MXPA99003317A - Valvula reguladora de flujo, controlada electricamente, con amortiguamiento transiente - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un conjunto de válvula reguladora de flujo, controlado eléctricamente, que tiene una válvula reguladora de presión operada por diafragma, con una válvula operada por solenoide para derivar el diafragma a controlar, el flujo a al cámara de válvula reguladora. En una forma de realización, la cámara de válvula reguladora se comunica a través de un pequeño orificio restrictor con una cámara de amortiguamiento cerrada. En otra forma de realización, una segunda cámara de amortiguamiento es formada para comunicarse a través de un segundo orificio restrictor pequeño con una cámara en el lado de presión de entrada del diafragma.

Description

VÁLVULA REGULADORA DE FLU O, CONTROLADA ELÉCTRICAMENTE, CON AMORTIGUAMIENTO TRANSIENTE Antecedentes de la Invención La presente invención se refiere a reguladores de flujo y, particularmente, a reguladores de flujo empleados para control de flujo de fluidos comprimibles y, mas particularmente, se refiere a tales reguladores que son suministrados con una señal de presión de fluido que es modulada por una válvula controlada eléctricamente, remota, para controlar la presión aplicada a un lado de un miembro que responde a la presión. Los reguladores de este tipo típicamente tienen un miembro de válvula movible unido al lado opuesto del miembro que responde a la presión para controlar el flujo sobre un asiento de válvula del fluido comprimible cuyo flujo va a ser regulado. Los reguladores de este tipo son utilizados en sistemas de control de emisiones de vapores de combustible en vehículos de motor, para controlar el flujo de desde una caja de purga de vapor de combustible para comunicación con la entrada de aire de carga del motor del vehiculo. Los reguladores de control de purga de este tipo son conocidos por utilizar la depresión o el vacio del múltiple del motor como una fuente de señal de presión de fluido para el regulador. Un ejemplo de tal regulador es el mostrado y descrito en la patente de los Estados Unidos No. ,429,099, concedida a Daniel L. DeLand. En tales reguladores de flujo conocidos para sistemas de purga de vapor de combustible, se han experimentado problemas a ciertos niveles de presión en la caja de vapor y a ciertas condiciones de flujo en un conducto conector entre la caja y la entrada de válvula reguladora de flujo. Para una longitud dada del conducto, los pulsos y las rarefacciones en el conducto de flujo han producido una onda estable que ocasiona vibración del miembro que responde a la presión, lo que a su vez ha producido una resonancia en el conducto, con la sintonía resultante del conducto. Esta resonancia del conducto entre la caja de vapor de combustible y la válvula reguladora ha producido un fenómeno audible conocido como "ulular", el cual es un ruido indeseable en el sistema desde el punto de vista de los ocupantes del vehiculo. Un regulador de control de purga que enfoca el problema del ulular es mostrado y descrito en la solicitud de patente de los Estados Unidos No. de Serie 08/853,015, presentada el 8 de mayo de 1997, pendiente, a nombre de Barbara J. Erickson, Gerrit V. Beneker, Charles A. Detweiler y Daniel L. DeLand, intitulada " Dampening Resonance in a Flow Regulator", cedida a la cesionaria de la presente solicitud. Otro ejemplo de un regulador de purga de vapor de combustible del tipo antes .mencionado, que enfoca el problema del "ulular" es el mostrado en la solicitud de patente de los Estados Unidos No. de Serie 08/808,557, presentada el 28 de febrero de 1997, pendiente, a nombre de Daniel L. DeLand y colaboradores, intitulada "Dampening Resonance in a Flow Regulator", cedida a la cesionaria de la presente invención. Los reguladores de control de purga de vapores de combustible también han sido diseñados para proveer una válvula controlada eléctricamente para controlar el flujo por derivación de vapores de combustible alrededor del miembro que responde a la presión y eliminar el flujo por sangría atmosférica a una señal de vacio de múltiple de admisión. Un ejemplo de este último tipo de regulador de control de purga de vapores de combustible es mostrado y descrito en la solicitud de patente de los Estados Unidos No. de Serie 08/949,106, presentada el 10 de octubre de 1997, pendiente, intitulada "Fuel Vapor Purge Control", a nombre de Daniel L. DeLand, cedida a la cesionaria de la presente invención . El último tipo de regulador de control de purga de vapores de combustible no usa una señal de control basada en el sangrado atmosférico a" la linea de vacio del múltiple de admisión y no aplica el vacio del