ES2317482T3 - Unidad electronica reductora o reguladora de la presion para alimentar gas, en particular metano o hidrogeno a un motor de combustion interna, y sistema de alimentacion de gas que incluye esta unidad. - Google Patents
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Abstract
Sistema de alimentación de gas, en particular para la alimentación de metano o hidrógeno a un motor de combustión interna, que comprende: - una pluralidad de inyectores electromagnéticamente controlados (1), asociados a los diversos cilindros del motor; - un colector de distribución o raíl (2) que comunica con dichos inyectores (1); - un depósito (3) para suministrar el gas al colector de distribución (2), en el que se acumula el gas a presión; y - una válvula de reducción de la presión (7) establecida en la conexión entre el depósito (3) y el colector de distribución (2) anteriormente mencionado, en el que dicha válvula de reducción de la presión comprende: - una admisión conectada al depósito (3) y una salida conectada al colector de distribución (2), así como una admisión auxiliar; y - unos medios de válvula (9, 16, 17, 20, 21), diseñados para determinar una reducción en la presión del gas en el paso desde dicha admisión hasta dicha salida, dependiendo dicha reducción de la presión de una señal de presión enviada a dicha admisión auxiliar, en el que dicho sistema comprende asimismo una válvula de solenoide de modulación (25) para enviar dicha señal de presión a dicha admisión auxiliar, comprendiendo dicha válvula de solenoide de modulación: - una admisión que comunica con el depósito de combustible (3); - una salida que comunica con la admisión auxiliar de la válvula de reducción de la presión (7), así como con el colector de distribución (2); - un solenoide para controlar un anclaje móvil que controla la comunicación entre la admisión y la salida de la válvula de solenoide de modulación (25) de forma que lleva a cabo una reducción previamente determinada en la presión del gas en el paso desde la admisión hasta la salida de la válvula de solenoide de modulación (25), comprendiendo dicho sistema de alimentación de gas asimismo unos medios electrónicos para el control del solenoide de dicha válvula de solenoide de modulación (25), estando provistos dichos medios electrónicos para la comparación de una señal que indica la presión efectiva (P raíl) que existe en el colector de distribución o raíl (2) con una señal de referencia de la presión y para controlar, sobre la base de dicha comparación de acuerdo con una lógica de bucle cerrado, el solenoide (39) de la válvula de solenoide de modulación (25), en el que: - la válvula de reducción de la presión (7) y la válvula de solenoide de modulación (25) están integradas en el cuerpo (44) de una única unidad electrónica reductora de la presión o reguladora de la presión (43), - están provistos en dicho cuerpo (44): - la admisión (61) para el gas que proviene del depósito de combustible (3); - la salida (55) para el gas que es suministrado al colector de distribución o raíl (2); - un paso (56) para la comunicación entre la admisión (61) y la válvula de reducción de la presión (7); - un paso (56, 64) para la comunicación entre la admisión (61) y la válvula de solenoide de modulación (25); - un paso (58) para la comunicación entre la válvula de solenoide de modulación (25) y la válvula de reducción de la presión (7); - un paso (58, 70-72) para la comunicación entre la válvula de solenoide de modulación (25) y la salida (55); y - un paso para la comunicación (54) entre la válvula de reducción de la presión (7) y la salida (55), estando caracterizado dicho sistema porque dicha unidad (43) igualmente incorpora un módulo de control electrónico (77) para controlar el solenoide (39) de la válvula de solenoide de modulación (25), comprendiendo dicho módulo de control electrónico (77) el cual está incorporado en dicha unidad (43) los medios electrónicos (110) mencionados anteriormente para comparar la señal que indica la presión efectiva (Praíl) en el colector de distribución o raíl (2) con la señal de referencia de la presión y para controlar, sobre la base de dicha comparación, de acuerdo con una lógica de bucle cerrado, el solenoide (39) de la válvula de solenoide de modulación (25) y estando dicho sistema caracterizado asimismo porque el paso (58, 70-72) integrado en el cuerpo de dicha unidad (43) que establece en comunicación directa la salida de la válvula de solenoide de modulación (25) con el colector de distribución o raíl (2), incluye una sección limitada definida por un taladro (71) de dimensiones previamente determinadas.
Description
Unidad electrónica reductora o reguladora de la
presión para alimentar gas, en particular metano o hidrógeno a un
motor de combustión interna, y sistema de alimentación de gas que
incluye esta unidad.
La presente invención se refiere a sistemas para
suministrar gas, en particular gas natural comprimido (CNG -
Compressed natural gas), por ejemplo metano, o también hidrógeno, a
un motor de combustión interna, en particular el motor de un
vehículo a motor del tipo indicado en el preámbulo de la
reivindicación 1 adjunta.
En los documentos EP 1 593 833 A1 y US nº
7.036.491 B2 el presente solicitante ya ha propuesto un sistema de
alimentación de gas del tipo referido antes, el cual representa una
evolución significante con respecto a los sistemas de alimentación
de gas anteriormente utilizados (tales como los expuestos en el
documento WO 01/59537), en particular desde el punto de vista de la
posibilidad de garantizar una regulación eficaz de la presión del
gas en el colector de distribución o raíl a medida que varían las
condiciones de funcionamiento del motor. Un sistema de alimentación
de gas del tipo ilustrado en los documentos anteriormente
mencionados constituye el preámbulo de la reivindicación 1
adjunta.
La figura 1 del conjunto anexo de dibujos
muestra el diagrama de un sistema de alimentación de gas según una
de las diversas formas de realización propuestas en los documentos
anteriores previamente mencionados. Con referencia a dicha figura,
designada mediante 1 están los inyectores electromagnéticamente
controlados asociados a los diversos cilindros del motor, los
cuales son suministrados con gas a presión a partir del colector de
distribución o raíl 2. El número de referencia 3 designa un cilindro
de gas que funciona como un depósito, en el cual se acumula gas a
presión, por ejemplo metano. La salida del cilindro de gas 3 está
conectada a través de una tubería 4 al colector de distribución 2.
