ES2316924T3 - Metodo y dispositivo para controlar una valvula electrohidraulica de un motor de combustion interna. - Google Patents

Abstract

Método para controlar una unidad electrohidráulica (1) para accionar las válvulas (2) de un motor endotérmico (M), en el que la unidad electrohidráulica (1) incluye un accionador hidráulico (17) para abrir una válvula respectiva (2) con un líquido presurizado, y un muelle (29) que es antagonista al accionador hidráulico (17) con el fin de cerrar la válvula (2); caracterizándose el método porque el tiempo de conexión (tspo; tspc; tspoc) entre el accionador hidráulico (17) y una primera bifurcación (9) conteniendo dicho líquido presurizado es controlada en función de un tiempo predeterminado (t open; t close; t oc) característico de la unidad electrohidráulica; siendo dicho tiempo predeterminado (t open; tclose; toc) una función de la masa y rigidez del sistema incluyendo el accionador hidráulico (17), la válvula (2), el muelle (29) y el líquido, y siendo sustancialmente igual a la mitad o a la totalidad del período de oscilación de dicho sistema.

Description

Método y dispositivo para controlar una válvula electrohidráulica de un motor de combustión interna.

La presente invención se refiere a un método para controlar una unidad electrohidráulica para accionar las válvulas de un motor de encendido por chispa.

En general, las válvulas de un motor de encendido por chispa son movidas mecánicamente por medio de un árbol de levas. Al lado de esta tecnología consolidada usada en el sector del automóvil, los sistemas alternativos están actualmente en la fase experimental. En particular, el solicitante está investigando una unidad electrohidráulica para accionar las válvulas de un motor endotérmico del tipo descrito en la Solicitud de Patente EP-1.233.152 a nombre del solicitante de la presente invención. Dicha unidad electrohidráulica es controlada por una unidad electrónica y hace posible variar los tiempos de apertura y cierre de cada válvula según un ciclo asignado en función de la velocidad angular del cigüeñal y otros parámetros operativos del motor, incrementando sustancialmente la eficiencia del motor.

Otro ejemplo de motor sin árbol de levas se describe en WO031008794.

La unidad electrohidráulica actualmente bajo investigación proporciona, para cada una de las válvulas de admisión o escape del motor, un dispositivo de accionamiento electrohidráulico que incluye un accionador hidráulico lineal capaz de desplazar la válvula axialmente de la posición cerrada a la posición de máxima abertura, superando la acción de un elemento elástico capaz de mantener la válvula en la posición cerrada, y un distribuidor hidráulico capaz de controlar el flujo de aceite presurizado alejándolo y aproximándolo al accionador hidráulico de tal manera que controle el desplazamiento de la válvula entre la posición cerrada y la posición de máxima abertura.

Con el fin de cumplir los requisitos del aceite presurizado, la unidad electrohidráulica bajo investigación está provista de un circuito hidráulico que incluye un depósito de contención de aceite, dentro del que el aceite a distribuir a los accionadores se almacena a presión ambiente, y una unidad de bombeo capaz de suministrar el aceite presurizado a los varios distribuidores tomándolo directamente del depósito de contención. La unidad electrohidráulica descrita en la Solicitud de Patente EP 1.233.152 incluye un distribuidor de válvula de corredera, que es capaz de asumir una primera posición operativa en la que pone el accionador hidráulico en comunicación directa con un depósito de descarga de aceite presurizado, una segunda posición operativa en la que aísla el accionador hidráulico con el fin de evitar que el aceite fluya alejándose y aproximándose a dicho accionador, y una tercera posición operativa en la que pone el accionador hidráulico lineal en comunicación directa con una bifurcación conteniendo líquido presurizado durante un tiempo específico de conexión.

La unidad descrita tiene el mérito considerable de tener una estructura especialmente simple que asegura altos niveles de fiabilidad con el tiempo, permitiendo su uso en aplicaciones de automóvil.

Sin embargo, las investigaciones actualmente en curso han revelado la necesidad de controlar la unidad electrohidráulica con el fin de optimizar la operación de la unidad electrohidráulica propiamente dicha en relación al hecho de que, durante las fases de abertura y cierre, la válvula exhibe un tiempo predeterminado que se correlaciona con la oscilación de la válvula y es atribuible a las características de la unidad electrohidráulica.

La finalidad de la presente invención es proporcionar un método para controlar una unidad electrohidráulica para accionar las válvulas de un motor endotérmico con el fin de optimizar la operación de la unidad electrohidráulica y el motor.

La presente invención proporciona un método de controlar una unidad electrohidráulica para accionar las válvulas de un motor endotérmico, en el que la unidad electrohidráulica incluye un accionador hidráulico para abrir una válvula respectiva con un líquido presurizado, y un muelle que es antagonista al accionador hidráulico con el fin de cerrar la válvula; caracterizándose el método porque el tiempo de conexión entre el accionador hidráulico y una primera bifurcación conteniendo dicho líquido presurizado es controlado en función de un tiempo predeterminado característico de la unidad electrohidráulica; siendo dicho tiempo predeterminado una función de la masa y rigidez de un sistema incluyendo el accionador hidráulico, la válvula, el muelle, y el líquido, y siendo sustancialmente igual a la mitad o a todo el período de oscilación de dicho sistema.