múltiple directamente al lado de presión de control del diafragma. Sin embargo, debido a que la salida de la válvula reguladora descarga al múltiple de admisión del motor, el regulador está sujeto a pulsaciones en el vacio del múltiple que entra al regulador y ocasiona vibración resonante y "ulular" en el sistema. De esta manera, se ha deseado proveer una manera o medios para amortiguar pulsaciones de presión o rarefacciones en un regulador de flujo y proveer tal amortiguamiento de una manera que sea de bajos costos de manufactura y que no afecte negativamente la función o la calibración del regulador de flujo. Compendio de la Invención Es un objetivo de la presente invención el de proveer una manera de amortiguar pulsos de presión y rarefacciones en la entrada de un regulador de flujo del tipo que emplea un miembro que responde a la presión movible en respuesta a diferencial de presión a su través para controlar el movimiento de un miembro de válvula reguladora de flujo. Es un objetivo adicional de la presente invención el de proveer una manera de amortiguar pulsaciones de presión en un regulador de flujo teniendo un miembro que responde a la presión movible en respuesta a diferencia de presión a su través para mover el miembro de válvula reguladora de flujo con el diferencial de presión controlado por una válvula operada eléctricamente, accionada de manera remota para controlar el flujo por derivación alrededor del miembro que responde a la presión para mantener un flujo a una cámara en un lado del diafragma que responde a la presión que mueve la válvula reguladora de presión. La presente invención provee un alojamiento de válvula reguladora de presión que tiene el diafragma el él dividiendo el alojamiento en una cámara de salida y una cámara de entrada. El alojamiento es formado de preferencia de manera integral como una pieza con el cuerpo de una válvula de flujo de derivación contro-lada eléctricamente, que tiene su entrada conectada a la cámara de presión de entrada y la salida descargando a la cámara de presión de salida en el lado opuesto del diafragma. En una forma de realización, la cámara de presión de salida es cerrada por un miembro de cierre que define una compuerta de ventilación y un aditamento adaptado para conexión a una linea de purga de vapor de combustible al múltiple de admisión del motor. El miembro de cierre tiene un orificio de sangrado ahi formado y un segundo miembro es recibido sobre él y unido al alojamiento y el miembro de cierre para formar una cámara de amortiguamiento que se comunica con la cámara de presión de salida únicamente a través del orificio de sangrado. En otra forma de realización, una pared auxiliar o miembro divisor está dispuesto en la cámara de entrada y forma una segunda cámara de amortiguamiento en el lado de cámara de entrada del diafragma opuesto a la cámara de presión de salida. Las cámaras de amortiguamiento sirven para atenuar pulsaciones en las cámaras de entrada y salida para minimizar la ocurrencia de "ulular". Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es una sección transversal del regulador de flujo controlado eléctricamente de la presente invención y muestra las conexiones a diversos componentes de un sistema de purga de vapores de combustible por medio de un perfil punteado; y La figura 2 es una vista similar a la figura 1, mostrando una forma de realización alternativa del regulador de flujo de purga operado eléctricamente de la presente invención, aplicado a un sistema tal como en la figura 1. Descripción Detallada de la Invención Haciendo referencia a la figura 1, el regulador de flujo operado eléctricamente de la presente invención es indicado generalmente en 10 y tiene un aditamento de salida 12 adaptado para conexión a un múltiple de admisión de motor indicado en 14. El regulador 10 también tiene un aditamento de entrada 16 adaptado para conexión a una caja de almacenamiento de vapores de combustible 18 que, en una aplicación automotriz, es típicamente una caja llena de carbón mineral o carbón de madera. La caja 18 típicamente está conectada a un tubo de ventilación en un tanque de combustible 20. El regulador 10 tiene un receptáculo eléctrico 22, el cual tiene una terminal conectora eléctrica 24 ahi dispuesta y el cual está adaptado para conexión a una unidad electrónica de control (ECU) 26, que es típicamente un controlador de motor para controlar los inyectores eléctricos de combustible en el motor. El conjunto 10 incluye un alojamiento de regulador 28, el cual tiene una configuración generalmente cilindrica, hueca y una división o primera pared 30 formada a su través y que tiene un pequeño orificio de sangrado de compensación de presión 32 ahi formado .