Establecidos en serie con la tubería 4 están: una válvula de
seguridad 5, constituida por una válvula de solenoide de cierre,
diseñada para bloquear la salida del cilindro de gas 3; un sensor
de presión 6 (en las formas de realización concretas, la válvula 5 y
el sensor 6 están integrados en la estructura del cilindro de gas);
y una válvula de reducción de la presión 7. El número de referencia
2a designa un sensor para detectar la presión en el que raíl o
colector de distribución 2.
En el caso, por ejemplo, de un sistema para el
suministro de metano, la presión inicial del metano en el interior
del cilindro de gas 3, cuando éste último está lleno, está en la
zona de los 200 bar. Dicha presión por supuesto cae a medida que el
cilindro de gas 3 se vacía, hasta que se alcanza un valor mínimo en
la zona de los 20 bar.
Al mismo tiempo, los inyectores
electromagnéticamente controlados 1 son capaces de funcionar a
presiones de gas sensiblemente inferiores, normalmente inferiores a
10 bar. El propósito de la válvula 7 es llevar la presión del gas a
un valor adecuado para el funcionamiento correcto de los inyectores
1, según los parámetros deseados y previamente establecidos.
La estructura de la válvula de reducción de la
presión 7 del sistema de alimentación de gas de la figura 1 se
ilustra a una escala mayor en la figura adjunta 2, la cual es una
vista en sección transversal axial de la válvula.
Haciendo referencia a la figura 2, la válvula de
reducción de la presión que ya ha sido propuesta por el presente
solicitante tiene un cuerpo de la válvula 8 en el interior del cual
existe un paso limitado 9, establecido en comunicación entre el
paso de admisión 10 realizado en un conectador de admisión 11 y un
paso de salida 12 realizado en un conectador de salida 13. El
conectador 11 se conectará a la tubería 4 (figura 1) que transporta
el gas que proviene del depósito 3. El conectador 13 se conectará a
una tubería 14 que transporta el gas a una presión reducida hasta
el raíl 2. El ejemplo ilustrado se refiere a una válvula de una
única etapa que permite un único salto de presión. Sin embargo,
según lo que se indica en los documentos anteriores identificados
antes en la presente memoria, no hay que excluir la provisión de una
válvula que presente en serie dos disposiciones del tipo ilustrado
en la figura 2, para proporcionar dos saltos de presión en
sucesión.
En el caso del ejemplo ilustrado en la figura 2,
el paso limitado 9 está definido por un anillo fabricado de metal o
un material plástico apropiado 15, presionado contra la superficie
del fondo de un asiento, realizado en el cuerpo 8 de la válvula,
mediante el conectador 11, el cual está roscado en el interior del
cuerpo 8. El anillo 15, además de definir el paso limitado 9,
también define un asiento de la válvula para un elemento de
abertura y cierre del tipo de bola 16, preferentemente fabricado de
material metálico, el cual es presionado contra el asiento de la
válvula mediante un resorte 17 que está establecido entre el
elemento de abertura y cierre del tipo de bola 16 y una superficie
de contraste definida por el conectador 11. El resorte 17 es uno
con una elevada flexibilidad y una carga previa baja y tiene la
única función de mantener el elemento de abertura y cierre del tipo
de bola 16 en posición.
El cuerpo de la válvula 8 tiene una cavidad
cilíndrica interior, en el interior de la cual un elemento de
pistón 18 es guiado de un modo deslizante. El elemento de pistón 18
tiene una conformación globalmente cilíndrica y tiene un extremo
frontal encarado a la cámara 19 que está establecida aguas abajo del
paso limitado 9 y que comunica con el paso de salida 12. En el
extremo frontal, el elemento de pistón 18 está provisto de un
punzón 20 para empujar al elemento de abertura y cierre del tipo de
bola 16 hacia su posición de abertura, contra la acción del resorte
17. El elemento de pistón 18 tiene su extremo opuesto al que está
encarado a la cámara 19 encarado a la cámara 21 definida en el
interior del cuerpo 8 de la válvula entre el elemento de pistón 18
y un elemento de cierre 22 fijado al cuerpo 8. La cámara 21
comunica, a través de un conectador auxiliar 23 con un conducto 24
que está para trasmitir a la cámara 21 una señal de la modulación de
la presión que tiende a empujar al elemento de pistón 18 hacia
abajo (como se ve en las figuras) de forma que tiende a mantener el
elemento de abertura y cierre del tipo de bola 16 en la posición
abierta, a través del punzón 20.
El funcionamiento de la válvula de reducción de
la presión conocida descrita antes se ilustra en lo que sigue a
continuación.
En la condición de reposo, la presión de
modulación suministrada a la cámara 21 empuja al elemento de
abertura y cierre 16 a su posición de abertura, contra la acción
del resorte 17. El gas que proviene del depósito 3 (figura 1)
alcanza el conectador de admisión 11 y por consiguiente pasa a
través del paso limitado 9 y desde allí al interior de la cámara
19. A partir de la cámara 19 el gas llega a través del conectador de
salida 13 y la tubería 14 (figura 1) al colector de distribución 2,
con una válvula de presión adecuada para el funcionamiento apropiado
de los inyectores 1.
Bajo la acción de la presión en la cámara 19,
sin embargo, el elemento de pistón 18 es desplazado, contra la
acción de la presión de modulación en la cámara 21, en la dirección
de dicha cámara 21, hasta que se capacita el cierre del elemento de
abertura y cierre 16 contra su asiento en el anillo 15. Cuando la
presión en la cámara 19 cae de vuelta al valor de la presión de
calibración, la presión de modulación en la cámara 21 es capaz otra
vez de desplazar el elemento de pistón 18 a la posición en la cual
lleva a cabo la abertura del elemento de abertura y cierre 16. De
este modo, la presión en la cámara 19 varía cíclicamente,
permaneciendo en cualquier caso dentro de una gama de valores
reducidos, adecuados por el funcionamiento apropiado de los
inyectores.