De esta manera, es posible seleccionar los modos operativos preferidos: por ejemplo, requiriendo que el tiempo de conexión sea igual al tiempo predeterminado característico de la unidad electrohidráulica, se obtiene considerable recuperación de energía mientras que, cuando el tiempo de conexión difiere del tiempo predeterminado, que se desea, por ejemplo, cuando el motor funciona en frío con el fin de ajustar rápidamente el líquido a temperatura, se obtiene disipación de energía.

La presente invención se refiere además a un dispositivo para controlar una unidad electrohidráulica para accionar las válvulas de un motor endotérmico.

La presente invención proporciona un dispositivo para controlar una unidad electrohidráulica para accionar las válvulas de un motor endotérmico, en el que la unidad electrohidráulica incluye un accionador hidráulico para abrir una válvula respectiva con un líquido presurizado, y un muelle que es antagonista al accionador hidráulico con el fin de cerrar la válvula; caracterizándose el dispositivo porque incluye medios de control para controlar el tiempo de conexión entre el accionador hidráulico y una primera bifurcación conteniendo dicho líquido presurizado en función de un tiempo predeterminado característico de la unidad electrohidráulica; siendo dicho tiempo predeterminado una función de la masa y rigidez de un sistema incluyendo el accionador hidráulico, la válvula, el muelle, y el líquido, y siendo sustancialmente igual a la mitad o a todo el período de oscilación de dicho sistema.

La presente invención se describirá ahora con referencia a los dibujos adjuntos, que ilustran algunas realizaciones no limitadoras de la invención, en los que:

La figura 1 es una vista esquemática de la unidad electrohidráulica para accionar las válvulas de un motor de encendido por chispa.

La figura 2 es un diagrama relativo a una secuencia de posiciones de algunos componentes de la unidad electrohidráulica de la figura 1 según un primer modo operativo.

Las figuras 3 y 4 son diagramas relativos a una secuencia de posiciones de algunos componentes de la unidad electrohidráulica de la figura 1 y de velocidades asumidas por la válvula.

Las figuras 5 y 6 son porciones amplificadas respectivamente de los diagramas de las figuras 3 y 4.

La figura 7 es una vista en sección de un componente de la unidad electrohidráulica de la figura 1.

Y la figura 8 es un diagrama relativo a una secuencia de posiciones de algunos componentes de la unidad electrohidráulica de la figura 1 según un segundo modo operativo.

Con referencia a la figura 1, 1 denota la unidad electrohidráulica general para accionar las válvulas 2 de un motor endotérmico M. La figura 1 representa solamente una válvula 2 acoplada con un asiento respectivo 2A, aunque la unidad electrohidráulica 1 es capaz de controlar todas las válvulas de admisión y escape del motor M. En la presente descripción, "abertura de la válvula 2" se entiende en el sentido de la fase de cambiar de la posición cerrada de la válvula 2 a la posición de máxima abertura; "cierre de la válvula 2" significa la fase de cambiar entre la posición de máxima abertura de la válvula 2 y la posición cerrada; y "mantener" se entiende en el sentido de la fase durante la que la válvula 2 permanece en la posición de máxima abertura. En consecuencia, en relación a la válvula 2, los términos abrir, cerrar y mantener tienen un significado análogo. La unidad 1 incluye un circuito hidráulico 3 y un dispositivo de control 4. A su vez, el circuito hidráulico 3 incluye un circuito 5, común a todas las válvulas 2, y una pluralidad de dispositivos de accionamiento 6, cada uno de los cuales está asociado con una válvula respectiva 2. Por razones de simplicidad, la figura 1 representa solamente un dispositivo 6 asociado con la válvula respectiva 2.

El circuito 5 incluye un depósito de contención de aceite 7, una unidad de bombeo 8 y dos bifurcaciones 9 y 10, que reciben aceite presurizado y a lo largo de las que se disponen sucesivamente respectivos reguladores de presión 11 y 12 y respectivos acumuladores de presión 13 y 14. Las dos bifurcaciones 9 y 10 del circuito 5, hacia abajo de los respectivos acumuladores 13 y 14 están conectadas a los dispositivos de accionamiento 6, cada uno de los cuales incluye un selector de control 15, un distribuidor de válvula de corredera 16 y un accionador hidráulico 17 rígidamente acoplado a la válvula 2. El selector 15 está conectado a la bifurcación 10, al depósito 7 y a una bifurcación 18 que conecta el selector 15 con el distribuidor 16 con el fin de controlar el distribuidor 16 propiamente dicho.

El distribuidor 16 está conectado a la bifurcación 9, al depósito 7, a una bifurcación de suministro 19 al accionador 17 y una bifurcación de descarga 20 del accionador 17. La bifurcación 19 y la bifurcación 20 están conectadas por una bifurcación de descarga 21, a lo largo de la que se ha dispuesto un orificio 22. La bifurcación de descarga 21 y el orificio 22 tienen la función de ralentizar la válvula 2 en la fase de cierre y mantener una velocidad constante para cerrar la válvula 2. En particular, la ralentización de la válvula 2 se produce durante la parte final de la carrera de cierre de la válvula 2, como se describirá más adelante con más detalle en la presente descripción.

El selector 15 es una válvula de tres vías controlada por un electroimán 23 y por un muelle 24 y es capaz de asumir dos posiciones: cuando el electroimán 23 no es excitado, el muelle 24 mantiene el selector en la primera posición, en la que la bifurcación 10 está cerrada, mientras que la bifurcación 18 está conectada al depósito 7 (figura 1); cuando está excitado, el electroimán 23 supera la fuerza del muelle 24 y pone el selector 15 en la segunda posición, en la que la bifurcación 10 está conectada a la bifurcación 18.

