sintético, pero siendo que se deberán usar detectores inductivos, por ejemplo una bobina de aire, para detectar las variaciones de campo. En otra forma de realización preferida de la invención, los dispositivos para detectar la distancia comprenden un dispositivo que produce una señal óptica asi como al menos un detector óptico, siendo que se proporcionan medios que conducen a una variación de la señal óptica en función del cambio de posición del elemento de obturación con respecto al asiento de obturación, mediante lo cual se produce una magnitud de medición que se transforma en una señal de mando eléctrica. Preferiblemente estos medios comprenden una superficie de reflexión óptica firmemente unida al elemento de obturación, en la cual se refleja la señal óptica. Por motivos de simplificación también en esta variante se usan el núcleo móvil precedentemente mencionado. En otra forma de realización preferida de la invención, tal y como se describió en lo precedente el elemento de cierre se une firmemente con un núcleo móvil que al menos en su extremo opuesto al elemento de obturación consta de un material atenuador de la luz, y el cual con este extremo puede penetrar en una barrera óptica conformada por una fuente de luz y el elemento de detección óptico en función del cambio de posición del elemento de obturación . Como detectores ópticos es posible usar las variantes precedentemente descritas, por ejemplo fotodiodos y/o fototransistores . Los métodos ópticos descritos tienen frente a los métodos que se fundan en efectos eléctricos o respectivamente electromagnéticos la ventaja de que son muy económicos. La desventaja es que solamente se pueden aplicar con temperaturas del entorno de hasta 85 °C, y de que es muy grande el riesgo de influencias perturbadoras por suciedad. Entre los "métodos electromagnéticos" se prefieren aquellos con un detector por efecto Hall como elemento de detección, ya que en este caso es cierto que se trata de los sistemas más caros, pero también los más estables . A continuación se describe de manera ejemplar una posibilidad para la regulación de la distancia entre el elemento de obturación y el asiento de obturación con un montaje de conformidad con la invención: el aparato de mando del motor emite una demanda prevista para el flujo de masa. A partir de esta el aparato de control de la válvula calcula el valor asociado para el intersticio de obturación (tabla) . Este intersticio sirve como intersticio teórico predeterminado del circuito regulador de posición y se compara con un valor detectado por uno de los registradores de valores de medición precedentemente descritos. Este valor comparativo se alimenta a un regulador, el cual puede estar implementado, por ejemplo, como estructura PID. La salida del regulador controla una etapa de potencia de manera que fluye una corriente en la bobina del actuador electromagnético, corriente que a su vez produce una fuerza a través del efecto de fuerza electromagnético que actúa en contra del resorte integrado y lleva al elemento de obturación unido al inducido a la posición de intersticio prevista exigida. Para compensar, por ejemplo, procesos de envejecimiento, la presente invención permite, por ejemplo, una función adicional en la que la posición en que justamente se abre el intersticio se encuentra en forma automática. Esta posición corresponde al valor 0 de la tabla (ver lo precedente) . Para este propósito se desenergiza la válvula y se detecta el valor de detección. Luego se energiza y el valor de detección se registra nuevamente. Este valor corresponde a la carrera máxima. De esta manera la presente invención permite un algoritmo de posición con el cual puede tener lugar de manera dinámica durante la vida útil la puesta a neutro, la calibración con válvula cerrada y completamente abierta (= función tara) . Además es posible una corrección de la curva característica durante la producción. A continuación la invención se explica con más detalle mediante las figuras. Muestran : Figura 1 un montaje de conformidad con la invención con regulación óptica de la posición; Figura 2 otro montaje de conformidad con la invención con regulación óptica de la posición; Figura 3 dos (a,b) montajes de conformidad con la invención con regulación inductiva de la posición; Figura 4 un montaje de conformidad con la invención con detector por efecto Hall e imán permanente. En las figuras se reconoce en representación esquemática de sección longitudinal y en vista parcial en cada caso una válvula regeneradora 1 electromagnética con una bobina 2. De conformidad con una forma de realización preferida de la invención, en la bobina 2 se dispone un núcleo móvil 3 que se encuentra firmemente unido al elemento 4 de obturación de la válvula. En la Fig. 1 el núcleo móvil 3 tiene en su extremo opuesto al elemento de obturación una superficie 5 de reflexión óptica. Sobre esta superficie se dirige un rayo de luz, es reflejado y detectado por un detector 6 óptico. Puesto que la superficie reflectora se mueve al unisono con el cambio de posición del elemento 4 de obturación, la señal reflejada varía en función de este cambio de posición y proporciona una medida de la altura del intersticio. En la variante que se representa en la figura 2 el núcleo móvil 3 se fabrica de un material opaco a la luz e interviene en una barrera óptica formada por una fuente 7 de luz y un detector 8. Mediante esto disminuye la intensidad del rayo de luz que incide sobre el detector 8. En las figuras 3a y b se representan dos variantes inductivas. La figura 5 ilustra una forma de realización con detector 9 por efecto Hall e imán 10 permanente .