Haciendo referencia otra vez a la figura 1, la
línea 24 que transmite la señal de la presión de modulación a la
cámara 21 de la válvula de reducción de la presión 7 se establece
aguas abajo de una válvula de solenoide de modulación 25. La
estructura de dicha válvula de solenoide de modulación 25 es visible
a una escala aumentada en la figura 3 adjunta. La función de dicha
válvula de solenoide de modulación 25 es recibir en un conectador
de admisión 26 la presión del gas en la salida del depósito 3, la
cual está comunicada con el conectador 26 a través de la línea 27
derivada de la línea 4 aguas arriba de la válvula de reducción de la
presión 7. La válvula de solenoide de modulación 25 produce, en un
conectador de salida 28, una señal de presión reducida con respecto
a la presión en la admisión 26, la cual es enviada a través de la
línea 24 al conectador auxiliar 23 de la válvula de reducción de la
presión 7. Como ya se ha referido antes en la presente memoria, el
elemento de pistón 18 de la válvula 7 es empujado por la señal de
presión que llega a través de la línea 24. Por consiguiente,
variando dicha señal de presión, es posible variar la respuesta de
la válvula de reducción de la presión 7 y por consiguiente variar
el salto de presión provisto de ese modo o, en otras palabras,
variar la presión del gas que es enviado al raíl 2.
Haciendo referencia al diagrama de la figura 1,
una unidad de control electrónico C recibe la señal 29 del sensor
de presión 2a, dicha señal indicando el valor de la presión que
existe en el raíl 2, y la compara con una señal 30 que indica la
presión deseable en el interior del raíl 2 para cada condición de
funcionamiento del motor. Para este fin, por ejemplo, se pueden
asociar a la unidad de control electrónico C unos medios de
memoria, en los cuales se almacenan mapas previamente establecidos
que suministran el valor o la gama de valores deseados de la
presión del raíl 2 así como los diferentes parámetros de
funcionamiento de variación del motor. Sobre la base de la
comparación entre la señal 29 y la señal 30, la unidad de control
electrónico C emite una señal de salida 31 que modula la válvula de
solenoide 25 a fin de permitir, a través de la válvula de reducción
de la presión 7, el salto de presión deseado cada vez. En el caso
del sistema de la figura 1, un control de retroalimentación de la
presión en el raíl de suministro del combustible está, por
consiguiente, implementado.
Haciendo referencia a la figura 3, la válvula de
solenoide de modulación 25 tiene un paso limitado 32 definido por
un casquillo 33 empujado en el interior de un respectivo asiento
realizado en un cuerpo 34 de la válvula mediante un resorte
helicoidal 35 que tiene un extremo en contacto con el casquillo 33 y
el extremo opuesto en contacto con un elemento de cierre 36 roscado
en el interior del cuerpo 34. El casquillo 33 define también un
asiento de la válvula para un elemento de abertura y cierre del tipo
de bola 37 que está conectado a un anclaje 38 de un electroimán que
incluye un solenoide 39 y un resorte 40, el cual tiende a empujar al
elemento de abertura y cierre 37 a la condición de cerrado. El gas
entra en la válvula a través de un paso 41 realizado en el
conectador de admisión 26, llega al paso limitado 32 y desde allí,
si el elemento de abertura y cierre 37 está en la posición abierta,
pasa al interior de una cámara que comunica con un paso de salida 42
realizado en el conectador de salida 28.
El solenoide 39 está controlado para regular el
salto de presión entre la admisión y la salida de la válvula 25 de
forma que se suministre al conectador de salida 28 una presión de
modulación de un valor adecuado para obtener en la válvula de
reducción de la presión 7 una reducción de la presión adecuada a las
condiciones de funcionamiento específicas del motor.
Preferentemente, el conjunto de control C está
previamente dispuesto para controlar una conmutación periódica de
la válvula de solenoide de modulación 25 entre su condición cerrada
y su condición abierta, a una velocidad previamente definida. La
regulación de la presión se obtiene variando el ciclo de trabajo de
la válvula, esto es, variando en cada ciclo la relación entre el
tiempo de abertura y el período total de abertura y cierre de la
válvula, como una función de las condiciones de funcionamiento del
motor y en particular como una función de las condiciones de la
carga estática y dinámica del motor.
El objetivo de la presente invención es mejorar
el sistema descrito antes en la presente memoria previamente
propuesto por el presente solicitante, en particular simplificando y
racionalizando sus componentes.
Con vistas a alcanzar el objetivo anteriormente
mencionado, el sujeto de la invención es un sistema para el
suministro de gas a un motor de combustión interna según la
reivindicación 1.
Según la invención, integrado en el cuerpo de
dicha unidad reguladora de la presión
mecánica-electrónica existe un paso que establece
comunicación directa entre la salida de la válvula de solenoide de
modulación con el colector de distribución o raíl, dicho paso
incluyendo una sección limitada definida por un taladro de diámetro
calibrado. Preferentemente, la parte de conducto con dicha sección
limitada está fabricada en un elemento que está separado del cuerpo
de la unidad y que se puede sustituir rápidamente, tal como por
ejemplo un elemento roscado.
En una primera forma de realización, el módulo
de control electrónico anteriormente mencionado está provisto para
funcionar de forma independiente y está programado para permitir una
modulación extremadamente precisa, por ejemplo hasta un décimo de
bar, de la presión enviada al raíl, según los criterios deseados y
previamente establecidos. En este caso, la unidad funciona como un
reductor electrónico de la presión.
En una segunda forma de realización, el módulo
de control electrónico anteriormente mencionado está en comunicación
con la unidad de control electrónico del motor y está provisto para
llevar a cabo una regulación de la válvula de modulación como una
función de las condiciones de funcionamiento del motor. En este
caso, la unidad según la invención funciona como un regulador
electrónico de la presión.