El distribuidor 16 es una válvula de cuatro vías controlada por un pistón 25 y por un muelle 26 y es capaz de asumir sustancialmente cuatro posiciones operativas representadas diagramáticamente como P1, P2, P3 y P4 en la figura 1. Aunque el selector 16 tiene cuatro posiciones operativas P1, P2, P3 y P4, realmente tiene solamente dos posiciones estables, a saber, las posiciones de extremo indicadas como P1 y P4 en la figura 1. Las posiciones operativas P2 y P3 son posiciones de transición entre las posiciones operativas opuestas P1 y P4. En la posición operativa P1, la bifurcación 20 está conectada al depósito 7, mientras que la bifurcación 9 y la bifurcación 19 están desconectadas; en la posición operativa P2, todas las conexiones se han interrumpido; en la posición operativa P3, la bifurcación 9 está conectada a la bifurcación 19, mientras que la bifurcación de descarga 20 está cerrada: por esta razón, la posición operativa P3 se define como la posición de accionamiento; la posición operativa P4 de nuevo exhibe las mismas características que la posición operativa P2.

El accionador hidráulico lineal 17 incluye un cilindro 27, un pistón 28 conectado a la válvula 2 y un muelle 29 capaz de mantener la válvula 2 en la posición cerrada. El cilindro 27 tiene una culata 27a y una camisa 27b, a lo largo de la que se ha dispuesto un agujero lateral de descarga 30. El pistón 28 incluye una corona 28a y una cara lateral 28b, que, en posiciones específicas del pistón 28, cierra el agujero 30.

Para entender mejor el funcionamiento de la unidad 1, hay que describir el distribuidor 16 desde el punto de vista estructural y con referencia a la figura 7, en la que algunos componentes de la unidad 1 se ilustran desde el punto de vista estructural y llevan el mismo número de referencia que en la figura 1. El distribuidor 16 incluye un manguito 31 y una válvula de corredera 32 que desliza dentro del manguito 31 a lo largo de un eje 33. La bifurcación 19, la bifurcación 9 y la bifurcación 20 comunican con respectivas series de agujeros radiales 34, 35 y 36 dispuestos en el manguito 31. Los agujeros radiales 34, 35 y 36 de cada serie están distribuidos alrededor del eje 33, mientras que las series de agujeros radiales 34, 35 y 36 están distribuidas a lo largo del eje 33 con una espaciación determinada en función de las características geométricas de la válvula de corredera 32, que incluye dos caras 37 y 38, que deslizan sustancialmente contra el manguito 31 y están separadas por un rebaje 39. Esencialmente, hay una relación geométrica entre la extensión axial de las caras 37 y 38 y del rebaje 39 y la posición axial de los agujeros axiales 34, 35 y 36 de manera que definan todas las posiciones operativas P1, P2, P3 y P4 de la válvula de corredera 32. En particular, las dimensiones de la válvula de corredera 32 y el manguito 31 hacen posible alinear el rebaje 39 simultáneamente con ambas series de agujeros 34 y 35 y alinear la cara 38 con la serie de agujeros 36, con el fin de cerrar la bifurcación de retorno 20 y de suministrar aceite presurizado de la bifurcación 9 a la bifurcación 19. La posición descrita corresponde a la posición operativa P3 de la figura 1 y no es realmente una posición estable de la válvula de corredera 32: la sección transversal abierta o el orificio disponible para que el aceite pase de la bifurcación 9 a la bifurcación 19 varía en función de la posición de la válvula de corredera 32.

El dispositivo de control 4 incluye una unidad electrónica de control 40, que, en base a los datos capturados por el motor M, tal como, por ejemplo, la velocidad rotacional RPM y otros parámetros operativos, determina el tiempo de abertura y el tiempo de cierre de cada válvula 2. La unidad 40 controla así el electroimán 23 con el fin de accionar en cascada el selector 15 del distribuidor 16 y el accionador lineal 17. El dispositivo de control 4 incluye además un sensor 41 de la temperatura T del aceite; un sensor 42 de la posición del distribuidor 16 y un sensor 43 de la velocidad de impacto de la válvula 2.

Con referencia a la figura 7, el sensor de posición 42 incluye dos imanes permanentes 44 y 45, que están incrustados en el componente de deslizamiento 32 y están dispuestos a lo largo del eje 33 a una distancia uno de otro que es igual a la diferencia entre las carreras de la válvula de corredera 32 requeridas respectivamente para abrir y cerrar los agujeros 35 y 34. El sensor 42 incluye un detector 46 dispuesto a lo largo del manguito 31 con el fin de detectar la abertura del agujero 35 y el cierre del agujero 34 en la carrera que va de izquierda a derecha en la figura 7 y viceversa en la carrera que va de derecha a izquierda. La geometría del distribuidor 16 asegura que la conexión entre la bifurcación 9 y la bifurcación 19 comience después de que la válvula de corredera 32 se haya desplazado una primera cantidad y llegue a un extremo después de que la válvula de corredera 32 se haya desplazado una segunda cantidad. De esta manera, el detector 46 detecta el paso del imán 45 (primera cantidad de desplazamiento), que corresponde a la abertura de la sección transversal abierta, y el paso del imán 44, que corresponde al cierre de la sección transversal abierta durante el desplazamiento de P1 a P4. El orden de detección se invierte en un desplazamiento de retorno de P4 a P1. Esencialmente, con dos umbrales 44 y 45 y un solo detector 46, es posible identificar las posiciones de abertura y cierre de la sección transversal abierta debido al desplazamiento de la válvula de corredera 32 en ambas direcciones.