El alojamiento 28 tiene asociado con él, y de preferencia formado de manera integral con él, un cuerpo 34 como una pieza para una válvula operada eléctricamente, generalmente indicada en 36. El cuerpo de válvula 34 tiene un pasaje de entrada 38, el cual se comunica con una cámara 40 formada en el lado inferior de la división 30 que es designado como cámara de presión de entrada. El pasaje de entrada 38 también se comunica con un lado de un asiento de válvula 42 formado en el cuerpo de válvula 34. Un miembro de válvula, de preferencia un miembro esférico 48, está dispuesto para hacer contacto con el asiento de válvula 42. El lado del asiento de válvula 42 opuesto al lado de entrada se comunica con un pasaje de salida 44 que también se comunica con una cámara de presión de salida 46 formada en el lado de la división 30 opuesto a la cámara 40. La válvula 36 tiene una guia de armadura tubular 50 teniendo el extremo inferior piloteado en un colector de flujo magnético anular 52 y recibida centralmente dentro de un carrete 54, que tiene enrollado a su alrededor una bobina 55 de alambre conductor tal como alambre de imán. La bobina 55 tiene un bastidor de polos generalmente en forma de O 56 dispuesto a su alrededor para completar una espira de flujo. La guia de armadura 50 ha recibido deslizablemente en ella una armadura ferromag-nética 56 que es instada hacia abajo tal que su extremo inferior esté en contacto con el miembro de válvula 48 por medio de un extremo de un resorte espiral 58 que tiene su extremo superior registrado contra un tornillo de ajuste 60 provisto en un colector de flujo o pieza de polo estacionario 62 recibido en el extremo superior de la región central del carrete 54. El alojamiento 28 tiene dispuesto en la cámara 46 un diafragma flexible que responde a la presión 64 de preferencia formado de material elastomérico que es retenido y sellado en el alojamiento alrededor de su periferia por el miembro de cierre 66 que tiene el extremo inferior de una porción de pared cilindrica 68 del mismo registrado contra la periferia del diafragma 64 y comprimiendo la periferia contra la superficie superior de la pared de alojamiento 30. El cierre 66 tiene una maza central 70 que forma el aditamento de salida 12 y que tiene un pasaje 72 a su través y que forma un asiento de válvula o compuerta 74 anular formado en el extremo inferior del aditamento 12. El diafragma 64 tiene un miembro de válvula movible u obturador en una forma de una placa 76 provista en su superficie superior adyacente a la compuerta 74; y el miembro de válvula 76 es polarizado hacia abajo por el extremo inferior de un resorte 78 que tiene su extremo superior registrado contra la superficie inferior del cierre 66. El cierre 66 tiene formado en él un agujero de sangrado 80 que provee comunicación a su través con la cámara 46. Un miembro anular de retención 82 es recibido sobre la maza 70 y se asegura sobre él y sella a su alrededor por medio de soldadura. La periferia externa del miembro 82 tiene una ranura en forma de V formada en su superficie inferior que está en contacto con los extremos superiores de la porción de pared cilindrica 68 del miembro de cierre 66 y el extremo superior de la pared cilindrica de alojamiento 28; y el miembro 22 es asegurado en él y sellado a su alrededor también por soldadura. El miembro anular de retención 82 de esta manera forma una segunda cámara 84 sobre el miembro de cierre 66; y la cámara 84 se comunica con la cámara 46 solamente a través del pequeño orificio de sangrado 80. La cámara de entrada 40 tiene una capa de material de filtro 86 ahi dispuesta que está en contacto alrededor de su periferia con un hombro o lomo anular 88 formado en la región inferior de la periferia interna del alojamiento 28 y se retiene ahi por un miembro de cierre 90 que tiene el aditamento de entrada 16 ahi formado y que define un pasaje de entrada 92. El miembro de cierre 90 tiene una porción cilindrica 94 formada alrededor de su periferia, cuyo extremo superior retiene la periferia de la capa de filtro 86 contra el hombro 88. El miembro de cierre 90 es retenido en el alojamiento 28 por un anillo que tiene una ranura en forma det V en su superficie superior, que está dispuesta sobre los bordes inferiores de la periferia de cierre 94 y el alojamiento 28 y se sella a su alrededor por medio de soldadura. En operación, con la bobina 55 desenergizada, la válvula 36 es una válvula normalmente cerrada en virtud de la fuerza del resorte 58 que insta la armadura 56 y la válvula 48 contra el asiento 42, de esta manera impidiendo