La presente invención se describirá a
continuación haciendo referencia a una forma de realización
preferida, ilustrada únicamente a título de ejemplo no limitativo,
en el conjunto adjunto de dibujos, en los cuales:
- las figuras 1-3, ya descritas
anteriormente, se refieren a la técnica conocida;
- las figuras 4 y 5 son dos vistas en
perspectiva de la unidad reductora de la presión
mecánica-electrónica o reguladora de la presión que
forma parte del sistema según la invención;
- las figuras 6A y 6B son vistas en perspectiva
a través de las piezas componentes la unidad ilustrada en las
figuras 4 y 5;
- las figuras 7, 8 y 9 son unas vistas en
sección transversal de algunas piezas de la unidad de las figuras
4-6;
- la figura 10 es un diagrama del módulo
electrónico para controlar el solenoide de la válvula de solenoide
de modulación;
- la figura 11 es un diagrama del sistema según
la invención;
- las figuras 12A, 12B y 12C son trazados
gráficos del tiempo que corresponde a una forma de onda generada
por el módulo electrónico de la figura 10; y
- la figura 13 es una variante de la figura
4.
Las figuras 1-3 se refieren a la
técnica conocida de las patentes anteriores presentadas a nombre del
presente solicitante y ya han sido descritas antes en la presente
memoria.
En las figuras 4-11, el número
de referencia 43 designa una unidad completa reductora de la presión
mecánica-electrónica o reguladora de la presión
provisto en conformidad con la presente invención. La unidad 43
tiene un cuerpo 44, de forma prismática, provisto de una superficie
frontal 45 (figura 5), una superficie posterior 46 (figura 4), dos
superficies laterales 47, una superficie inferior 48 (figura 5) y
una superficie superior 49 (figura 4). La superficie posterior 46
tiene una parte que se prolonga 50.
Haciendo referencia a la figura 7, el cuerpo 44
tiene una cavidad, realizada empezando a partir de la superficie
inferior 48, en el cual es recibida una válvula de regulación de la
presión 7. De un modo similar a lo que ha sido descrito para la
válvula de regulación de la presión 7 según la técnica conocida
(véase la figura 2) también la válvula de regulación de la presión
7 ilustrada en la figura 7 tiene un elemento de pistón 18 que está
montado de forma deslizante en el interior de una parte cilíndrica
de la cavidad 51, con la ayuda de anillos 52 y 53. Un extremo del
elemento de pistón 18 está encarado a la cámara 19 que se comunica a
través de un conducto 54 (véanse las figuras 6A, 6B y 7) con un
taladro 55 realizado en la superficie 47 de la unidad (figuras 4,
5), para la instalación de un conectador de salida del gas, al cual
puede estar conectada la tubería 14 (figura 11) esto es para
transportar el gas en la salida desde la unidad 43 hasta el colector
de distribución o raíl 2. La cámara 19 también se comunica con un
paso o canal 56 para el suministro del gas a presión que proviene
del depósito a través de un paso limitado 9 definido por un anillo
15 recibido en el correspondiente asiento definido por la
superficie de la cavidad 51. De un modo similar al que ha sido
ilustrado con referencia a la técnica conocida (figura 2), la
comunicación anteriormente mencionada está controlada mediante un
elemento de abertura y cierre del tipo de bola 16 que es empujado
por un resorte 17, previamente dispuesto en una parte ensanchada en
el tramo extremo del paso 56, el cual acaba en el interior de la
cavidad 51. El resorte 17 tiende a empujar el elemento de abertura
y cierre del tipo de bola 16 contra un asiento cónico definido en la
cara del anillo 15 encarado al elemento de abertura y cierre del
tipo de bola 16 de forma que cierra el paso a través de la sección
limitada 9. De un modo similar a aquél que ya ha sido descrito para
la técnica conocida ilustrada en la figura 2, el elemento de
abertura y cierre del tipo de bola 16 puede ser empujado hacia una
posición de abertura de la comunicación anteriormente mencionada,
contra la acción del resorte 17, mediante un punzón 20 que está
montado de forma rígida en el extremo del elemento de pistón 18
encarado a la cámara 19.
El extremo opuesto del elemento de pistón 18
está encarado a la cámara 21 definida entre el elemento de pistón
18 y un elemento de cierre 57 que es recibido en el interior de la
cavidad 51 con la interposición de un anillo de junta 58 y que
tiene una parte extrema conformada con una placa cuadrangular,
centralmente hueca, fijada por medio de tornillos a la superficie
del fondo 48 (figura 5) del cuerpo de la unidad 43. La cámara 21 se
comunica, a través de uno o más taladros radiales 57a practicados en
el cuerpo del elemento 57, con una cámara circunferencial 57b
definida por una ranura periférica del elemento 57. La cámara 57b
comunica a su vez con un paso 58 (figura 6A), el cual está
realizado en el cuerpo 44 de la unidad 43 que está para recibir el
gas que deja la válvula de solenoide de modulación 25, como se
describirá con más detalle en lo que sigue a continuación.
Fijada por medio de tornillos sobre una de las
dos superficies laterales 47 de la unidad 43 hay una placa 59
(figuras 4 y 5), la cual cierra un asiento, que acaba sobre dichas
superficies, en donde está insertado un filtro 60 (figuras 6A, 6B)
para filtrar el gas que proviene del depósito. El gas que proviene
del depósito entra en el cuerpo 44 de la unidad 43 a través de un
conectador de admisión (no ilustrado) que está montado en un
taladro de admisión 61 (véanse las figuras 5, 6A, 6B) practicado en
la superficie frontal 45 del cuerpo 44 de la unidad 43. El gas que
entra en el taladro de admisión 61 llega al paso 56 (figura 7), el
cual transporta el gas a la válvula de reducción de la presión 7
después de que haya pasado a través del filtro 60, por medio de
canales no visibles en los dibujos.
Además, la comunicación entre el taladro de
admisión 61 y el paso 56 está controlada por una válvula de
solenoide de cierre 62 (véanse las figuras 4, 5, 6A, 6B)
establecida aguas abajo del filtro, de un tipo conocido por sí
misma, la cual es recibida en un asiento realizado a partir de la
superficie superior 49 del cuerpo de la unidad. Montado sobre dicha
superficie está el cuerpo 62a del electroimán asociado a dicha
válvula de cierre.