El sensor 43 toma la forma de un acelerómetro que detecta el impacto que tiene lugar cuando la válvula 2 vuelve a contacto con el asiento respectivo 2A. El sensor 43 también puede ser un sensor de detonación, cuya señal, cuando es detectada y filtrada, está correlacionada con la velocidad de impacto V_{I} para cada válvula 2. Así, por medio de un solo acelerómetro montado en el motor M, es posible detectar la velocidad de impacto para cada válvula 2 del motor M.

La unidad 40, además de controlar el electroimán 23, también controla los reguladores de presión 11 y 12 y la sección transversal abierta del orificio de sección transversal abierta 22.

En el servicio, el movimiento de la válvula 2 procede según el diagrama representado en la figura 2, cuya parte a) representa la curva A, que indica el desplazamiento (coordenadas y) del selector 15 en función de tiempo (coordenadas x); la parte b) representa la curva B, que indica la posición (coordenadas y) del distribuidor 16 y la curva C que indica la sección transversal abierta u orificio (coordenadas y) que conectan la bifurcación 9 y la bifurcación 19 en función del tiempo (coordenadas x); y la parte c) representa la curva D, que indica la posición (coordenadas y) de la válvula 2 en función de tiempo (coordenadas x). Las partes a), b) y c) están alineadas de tal manera que sus respectivas escalas de tiempo estén en fase durante todas las partes a), b) y c). De esta manera, es posible comparar las relaciones entre las posiciones del selector 15, el distribuidor 16, el efecto de la posición del distribuidor 16 en la sección transversal abierta, y la posición de la válvula 2.

El principio de operación se basa en el hecho de que la unidad 40 excita el electroimán 23 según un ciclo asignado en función del estado del motor: a saber, parámetros operativos tales como el par, la velocidad rotacional o las emisiones. Con referencia a la figura 2 c), la válvula 2 tiene un tiempo predeterminado t_{open} que es necesario para abrir la válvula 2 y un tiempo predeterminado t_{close} que es necesario para cerrar la válvula 2, al menos en parte, tiempos que son sustancialmente constantes y son determinados por la masa equivalente y la rigidez del sistema, incluyendo el sistema el conjunto formado por el pistón 28, la válvula 2, el muelle 29 y el aceite contenido en el cilindro 27. Los tiempos t_{open} y t_{close} están influenciados por las características del aceite y se obtienen experimentalmente. Para obtener la trayectoria requerida de la válvula 2 minimizando simultáneamente las pérdidas de energía, el tiempo de abertura de la sección transversal abierta debe corresponder a t_{open} durante la fase de apertura de la válvula 2 y al tiempo t_{close} durante la fase de cierre de la válvula 2. Esencialmente, los tiempos t_{open} y t_{close} son sustancialmente iguales a la mitad del primer período de oscilación de un sistema definido por la válvula 2, el pistón 28, el muelle 29 y el aceite.

Sin embargo, como se ha mencionado previamente, la posición operativa P3 del distribuidor 16 no es una posición estable y, por lo tanto, sin detectar la posición de la válvula de corredera 32, no es posible detectar el tiempo de abertura de la sección transversal abierta. En la práctica, como se representa en la figura 2 b), el sensor 42 detecta dos puntos X1 y X2 de la curva B con el fin de determinar la curva C de la sección transversal abierta. En la práctica, la unidad 40 detecta los tiempos t_{x1} y t_{x2} y calcula el tiempo t_{spo}, que es igual a la diferencia entre t_{x2}' y t_{x1}, y representa el tiempo que transcurre entre la detección de los dos puntos X1 y X2: el tiempo t_{spo} corresponde consiguientemente al tiempo de abertura de la sección transversal abierta durante la fase de apertura de la válvula 2 y puede ser definido como el tiempo de accionamiento del accionador 17 durante la fase de apertura de la válvula 2. Igualmente, la unidad 40 calcula el tiempo t_{spo} que transcurre entre la detección de los dos puntos X2 y X1: el tiempo t_{spc} es igual a la diferencia entre los tiempos t_{x1} y t_{x2}, y corresponde al tiempo de abertura de la sección transversal abierta durante la fase de cierre de la válvula 2, que se puede definir como el tiempo de accionamiento del accionador 17 durante la fase de cierre de la válvula 2. La unidad 40 calcula posteriormente las diferencias respectivas entre los valores para t_{spo} y t_{spc} y los valores para t_{open} y t_{close} y envía respectivas señales de error E_{O} y E_{C} cuando las diferencias calculadas exceden de valores umbral definidos H y K.

Con referencia a la figura 1, en ausencia de señales de error E_{O}, E_{C}, el selector 15 opera según un ciclo en el que el cambio de la posición representada en la figura 1 a la posición en la que las bifurcaciones 10 y 18 están conectadas, define la abertura de la válvula 2, el mantenimiento de la conexión entre las bifurcaciones 10 y 18 define la válvula 2 mantenida en la posición abierta y la interrupción de la conexión entre las bifurcaciones 10 y 18 define el cierre de la válvula 2.