el flujo a través del pasaje 44. Al energizarse la bobina 55 de la válvula operada eléctricamente 36 de acuerdo con un algoritmo adecuado proveniente de una ECU, tal como la 26, el miembro de válvula 48 permite el flujo desde la caja 18 a través del pasaje 92 y la cámara 40 a la cámara de salida 46 donde se regula la presión por el diafragma 64 moviendo el miembro de válvula 76 contra la fuerza del resorte 78 para controlar el flujo sobre el asiento de válvula 74 a través de la salida 72 al múltiple de admisión del motor 14. En el caso de que se experimenten perturbaciones o pulsaciones transientes en cualquiera de las cámaras 40 o 46, ocasionando que vibre el diafragma 64, las ondas de presión son amortiguadas por la restricción de flujo a través del agujero de sangrado 80 y la cámara cerrada 84, la cual actúa como un amortiguador, con ello impidiendo que las ondas de presión transiente en el regulador de presión 12 ocasionen resonancia del sistema y "ulular" . Haciendo referencia a la figura 2, se ilustra generalmente en 112 una forma de realización alterna de la invención, e incluye una válvula operada eléctricamente 36' teniendo un cuerpo 34' formado integralmente con un alojamiento de válvula de regulador de presión 128. Se entenderá que la válvula 36' es de otra manera idéntica en construcción y función a la válvula 36 de la forma de realización de la figura 1. El alojamiento 128 es construido idéntico al alojamiento 28 de la figura 1, con la excepción de que se forma un segundo hombro o lomo anular 196 en su interior entre la capa de filtro 186 y la pared 130. El lomo 196 tiene dispuesta contra él una división auxiliar 198, la cual tiene su periferia asegurada al lomo 196, de preferencia por medio de soldadura. La división 198 tiene un orificio de sangrado 200 formado en ella, el cual permite la comunicación entre la cámara de entrada 140 y una cámara auxiliar 202 formada entre la división 198 y la pared 130. De esta manera, la división 198 forma una cámara amortiguadora auxiliar 202 para amortiguar pulsaciones u ondas de presión transiente que pueden ocurrir en la cámara de entrada 140. La presente invención de esta manera provee una válvula de purga de caja de vapores de combustible de bajo costo, relativamente simple de manufacturar, la cual tiene un regulador de presión y una válvula de control de flujo operada eléctricamente, formada integralmente. El conjunto de válvula de la presente invención incluye, en una forma de realización, una cámara de amortiguamiento de ondas de presión en su lado de salida que se comunica con la válvula reguladora de presión. Una segunda forma de realización incluye una cámara auxiliar de amortiguamiento provista en el lado de entrada de la válvula, que se comunica con la cámara de presión de entrada a través de un orificio de sangrado formado en una división auxiliar que divide la cámara de entrada . Aunque la invención ha sido descrita en lo anterior con respecto de las formas de realización ilustradas, se entenderá que la invención es capaz de modificaciones y variaciones y solo está limitada por las siguientes reivindicaciones.

Claims (11)

1. RE V NDICAC ONES 1. Un conjunto de válvula reguladora de flujo, controlado eléctricamente, que comprende: (a) medios de alojamiento que incluyen un miembro que responde a la presión que define una cámara de presión de salida y una cámara de presión de entrada, las cuales cámaras están dispuestas en lados opuestas de dicho miembro e incluyendo un cuerpo de válvula asociado con dichos medios de alojamiento teniendo un pasaje de entrada que se comunica con dicha cámara de entrada y un pasaje de salida que se comunica con dicha cámara de salida; (b) un miembro de cierre de salida que forma una porción de dicha cámara de salida e incluyendo una compuerta de salida y un asiento de válvula reguladora, dicho cierre de salida incluyendo un orificio de sangrado a su través; (c) un miembro de pared que forma una cámara de amortiguamiento con dicho miembro de cierre de salida y sellando dicho miembro de cierre en dicho alojamiento; (d) un miembro de cierre de entrada que define una compuerta de entrada y adaptado para conexión a una caja de vapores de combustible, dicho miembro de cierre de entrada dispuesto para cerrar y sellar dicha cámara de entrada; y (e) un miembro de válvula dispuesto de manera movible en dicho cuerpo para controlar el flujo entre dicho pasaje de entrada de- cuerpo de válvula y dicho pasaje de salida; y un solenoide asociado con dicho cuerpo para efectuar movimiento de dicho miembro de válvula.