También realizado en la superficie superior del
cuerpo 44 existe un asiento 63 (figuras 6A, 6B) para un sensor de
la presión del gas que entra en la unidad, el sensor incluyendo una
pieza superior 63a que se prolonga por encima de la superficie
superior 49 del cuerpo 44 de la unidad.
Haciendo referencia en particular a la figura
6B, ramificándose desde el paso 56 que transporta el gas a alta
presión hacia la válvula de reducción de la presión 7, hay un paso
64 que transporta el gas a alta presión a la válvula de solenoide
de modulación de la presión 25.
La válvula de modulación 25 está montada en el
interior de una cavidad 65 (figura 8) realizada en el cuerpo 44 de
la unidad 43 empezando a partir de una superficie inclinada 50a
(figura 4) de la pieza que se prolonga 50.
Haciendo referencia a la figura 8, de un modo
similar a lo que ha sido descrito para la válvula de solenoide de
modulación según la técnica conocida ilustrada en la figura 3, la
válvula de modulación 25 que forman parte de la unidad según la
invención contempla un paso limitado 32 realizado centralmente y
axialmente a través de un disco 33, el cual está fijado contra una
superficie extrema de la cavidad 65 en el interior del cual acaba
el paso 64. Un extremo del paso limitado 32 puede ser tapado por
medio de un elemento de abertura y cierre del tipo de bola 37
transportado por el anclaje móvil 38 de un electroimán que incluye
un solenoide 39 montado en un alojamiento para un casquillo 39a
fijado en el interior de la cavidad 65. Un resorte 40 está alojado
en un asiento realizado en un pasador central que forma una pieza
integral del casquillo que sostiene el solenoide y tiende a empujar
el anclaje 38 a la posición para el cierre del paso limitado 32. El
anclaje 38 está constituido por un disco encarado a un extremo del
solenoide 39 de forma que se explotan más eficazmente las líneas
del flujo magnético generadas por el solenoide comparado con
configuraciones más tradicionales del electroimán, en el cual el
anclaje móvil es un pasador que atraviesa axialmente al
solenoide.
Asociado al extremo exterior del cuerpo que
sostiene el solenoide existe una carcasa que se pueden desmontar en
forma de sombrero 66 (figura 4), la cual contiene y protege un
módulo electrónico para el control del solenoide 39.
\newpage
Cuando la comunicación a través del paso
limitado 32 está abierta, el gas que proviene del conducto 64 pasa
al interior de la cámara 67, con reducción de la presión. El gas con
la presión reducida que proviene de la cámara 67 pasa a través del
canal 58 (figura 6A) al interior de la cámara 21 (figura 7) de la
válvula de reducción de la presión 7.
Haciendo referencia a la figura 9, el paso 58
intercepta de forma similar un taladro 68 que acaba sobre la cara
inclinada 50a del cuerpo 44, en el cual está roscado un tornillo 69
(véase también la figura 4). Dicho tornillo tiene un cuerpo con una
parte de diámetro limitado que define, con la pared del taladro 68,
una cámara anular 70. Dicha cámara anular 70, la cual por lo tanto
comunica con el paso 58 (figura 6A) que viene desde la salida de
la válvula de modulación 25, de forma similar comunica con el paso
54 para la salida del gas desde la unidad 43 a través de un taladro
limitado 71, de diámetro calibrado, realizado radialmente a través
del cuerpo del tornillo 69 y que acaba en el interior de un canal
axial 72, el cual está realizado también en el cuerpo del tornillo
69 y a su vez acaba en el interior del extremo del cuerpo del
tornillo en el paso 54.
Por consiguiente, como se puede ver, la salida
de la válvula de solenoide de modulación 25, además de comunicar
con la cámara 21 de la válvula de reducción de la presión 7,
comunica también directamente con el colector de distribución o
raíl, por medio de un paso limitado 71. Dicho paso limitado ha
probado ser ventajoso para el funcionamiento correcto de la válvula
de solenoide y de la unidad entera reguladora de presión
mecánica-electrónica. La instalación específica
descrita antes permite la ventaja adicional de ser capaz de
proporcionar diferentes tornillos con diferentes diámetros del
taladro limitado, de forma que se puede variar fácilmente el
diámetro del taladro 71 según los requisitos específicos de
funcionamiento.
El paso 54 que conduce a la salida de la unidad
también comunica, a través de un canal 73 (figura 6A), con una
cavidad que acaba sobre la superficie exterior inclinada 50a
anteriormente mencionada, en donde está montada una válvula de
sobrepresión 74 (de un tipo conocido por sí mismo y por lo tanto no
ilustrada adicionalmente en la presente memoria), diseñada para
ventilar el gas a la salida en el caso en el que la presión en el
paso 54 exceda de un valor previamente establecido y que se puede
calibrar.
Haciendo referencia a las figuras 4 y 5, el
cuerpo 44 de la unidad 43 está también provisto de un conectador de
admisión 75 y un conectador de salida 76 para un fluido de
calefacción que circulará a través de un paso (no visible en los
dibujos) realizado en el cuerpo 44 con el propósito de evitar la
formación de hielo como consecuencia de la refrigeración debida a
la expansión del gas en el interior de la unidad. Alternativamente,
pueden estar provistos medios de calefacción de tipo eléctrico.
También se debe indicar, sin embargo, que la refrigeración debida a
la expansión del gas es por lo menos en parte beneficiosa, para
propósito de garantizar el funcionamiento correcto del módulo
electrónico que forma parte de la unidad, mientras que en cambio, el
calentamiento de los componentes del módulo electrónico durante el
funcionamiento contrarresta por lo menos en parte un enfriamiento
excesivo debido a la expansión del gas.
Un ejemplo de la forma de realización del módulo
de control electrónico del solenoide 39 de la válvula de modulación
de la presión 25 se ilustra en la figura 10, en donde está designada
globalmente con el número de referencia 77. Como ya ha sido
clarificado anteriormente en ese documento, la invención está
caracterizada también porque dicho módulo de control electrónico de
la válvula de modulación está integrado en la unidad según la
invención.