Con referencia a la figura 2, la unidad 40 desplaza el selector 15 (porción A1 de la curva A), con el fin de abrir la válvula (porción B1 de la curva B del distribuidor 16 y las porciones D1 de la curva D de la válvula 2). Posteriormente, en presencia de una señal de error E_{O}, la unidad 40 desplaza el selector 15 (porción A2 de la curva A) con el fin de interrumpir temporalmente la conexión entre las bifurcaciones 10 y 18 durante la fase de apertura de la válvula 2 después de que el punto X1 haya sido detectado y antes de que el punto X2 haya sido detectado con el fin de retardar el cierre del orificio abierto y de sincronizar el tiempo t_{spo} con el tiempo t_{open}. El distribuidor 16 oscila (porción B2 de la curva B) en la posición de conexión entre las bifurcaciones 9 y 19.

Mientras la válvula 2 (porción D2 de la curva D, figura 2 c)) se mantiene en la posición abierta, el selector 15 permanece en la posición de conexión entre las bifurcaciones 10 y 18 (porción A3 de la curva A de la curva 2a)), de tal manera que el distribuidor 16 se disponga en la posición operativa P4 (porción B3 de la curva B, figura 2 b)).

La interrupción de la conexión entre las bifurcaciones 10 y 18 define el inicio de cierre de la válvula 2 (porción D3 de la curva D).

En la presencia de señal de error E_{C}, la unidad 40 conecta temporalmente la bifurcación 10 a la bifurcación 18 (porción A4 de la curva A, figura 2a) durante la fase de cierre de la válvula 2 después de que el punto X2 haya sido detectado y antes de que el punto X1 haya sido detectado con el fin de retardar el cierre del orificio abierto. El distribuidor 16 oscila durante la fase de cierre en una posición de conexión entre las bifurcaciones 9 y 19.

En el ejemplo descrito anteriormente y representado diagramáticamente en la figura 2, el selector 15 es accionado después de que t_{x1} haya sido detectado con el fin de interrumpir temporalmente las bifurcaciones 10 y 18 y de variar el tiempo de conexión t_{spo} durante la fase de apertura. Sin embargo, tal interrupción temporal puede ser realizada antes del momento t_{x1} con el fin de lograr la misma finalidad.

En cada ciclo, la unidad 40 calcula las señales de error E_{O} y E_{C} y controla opcionalmente los tiempos T_{spo} y T_{spc} de la manera antes descrita en el ciclo posterior, ajustando el desplazamiento del distribuidor 16 en función de los tiempos t_{open} y t_{close}.

Cuando se hace referencia en la descripción anterior a un modo operativo en bucle cerrado, se deberá entender que el sistema también es capaz de operar en modo de bucle abierto según un ciclo predeterminado que permite variar la posición del selector 15 con el fin de controlar los tiempos de conexión t_{spo} y t_{spc}.

Con el fin de entender el comportamiento dinámico de la unidad 1, hay que explicar que durante la abertura de la válvula 2, el conjunto formado por el accionador 17, en el caso presente el pistón 28 y la válvula 2, realiza, en el tiempo predeterminado t_{open}, una carrera mayor que la necesaria para definir un equilibrio entre la fuerza del muelle 29 y la presión de aceite en la bifurcación 9 del circuito 3. Esto es atribuible al comportamiento dinámico del sistema incluyendo el pistón 28, la válvula 2, el muelle 29 y el aceite, que se somete a una primera oscilación con un período específico, característico del sistema particular. Dado que, durante la fase de apertura de la válvula 2, la conexión entre la bifurcación 9 y la bifurcación 19 está cerrada y la bifurcación 20 se cierra a la amplitud de oscilación máxima, el tiempo requerido para establecer un equilibrio entre la fuerza del muelle 29 y la fuerza de la presión en la bifurcación 9 no está disponible. De hecho, el muelle 29, que se ha comprimido dinámicamente bajo el empuje inercial del sistema, produce una presión en el cilindro cerrado 27 que es mayor que la de la bifurcación 9. En consecuencia, durante la fase de cierre de la válvula 2, cuando las bifurcaciones 9 y 19 están interconectadas, parte del aceite contenido en el cilindro 27 vuelve a través de la bifurcación 19 a la bifurcación 9. Esencialmente, la bifurcación 19 realiza no solamente la función de una bifurcación de suministro, sino también la de una bifurcación de retorno. La fase de expulsar el aceite del accionador 17 a través de la bifurcación 9 se completa dentro del tiempo t_{close}, que es sustancialmente igual a la mitad del período de oscilación del sistema. Obviamente, rozamiento significa que la recuperación es incompleta y que la válvula 2 no se ha cerrado completamente al final de dicha fase, sino que ocupa una posición intermedia entre la posición de máxima abertura y la posición cerrada.

Posteriormente, el distribuidor 16 llega a la posición operativa P1, en la que el aceite contenido en el cilindro 27 es descargado inicialmente a través del agujero 30 y la bifurcación 20 (porción D4 de la curva D, figura 2 c)). El desplazamiento del pistón 28 durante la descarga del aceite al depósito 7 produce un cierre progresivo del agujero 30 y así el aceite residual contenido en el cilindro 27 es descargado a través de la bifurcación de descarga 21 y el orificio 22 (porción D5 de la curva D, figura 2 b)). El orificio 22 tiene la función de ralentizar el cierre de la válvula 2 y mantener una velocidad de cierre sustancialmente constante. La unidad 40 es capaz de variar la sección transversal abierta del orificio 22 con el fin de controlar la velocidad de cierre.