2. 2. El conjunto de válvula definido en la reivindicación 1, donde al menos uno de dichos miembros de cierre de entrada y de salida está sellado a dichos medios de alojamiento por medio de soldadura.
3. 3. Un conjunto de válvula reguladora de flujo, controlado eléctricamente, que comprende: (a) medios de alojamiento que tienen un miembro que responde a la presión dispuesto en ellos y formando una cámara de presión de entrada en un lado de dichos medios que responden a la presión y una cámara de salida en un lado de dichos medios que responden a la presión, opuesto a dicho lado primero mencionado; (b) un cuerpo de válvula asociado con dichos medios de alojamiento, dicho cuerpo definiendo un pasaje de entrada que se comunica con dicha cámara de presión de entrada y un pasaje de salida que se comunica con dicha cámara de presión de salida; (c) medios que definen una primera pared que cierra dicha cámara de presión de salida y definiendo una compuerta de salida en ella y un orificio de flujo restrictivo; (d) medios que definen una superficie de válvula movible con dichos medios que responden a la presión para controlar el flujo a través de dicha compuerta de salida; (e) medios que definen una segunda pared que forma una cámara de amortiguamiento cerrada que se comunica con dicho orificio de flujo restrictivo en un lado de dicha primera pared opuesto a dicha cámara de presión de salida; (f) un obturador de válvula dispuesto en dicho cuerpo de válvula y movible en él para controlar el flujo entre dicho pasaje de entrada y dicho pasaje de salida; y (g) un solenoide operable al ocurrir energización eléctrica para efectuar dicho movimiento de dicho obturador.
4. 4. El conjunto de válvula definido en la reivindicación 3, donde dichos medios que definen una primera pared y dichos medios que definen una segunda pared comprenden miembros separados sellados en dicho alojamiento.
5. 5. El conjunto de válvula definido en la reivindicación 3, donde dichos medios que definen una primera pared comprenden un miembro que tiene un aditamento de salida en él.
6. 6. El conjunto de válvula definido en la reivindicación 3, donde dichos medios que definen dicha primera pared y dichos medios que definen dicha segunda pared son sellados a dichos medios de alojamiento por medio de soldadura, seleccionada del grupo que consiste el soldadura ultrasónica y soldadura por fricción de giro.
7. 7. El conjunto de válvula definido en la reivindicación 3, donde dicho cuerpo de válvula es formado integralmente como una pieza con dichos medios de alojamiento.
8. 8. Un método de hacer un conjunto de válvula reguladora de flujo, controlado eléctricamente, que comprende: (a) formar un alojamiento que tiene una configuración generalmente cilindrica, hueca; (b) disponer un diafragma resilente, que responde a la presión, en dicho alojamiento y formar una cámara de presión de entrada en un lado de dicho diafragma y una cámara de presión de salida en el lado opuesto de dicho diafragma; (c) disponer una válvula operada eléctricamente con dicho alojamiento y conectar en compuerta dicha válvula separadamente a dichas cámaras de presión de entrada y de salida, y controlar eléctricamente el flujo entre ellas; (d) cerrar dicha cámara de presión de salida con un primer miembro de pared y conectar en compuerta dicho primer miembro de pared al exterior de dicho alojamiento y cerrar dicha cámara de entrada con una segunda pared y conectar dicha pared en compuerta al exterior de dicho alojamiento; y (e) unir un tercer miembro de pared a dicho alojamiento y formar una cámara de amortiguamiento con dicha pared de cámara de salida y permitir flujo restringido desde dicha cámara de presión de salida a dicha cámara de amortiguamiento.
9. 9. El método definido en la reivindicación 8, donde dicho paso de cerrar dicha cámara de presión de salida y dicho paso de formar una cámara de amortiguamiento incluyen sellar un miembro de cierre y un miembro de pared separado a dicho alojamiento por medio de soldadura común.
10. 10. El método definido en la reivindicación 8, donde dicho paso de disponer una válvula operada eléctricamente con dicho alojamiento incluye formar un cuerpo de válvula integralmente como una pieza con dicho alojamiento.
11. 11. El método definido en la reivindicación 8, donde dicho paso de cerrar dicha cámara de presión de salida y dicho paso de unir dicho tercer miembro de pared incluyen soldadura seleccionada de soldadura ultrasónica y soldadura por fricción de giro .