Como ya ha sido referido antes en la presente
memoria, el solenoide 39 de dicha válvula de solenoide 25 está
controlado por el módulo electrónico a través de una señal de la
modulación de los impulsos en duración (PWM - Pulse width
modulation) de forma que permite la variación de la reducción de la
presión a través de la válvula de modulación 25 por medio de la
variación del ciclo de trabajo de la válvula, esto es, por medio de
la variación de la relación entre el tiempo de abertura de la
válvula y el período total en cada ciclo de apertura y cierre de la
válvula.
El módulo electrónico 77 por lo tanto comprende
en particular una lógica de control 110, por ejemplo obtenida a
través de un circuito especializado ASIC (circuito integrado de
aplicación específica). Dicha lógica de control 110 preside el
control de la forma de la onda de la corriente enviada al solenoide
39, como una señal de la modulación de los impulsos en duración P1.
Dicha señal de la modulación de los impulsos en duración P1
funciona, en el ejemplo ilustrado en la presente memoria, a la
frecuencia de 20 Hz.
El solenoide 39 de la válvula de solenoide 25
(no representado en la figura 11) está conectado entre un terminal
positivo 113 y un terminal negativo 112 en la salida del módulo
electrónico 77, al cual llega dicha señal de la modulación de los
impulsos en duración P1 a través de una etapa de accionamiento 150
obtenida por medio de las etapas de amplificación de la corriente,
esto es, con circuitos capaces de suministrar corrientes de pico
alto en un tiempo extremadamente corto (típicamente, sólo unas pocas
decenas de nanosegundos), así como, por medio de un circuito de
puente 190 conectado exteriormente a través de los correspondientes
terminales del módulo electrónico 77. La función de circuito de
puente 190 será ilustrada con más detalle en lo que sigue a
continuación.
El módulo de control electrónico del solenoide
77 comprende una pluralidad de terminales de entrada, es decir:
- -
- a un terminal de entrada 100 llega una señal de comunicación de baja velocidad L, originada por la unidad de control del motor C, la cual, a través del módulo de interfaz de una red local 120 de un tipo de red de interconexión local LIN (Local Interconnect Network), es transmitida a la lógica de control 110 para transportar mandatos desde la unidad de control electrónico del motor;
- -
- a un terminal de entrada 101 llega, detectada a través de un sensor provisto apropiadamente, el cual posiblemente puede ser el sensor 2a de la figura 1 que se comunica con la unidad de control del motor C o bien un sensor provisto separadamente, una señal que indica la presión P_{ra\text{í}l} del raíl 2, mientras a los respectivos terminales 102 y 103 llega la señal depresión P_{depósito} del depósito 3 y la señal de la temperatura Temp del colector; las señales a los terminales 101, 102, 103 constituyen las entradas de un multiplexor 140, el cual selecciona de entre dichas señales la señal que se va a transferir a la lógica de control 110 después de una conversión previa en una señal digital de 8 bits, llevada a cabo en un convertidor de analógico a digital 130; presente en una versión preferida del módulo electrónico 77 está justo la señal que indica la presión P_{ra\text{í}l} del raíl 2, de forma que el multiplexor 140 no es necesario y el convertidor de analógico a digital genera, a partir de la señal que indica la presión P_{ra\text{í}l} del raíl 2, una señal digital de retroalimentación de la presión X_{P};
- -
- a un terminal de entrada 103 llega la tensión de la batería V_{bat} controlada por la llave de encendido, la cual es suministrada a un módulo de suministro de energía 160 del módulo electrónico 77; dicho módulo de suministro de energía 160 suministra una tensión, por ejemplo 5 V, para suministrar la lógica de control 110; adicionalmente, funciona también como un regulador para suministrar una tensión regulada de 18 V al módulo de interfaz de la red local 120, en el caso de sobre tensiones en la carga, llevando a cabo la función denominada de "vaciado de la carga"; de hecho, a altas tensiones, por ejemplo más de 27 V, el módulo de interfaz de la red local 120 puede fallar; el módulo electrónico 77 comprende además un suministro de energía del sensor 165 para suministrar a un terminal de salida 105 una tensión de suministro digital V_{pp} para los sensores, así como a un terminal de salida 106 del correspondiente nódulo de tierra digital S_{tierra},
- -
- a un terminal de entrada 115 además llega a partir de la unidad de control una señal de la modulación de los impulsos en duración aleatoria RPWM para el accionamiento de la modulación de los impulsos en duración; dicha señal, la cual es enviada entonces directamente a la lógica de control 110, es redundante con respecto a la información contenida en la señal de comunicación de baja velocidad L; ésta es de hecho una señal redundante, enviada para evitar posibles interrupciones de los cables que conectan el módulo electrónico 77 a la unidad de control del motor C.
\vskip1.000000\baselineskip
La lógica de control 110 comprende un control
119, del tipo integral proporcional, el cual suministra, sobre la
base de la presión deseable establecida como referencia (consigna)
por la unidad de control C en función del regulador, o, como se
detalla más completamente en lo que sigue a continuación,
establecida directamente en el módulo electrónico 77 en la función
del regulador, la señal de la modulación de los impulsos en duración
P1. El control 119 está indicado, a título de ejemplo, como uno del
tipo integral proporcional, pero está claro que se pueden implantar
otros tipos de controles en la lógica de control 110. La señal de la
modulación de los impulsos en duración P1 alcanza al electrodo de
la puerta de un MOSFET (transistor de efecto de campo
metal-opositor-semiconductor) 171,
que pertenece al circuito de puente 190, el electrodo de fuente del
cual está conectado al terminal positivo 113 del solenoide 39. La
línea que conecta el control 119 al terminal negativo 112 del
solenoide 39 no transmite en cambio una señal modulada, sino un
nivel constante de corriente durante los estados de abertura del
solenoide 39. Dicha línea está también conectada en un terminal 111
al electrodo de puerta de un segundo MOSFET 172, el electrodo de
drenaje del cual está conectado al terminal 112. Conectado entre
los electrodos de drenaje de los MOSFET 171 y 172 hay un primer
diodo 173, mientras un segundo diodo 174 está conectado entre un
terminal 108, conectado a su vez a un electrodo de tierra GND en un
terminal 107 y el electrodo fuente del MOSFET 171. Los MOSFET 171 y
172 y los diodos 173 y 174 componen el circuito de puente 190,
exteriormente conectado al módulo electrónico 77 en las terminales
108, 109, 111, 112, 113, 114 y 115. Dicha conexión exterior se
escoge básicamente para limitar las dimensiones globales del módulo
electrónico 77, aunque es posible por supuesto integrar el circuito
de puente 190 en dicho módulo electrónico 77.