Con referencia a la figura 3, así como la curva D relativa al desplazamiento de la válvula 2 y la curva A relativa al desplazamiento del selector 15, la curva F se representa con relación a la velocidad de la válvula 2. Con referencia a la figura 5, la porción final F1 de la curva F incluye una porción sustancialmente horizontal que indica la velocidad constante (aproximadamente 0,35 m/s) y una porción sustancialmente vertical que indica el impacto (deceleración brusca). Con referencia a la figura 4, el selector 15 es activado durante un momento durante la fase de acercamiento de la válvula 2 de tal manera que modifique la porción final F2 de la curva F. Esto tiene el efecto de reducir la velocidad a aproximadamente 0,05 m/s para reducir el impacto.

Desde un punto de vista funcional, el sensor 43 detecta la velocidad de impacto V_{I} y el momento t_{c} en el que la válvula 2 se cierra en su asiento respectivo 2A. La unidad 40 captura el valor de la velocidad de impacto V_{I} y calcula la velocidad nominal de impacto V_{N}, que es una función de la velocidad rotacional RPM del motor M: a velocidades rotacionales bajas RPM, son preferibles las velocidades de impacto bajas V_{I}, mientras que a altas velocidades rotacionales, se pueden tolerar velocidades de impacto más altas V_{I}. La unidad de control 40 calcula la diferencia entre la velocidad de impacto V_{I} y la velocidad nominal V_{N}. Cuando dicha diferencia es mayor que un valor umbral predeterminado S, la unidad 40 calcula y envía una señal de error E_{V} y acciona el electroimán 23 durante un momento corto durante la fase de cierre final de la válvula 2 con el fin de desplazar el distribuidor 16 de la posición operativa P1 y de cortar la descarga del cilindro 27. En algunos casos, sería necesario no solamente cortar la descarga, sino incluso suministrar aceite presurizado al accionador 17 durante la fase de descarga con el fin de lograr una deceleración más consistente. El pulso se suministra inmediatamente antes del momento t_{c} detectado en el ciclo
precedente.

Esencialmente, el control del electroimán 23 permite dos ajustes principales: sincronización del movimiento de la válvula de corredera 32 con el movimiento de la válvula 2: a saber, sincronización de los tiempos de conexión t_{spo} y t_{spc} entre las bifurcaciones 9 y 19 con los tiempos t_{open} y t_{close} característicos de la abertura y cierre de la válvula 2 con el fin de efectuar una abertura y cierre eficientes de la válvula 2 y la recuperación de energía y la deceleración de la velocidad de cierre de la válvula 2 con el fin de minimizar la velocidad de impacto V_{I} de la válvula 2. Además de estos ajustes, también está el hecho de que, en algunas condiciones operativas, por ejemplo a baja temperatura, es preferible operar con disipación más bien que con recuperación de energía. La recuperación de energía se logra requiriendo que los tiempos de conexión t_{spo} y t_{spc} correspondan sustancialmente a los tiempos predeterminado t_{open} y t_{close}. En contraposición, la operación de disipación se implementa exigiendo que los tiempos de conexión t_{spo} y t_{spc} difieran sustancialmente de los tiempos predeterminado t_{open} y t_{close}.

Para ello, el sensor 41 detecta la temperatura del aceite T y la unidad 40 calcula los valores umbral K y H en función de la temperatura T: los valores de K y H serán más próximos a cero cuanto más alta sea la temperatura del aceite T. De esta manera, la operación con recuperación de energía y la operación con disipación de energía en función de la temperatura del aceite T se implementan usando el mismo ciclo de control.

Con referencia a la figura 8, se representa un modo operativo en el que el distribuidor 16 ocupa solamente las posiciones operativas P1 y P2 durante un ciclo de la válvula 2. Esencialmente, controlando el selector 15, es posible lograr un desplazamiento limitado del distribuidor 16 con el fin de mantener el distribuidor 16 en la posición P2. En la práctica, la unidad de control 40 captura el momento t_{x1} y posteriormente controla el selector 15 con el fin de no superar el punto X2 y, posteriormente, detecta el momento t_{x1}, que corresponde al tiempo de cierre de la conexión entre la bifurcación 9 y el accionador hidráulico 17. La unidad 40 calcula el tiempo de conexión t_{spoc} como la diferencia entre los tiempos t_{x1}' y t_{x1} y compara el tiempo t_{spoc} con un tiempo predeterminado t_{oc} característico del sistema definido anteriormente: en este caso, t_{oc} toma en cuenta la fase de abertura y cierre parciales de la válvula 2 y es sustancialmente igual al período de oscilación previamente definido del sistema. Cuando la diferencia entre el tiempo de conexión t_{spoc} y el tiempo predeterminado t_{oc} excede de un valor umbral J, la unidad 40 envía una señal de error E_{OC}, que se usa en el ciclo posterior para controlar el selector 15 y corregir el tiempo t_{spoc}.

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El valor umbral J también es una función de la temperatura del aceite T, como se ha descrito anteriormente en relación a los valores umbral H y K de modo que se logre una operación con recuperación de energía y operación de disipación. Además, también en este caso, es posible operar en modo de bucle cerrado y de bucle abierto.