Claims

REIVINDICACIONES 1. Montaje para la alimentación dosificada de componentes volátiles de combustible, en particular al múltiple de admisión de un motor de combustión interna de un vehículo motorizado, el cual comprende una válvula regeneradora electromagnética que se controla mediante operación proporcional de modulación de amplitud de pulso, y un circuito regulador mediante el cual es posible ajustar la corriente de la bobina de la válvula regeneradora para compensar las magnitudes perturbadoras externas, caracterizado porque se proporcionan dispositivos para detectar el flujo de masa y/o el flujo volumétrico a través de la válvula y/o la distancia entre el asiento de la válvula y el elemento de obturación de la válvula y/o la proporción de CHx en el flujo volumétrico, y porque la corriente de la bobina se puede ajustar en función de al menos una de las magnitudes mencionadas.
2. Montaje según la reivindicación 1, en el cual la corriente de la bobina se ajusta en función de la distancia entre el asiento de la válvula y el elemento de obturación de la válvula, caracterizado porque los dispositivos para detectar la distancia comprenden un elemento ferromagnético y un elemento detector que comprende al menos un bucle conductor eléctrico, elementos que se disponen de manera que en función de un cambio de posición del elemento de obturación con relación al asiento de obturación varia el flujo magnético a través del mínimo de un bucle conductor generado por el elemento ferromagnético y produce una magnitud de medición que se transforma en una señal de mando eléctrica.
3. Montaje según la reivindicación 2, caracterizado porque el elemento ferromagnético está firmemente unido al elemento de obturación y el elemento detector se encuentra fijo en el cuerpo de la válvula.
4. Montaje según la reivindicación 3, caracterizado porque el elemento ferromagnético se dispone en el extremo opuesto al elemento de obturación de un núcleo móvil firmemente unido con el elemento de obturación o el núcleo móvil está constituido de un material ferromagnético .
5. Montaje según la reivindicación 4, caracterizado porque el material ferromagnético comprende ferritas aglutinadas mediante material sintético.
6. Montaje según la reivindicación 1, en el cual la corriente de la bobina se ajusta en función de la distancia entre el asiento de la válvula y el elemento de obturación de la válvula, caracterizado porque los dispositivos para detectar la distancia comprenden un elemento de imán permanente así como' un detector del campo magnético, elementos que se disponen de manera que en función de un cambio de posición del elemento de obturación con relación al asiento de obturación se produce en el detector una magnitud de medición que se transforma en una señal de mando eléctrica.
7. Montaje según la reivindicación 6, caracterizado porque el detector de campo magnético es un detector por efecto Hall, una placa de campo o un detector magnético resistivo.
8. Montaje según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque el elemento de imán permanente se dispone en el extremo de un núcleo móvil firmemente unido al elemento de obturación que está opuesto al elemento de obturación, y porque el detector está fijo en el cuerpo de la válvula .
9. Montaje según la reivindicación 1, en el cual la corriente de la bobina se ajusta en función de la distancia entre el asiento de la válvula y el elemento de obturación de la válvula, caracterizado porque los dispositivos para detectar la distancia comprenden un dispositivo que genera una señal óptica y al menos un detector óptico, y porque se proporcionan medios que conducen a una variación de la señal óptica en función de un cambio de posición del elemento de obturación con relación al asiento de obturación, mediante lo cual se produce una magnitud de medición que se transforma en una señal de mando eléctrica.
10. Montaje según la reivindicación 9, caracterizado porque los medios comprenden una superficie de reflexión óptica firmemente conectada al elemento de obturación, preferiblemente en el extremo opuesto al elemento de obturación de un núcleo móvil firmemente unido al elemento de obturación, en la cual se refleja la señal óptica .
11. Montaje según la reivindicación 9, caracterizado porque el elemento de obturación está firmemente unido a un núcleo móvil que al menos en su extremo opuesto al elemento de obturación está constituido de un material opaco, y el cual penetra con este extremo en una barrera óptica formada por una fuente de luz y el elemento de detección óptico en función de un cambio de posición del elemento de obturación.
12. Montaje según la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito regulador comprende un algoritmo de posición en el cual puede tener lugar en forma dinámica durante la vida útil el ajuste a neutro, la calibración con la válvula cerrada y/o totalmente abierta.