El módulo electrónico 77 por lo tanto contempla
más terminales de entrada 115 y 109, los cuales retroalimentan, a
través de los respectivos amplificadores 151 y 152 en el módulo 77,
la tensión de drenaje del MOSFET 171 y la tensión fuente del MOSFET
172 al control 119, para ejecutar una función de diagnóstico sobre
la base de la supervisión de la tensión de drenaje en la fuente de
dichos MOSFET 171 y 172.
El MOSFET 171 tiene su propio electrodo de
drenaje conectado a un terminal 116, sobre cual está presente la
tensión de la batería de corriente continua VBD, esto es, la tensión
recogida directamente del polo de la batería del vehículo a motor,
sin ajustarlo bajo el control de la llave de encendido. El MOSFET
172, en cambio, tiene su propio electrodo fuente conectado a un
terminal 109.
Además, está prevista una resistencia de sentido
180, conectada entre el electrodo fuente del MOSFET 172 y tierra
GND, para detectar una intensidad de corriente I que existe en el
solenoide 39. También dicha resistencia de sentido 180 está en
general conectada exteriormente al módulo electrónico 77. La
resistencia de sentido 180 tiene, en el ejemplo representado el
cual funciona, como se explica más completamente en lo que sigue a
continuación, con niveles de corriente de 12 A y 5 A, un valor de 10
m\Omega. Dispuestas a través de dicha resistencia de sentido 180,
que corresponde al terminal 109 y al terminal 108, en el módulo
electrónico 77, están las entradas de un amplificador 166, el cual
suministra el valor de la corriente detectada, amplificada, a la
entrada de inversión de un segundo amplificador diferencial 164.
Dicho amplificador 164 recibe, en su otra entrada, la salida de un
convertidor de digital a analógico 162, el cual convierte una señal
digital de 8 bits X_{I} que representa el valor de la corriente
deseable o de referencia.
Por lo tanto, en la salida del amplificador 164
existe una señal analógica de error de la corriente E, que
representa la desviación entre la intensidad de corriente I que
existe en el solenoide 39 y el valor de la corriente deseada
X_{I}. Dicha señal analógica del error de la corriente E es
suministrada a la entrada de inversión de un amplificador
diferencial adicional 117, situado en la lógica de control 110, el
cual recibe en su otra entrada, desde un oscilador 118 de forma
similar comprendido en la lógica de control 110, una forma de onda
triangular de alta frecuencia, por ejemplo de 30 kHz. A partir de la
diferencia de dichas señales y como una función del nivel de la
señal analógica del error de la corriente E existe, en la salida del
amplificador diferencial 117, según una estrategia de generación de
señales de modulación de los impulsos en duración conocida por sí
misma, una segunda señal de la modulación de los impulsos en
duración P2, que funciona alrededor de una frecuencia de 30 kHz y
con un ciclo de trabajo que varía como una función de la señal
analógica de error de la corriente E. Dicha segunda señal de la
modulación de los impulsos en duración P2 es suministrada al
control 119 para llevar a cabo una segunda modulación, la cual se
superpone en la primera señal de la modulación de los impulsos en
duración P1.
Con mayor detalle, haciendo referencia al
trazado gráfico de la figura 12A, en dicho trazado gráfico del
tiempo se representa esquemáticamente la primera señal de la
modulación de los impulsos en duración P1, la cual tiene un período
total T, mientras el alto nivel de corriente I se mantiene durante
un período de abertura T0, que corresponde al estado de abertura de
la válvula de solenoide 25. Como ha sido dicho, variando el período
T0, varía la relación entre el tiempo de abertura de la válvula y
el período total en cada ciclo de apertura y cierre de la válvula,
obteniendo de este modo la regulación o la reducción de la presión a
través de un control de bucle cerrado sobre la base de una presión
deseada o consigna, recibida por la unidad de control del motor C
(en el caso del regulador) o establecida purgando los fusibles en
una memoria no volátil en la lógica de control (en el caso del
reductor), así como sobre la base de una señal de la presión que
existe en el raíl 2, la cual es retro-alimentada,
esto es, la señal de la presión del raíl P_{ra\text{í}l}.
En la figura 12B, en cambio, está detallada la
forma de onda de la señal de la modulación de los impulsos en
duración P1, aproximada por conveniencia de la representación como
una onda cuadrada como en la figura 12A a fin de hacer más
comprensible la temporización aplicada de la primera modulación de
los impulsos en duración. Como se puede observar a partir del
trazado gráfico de la figura 12B, la onda cuadrada de la señal P1
es en realidad una señal del tipo de retención de picos, la cual
comprende un primer nivel de una corriente pico I1, la cual es más
alta, retenida durante un período del pico T1, y un segundo nivel de
la corriente retenida I2, la cual es inferior, retenida durante un
período de retención subsiguiente T2. Por supuesto, la suma de los
períodos T1 y T2 corresponde al período T0 de abertura de la
válvula, pero el período T1 corresponde a la etapa inicial de
abertura de la válvula, lo cual necesita un valor más elevado de la
intensidad de la corriente para desplazar el elemento móvil, por
ejemplo 12 A, mientras el período T2 corresponde a la retención de
la válvula en la posición abierta, lo cual necesita una intensidad
de corriente inferior, por ejemplo 5 A. Cuando el período de
abertura T0 varia, el período del pico T1 preferentemente varía
únicamente hasta un valor máximo (por ejemplo, 2,5 ms) y no más
allá, mientras el resto de la variación del período de abertura T0
se obtiene a expensas del período de retención T2.