Otras funciones de la unidad de control 40 incluyen regular la presión en la bifurcación 9 por medio del regulador de presión 11 y variar así la máxima abertura de la válvula 2, y regular la presión en la bifurcación 10 por medio del regulador de presión 12 y variar la presión de control del distribuidor 16 y obtener un comportamiento dinámico diferente del distribuidor 16.

La presente descripción ha hecho referencia específica a aceite como el líquido usado en el sistema hidráulico, pero se entiende que el aceite puede ser sustituido por cualquier otro líquido sin apartarse por ello del alcance de protección de la presente invención.

Claims (30)

1. Método para controlar una unidad electrohidráulica (1) para accionar las válvulas (2) de un motor endotérmico (M), en el que la unidad electrohidráulica (1) incluye un accionador hidráulico (17) para abrir una válvula respectiva (2) con un líquido presurizado, y un muelle (29) que es antagonista al accionador hidráulico (17) con el fin de cerrar la válvula (2); caracterizándose el método porque el tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}) entre el accionador hidráulico (17) y una primera bifurcación (9) conteniendo dicho líquido presurizado es controlada en función de un tiempo predeterminado (t_{open}; t_{close}; t_{oc}) característico de la unidad electrohidráulica; siendo dicho tiempo predeterminado (t_{open}; t_{close}; t_{oc}) una función de la masa y rigidez del sistema incluyendo el accionador hidráulico (17), la válvula (2), el muelle (29) y el líquido, y siendo sustancialmente igual a la mitad o a la totalidad del período de oscilación de dicho sistema.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha fase de controlar dicho tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}) cumple el requisito de que dicho tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}) sea sustancialmente igual al tiempo predeterminado (t_{open}; t_{close}; t_{oc}).

3. Método según la reivindicación 1 caracterizado porque dicha fase de controlar dicho tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}) cumple el requisito de que dicho tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}) difiere sustancialmente del tiempo predeterminado (t_{open}; t_{close}; t_{oc}).

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la unidad electrohidráulica (1) incluye un distribuidor (16) para controlar el accionador hidráulico (17), dicha primera bifurcación (9), que conecta el distribuidor (16) a una unidad de bombeo (8) para un líquido presurizado, una segunda bifurcación (19), que conecta el distribuidor (16) al accionador hidráulico (17); siendo capaz dicho distribuidor (16) de conectar las bifurcaciones primera y segunda (9, 19); correspondiendo dicho tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}) al tiempo de conexión entre la primera bifurcación (9) y la segunda bifurcación (19).

5. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho distribuidor (16) es controlado por un selector hidráulico (15) que se puede mover entre dos posiciones; permitiendo el método que el distribuidor (16) sea controlado por medio del selector hidráulico (15) con el fin de controlar el tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}).

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}) es definido.

7. Método según la reivindicación 6, caracterizado porque el tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}) se compara con dicho tiempo predeterminado (t_{open}; t_{close}; t_{oc}); y porque se envía una señal de error (E_{O}; E_{C}; E_{CC}) cuando la diferencia entre el tiempo predeterminado (t_{open}; t_{close}; t_{oc}) y el tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}) excede de un umbral definido (K; H; J).

8. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque dicho distribuidor (16) es controlado en función de dicha señal de error (E_{O}; E_{C}; E_{CC}).

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque dicha fase de definir dicho tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}) permite la captura de un primer momento (t_{x1}; t_{x2}'; t_{x1}), en el que se realiza la conexión entre las bifurcaciones primera y segunda (9, 19), y un segundo momento (t_{x2}; t_{x1}; t_{x1'},) en el que se rompe la conexión entre las bifurcaciones primera y segunda (9, 19).

10. Método según la reivindicación 9, caracterizado porque dicho distribuidor (16) incluye una válvula de corredera (32) que desliza dentro de un manguito (31) conectado a las bifurcaciones primera y segunda (9, 19); realizando el método la detección de una primera posición (X1; X2; X1) de la válvula de corredera (32) correspondiente al inicio de la conexión y una segunda posición (X2; X1; X1) correspondiente al final de la conexión y la captura de dicho primer momento (t_{x1}; t_{x2},; t_{x1}) y dicho segundo momento (t_{x2}; t_{x1}'; t_{x1}').

11. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque dicho umbral (K; H; J) es función de parámetros operativos de la unidad electrohidráulica (1).

12. Método según la reivindicación 11, caracterizado porque dicho umbral (H; K; J) es una función de la temperatura (T) del líquido.

13. Método según alguna de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho tiempo predeterminado (t_{open}) es igual al tiempo de abertura de la válvula (2) entre la posición cerrada y la posición de máxima abertura; siendo dicho tiempo predeterminado (t_{open}) sustancialmente igual a la mitad del período de oscilación de dicho sistema.

14. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque dicho tiempo predeterminado (t_{close}) es igual a un tiempo de cierre parcial de la válvula (2) entre la posición de máxima abertura y una posición intermedia entre la posición de máxima abertura y la posición cerrada; siendo dicho tiempo predeterminado (t_{close}) sustancialmente igual a la mitad del período de oscilación de dicho sistema.

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15. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque dicho tiempo predeterminado (t_{oc}) es igual a un tiempo de apertura y cierre parcial de la válvula (2) en un ciclo incluyendo una posición inicial cerrada, una posición de máxima abertura y una posición intermedia entre las posiciones máximas de abertura y cierre; siendo dicho tiempo predeterminado (t_{oc}) sustancialmente igual al período de oscilación del sistema.

16. Método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que dicha posición de máxima abertura de la válvula (2) es una función de la presión de dicho líquido; permitiendo el método que la presión de dicho líquido varíe para modificar la posición de máxima abertura de la válvula (2).

17. Dispositivo para controlar una unidad electrohidráulica (1) para accionar las válvulas (2) de un motor endotérmico (M), en el que la unidad electrohidráulica (1) incluye un accionador hidráulico (17) para abrir una válvula respectiva (2) con un líquido presurizado, y un muelle (29) que es antagonista al accionador hidráulico (17) con el fin de cerrar la válvula (2); caracterizándose el dispositivo porque incluye medios de control (40, 15, 16) para controlar el tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}) entre el accionador hidráulico (17) y una primera bifurcación (9) conteniendo dicho líquido presurizado en función de un tiempo predeterminado (t_{open}; tclose; t_{oc}) característico de la unidad electrohidráulica (1); siendo dicho tiempo predeterminado (t_{open}; tclose; t_{oc}) una función de la masa y rigidez del sistema incluyendo el accionador hidráulico (17), la válvula (2), el muelle (29) y el líquido, y siendo sustancialmente igual a la mitad o a todo el período de oscilación de dicho sistema.

18. Dispositivo según la reivindicación 17 caracterizado porque la unidad electrohidráulica (1) incluye un distribuidor (16) para controlar el accionador hidráulico (17), dicha primera bifurcación (9), que conecta el distribuidor (16) a una unidad de bombeo (8) para un líquido presurizado, una segunda bifurcación (19), que conecta el distribuidor (16) al accionador hidráulico (17); siendo dicho distribuidor (16) capaz de conectar las bifurcaciones primera y segunda (9, 19); correspondiendo dicho tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}) al tiempo de conexión entre la primera bifurcación (9) y la segunda bifurcación (19).

19. Dispositivo según la reivindicación 17 o 18, caracterizado porque incluye un selector hidráulico (15) para controlar dicho distribuidor (16) en función del tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}).

20. Dispositivo según la reivindicación 17 o 19, caracterizado porque incluye medios (40, 42) para capturar dicho tiempo de conexión ((t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}).

21. Dispositivo según la reivindicación 20, caracterizado porque incluye medios para comparar (40) el tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}) con dicho tiempo predeterminado (t_{open}; t_{close}; t_{oc}); y medios para enviar (40) una señal de error (E_{O}; E_{C}; E_{OC}) cuando la diferencia entre el tiempo predeterminado (t_{open}; t_{close}; t_{oc}) y el tiempo de conexión (t_{spo}; t_{spc}; t_{spoc}) excede de un umbral definido (K; H; J).

22. Dispositivo según la reivindicación 20 o 21, caracterizado porque incluye medios para capturar (40, 42) un primer momento (t_{x1}; t_{x2}'; t_{x1}) en el que se realiza la conexión entre las bifurcaciones primera y segunda (9, 19) y un segundo momento (t_{x2}; t_{x1}'; t_{x1'}) en el que se rompe la conexión entre las bifurcaciones primera y segunda (9, 19).

23. Dispositivo según la reivindicación 22, caracterizado porque dicho distribuidor (16) incluye una válvula de corredera (32) que desliza dentro de un manguito (31) conectado a las bifurcaciones primera y segunda (9, 19); incluyendo el dispositivo medios para capturar (40, 42) una primera posición (X1; X2; X1) de la válvula de corredera (32) correspondiente al inicio de la conexión y una segunda posición (X2; X1; X1) correspondiente al final de la conexión y dicho primer momento (t_{x1}; t_{x2},; t_{x1}) y dicho segundo momento (t_{x2}; t_{x1},; t_{x1},).

24. Dispositivo según la reivindicación 23, caracterizado porque los medios de captura (40, 42) incluyen un sensor de umbral (42).

25. Dispositivo según la reivindicación 24, caracterizado porque dicho sensor de umbral (42) incluye dos umbrales (44, 45) montados en la válvula de corredera (32) y un detector fijo (46).

26. Dispositivo según la reivindicación 25, caracterizado porque dichos umbrales (44, 45) son imanes permanentes.

27. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 26, caracterizado porque dicho tiempo predeterminado (t_{open}) es igual al tiempo de abertura de la válvula (2) entre la posición cerrada y la posición de abertura máxima; siendo dicho tiempo predeterminado (t_{open}) sustancialmente igual a la mitad del período de oscilación de dicho sistema.

28. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 26, caracterizado porque dicho tiempo predeterminado (t_{close}) es igual a un tiempo de cierre parcial de la válvula (2) entre la posición de máxima abertura y una posición intermedia entre las posiciones de máxima abertura y cierre; siendo dicho tiempo predeterminado (t_{close}) sustancialmente igual a la mitad del período de oscilación de dicho sistema.

29. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 26, caracterizado porque dicho tiempo predeterminado (t_{oc}) es igual a un tiempo de apertura y cierre parcial de la válvula (2) en un ciclo incluyendo una posición de cierre inicial, una posición de máxima abertura y una posición intermedia entre las posiciones máximas de abertura y cierre; siendo dicho tiempo predeterminado (t_{oc}) sustancialmente igual al período de oscilación del sistema.

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30. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 29, en el que dicha posición de máxima abertura de la válvula (2) es una función de la presión de dicho líquido; caracterizándose el dispositivo porque incluye un regulador de presión (11) para variar la presión de dicho líquido y modificar la posición de máxima abertura de la válvula (2).