A continuación, en la figura 12C está
representada una parte de una forma de onda de la figura 12B, que
corresponde en particular al primer nivel de la corriente del pico
I1. A partir de dicha figura 12C se puede apreciar la forma en la
que, en realidad, dicho nivel de corriente, como igualmente, por
otra parte, el segundo nivel de la corriente de retención I2, se
obtiene a través de una modulación aplicada por medio de la segunda
señal de la modulación de los impulsos en duración P2, controlada a
través del bucle de control de la corriente descrito y que pasa a
través de los bloques 162, que suministra el valor de la corriente
deseable X_{I}, 166, 164, 118 y 117, así como explotando la
resistencia de sentido 180 que suministra en retroalimentación el
valor de la corriente I que existe el solenoide 39 de la válvula
25.
La utilización de la segunda señal de la
modulación de los impulsos en duración P2 es debida en particular a
la presencia, como accionamiento, del solenoide 39 de la válvula 25,
la cual no puede ser suministrada a través de un nivel constante
teniendo en cuenta el comportamiento inductivo. A este respecto, el
circuito de puente contempla que, cuando, a través de la segunda
señal de la modulación de los impulsos en duración P2 se aplica la
máxima corriente, esto es, el nivel I1, parte de la corriente es
descargada a través del diodo 174 hasta que, en el siguiente ciclo
de la segunda señal de la modulación de los impulsos en duración P2,
el nivel de la corriente en el MOSFET 171 y por lo tanto en el
terminal positivo 113 conectado al solenoide 39 vuelve a 12 A.
El MOSFET 172 en el terminal negativo 112, en
cambio, durante la abertura de la válvula, va a un estado EN
MARCHA, pero recibe un nivel constante, no una onda modulada de
impulsos en duración. El diodo 173 dentro del circuito de puente
tiene la función de la protección adicional para evitar que la
tensión que se acumula en el solenoide 39 se haga más elevada que
la tensión de la batería de corriente continua V_{BD}, causando de
ese modo posibles fallos.
La figura 11 es una ilustración esquemática del
sistema de alimentación de gas según la invención. En dicha figura,
los componentes 5 y 6 no están ilustrados, puesto que están
incorporados en el cilindro de gas 3. Gracias a la utilización de
la unidad reguladora de la presión
mecánica-electrónica 43, los componentes del
sistema comprenden únicamente el depósito de combustible 3, la línea
de alimentación 4, la cual transporta el gas a alta presión desde
la salida del cilindro de gas 3, provista con la válvula de cierre
normal, hasta el conectador de admisión de la unidad 43 y el
conducto 14 que transporta el gas a baja presión en la salida a
partir de la unidad 43 hasta el colector o raíl 2.
Por lo tanto, en una primera forma de
realización, se puede contemplar que el control electrónico único de
la válvula de modulación de la presión es el módulo electrónico 77
directamente montado por encima del cuerpo 43. En este caso, el
conjunto según la invención puede funcionar sin conexión alguna a la
unidad de control electrónico C del motor del vehículo a motor. El
módulo electrónico 77 para controlar la unidad 43 está programado
para proporcionar una reducción de la presión del gas que proviene
del depósito de combustible, según un criterio deseado y
previamente establecido, con un alto grado de precisión, por ejemplo
del orden de un décimo de un bar. Construido de ese modo, la unidad
43 constituye un reductor electrónico de la presión.
Con mayor detalle, haciendo referencia al
diagrama del circuito de la figura 11, el control de bucle cerrado,
en el caso del reductor electrónico, se obtiene mediante la
recepción en retroalimentación de la presión P_{ra\text{í}l} que
existe en el raíl 2 en el terminal 101 y mediante la lectura del
valor deseable de la presión a partir de una memoria no volátil
asociada al control 119. El almacenaje de la presión deseable en
dicha memoria no volátil preferentemente se obtiene a través de una
memoria de fusible, la cual identifica inicialmente una pluralidad
de valores deseables de la presión, por ejemplo ocho valores, y por
lo tanto mediante el purgado, antes de la utilización final del
reductor, de los fusibles apropiados en la memoria volátil de modo
que se fije un único valor de la presión deseable para el control
de bucle cerrado en el valor de la presión. Está claro que en tal
caso el módulo de interfaz de la red local 120 puede no estar
presente, por lo menos para los propósitos de controlar la presión.
Por supuesto, será posible utilizar alternativamente diferentes
tipos de memoria no volátil, tales como EEPROM memoria
exclusivamente de lectura, programable, que se puede borrar
eléctricamente o memorias incorporadas flash, en lugar de memorias
de fusible, para almacenaje el valor deseado de la presión, aunque
la memoria de fusible constituye una solución particularmente de
bajo coste adecuada al tamaño pequeño de la información que se tiene
que almacenar.
En una segunda forma de realización, que
corresponde a la forma de realización del circuito ilustrado en la
figura 11, el módulo electrónico 77 de la unidad 43 está conectado y
en comunicación con la unidad de control electrónico C del motor,
en particular a través de los terminales 100 y 116, e interactúa con
ellos, de forma que se conoce en cada instante la condición de
funcionamiento del motor y regular de acuerdo con ello la reducción
de la presión según una lógica programada, como una función de las
condiciones de funcionamiento del motor.
En funcionamiento, la válvula de reducción de la
presión 7 funciona de un modo en conjunto similar a lo que ha sido
descrito con referencia a la técnica conocida. Haciendo referencia a
la figura 7, en cada condición de funcionamiento el gas que
proviene del depósito de combustible entra en el cuerpo de la unidad
a través del taladro de admisión 61, pasa a través del filtro 60 y
a través de la válvula de cierre 62, la cual en el funcionamiento
normal del motor está abierta, y llega al paso 56. El gas a alta
presión llega por otra parte, una vez más a través del paso 56 y el
paso 64 que se ramifica a partir del mismo, a la válvula de
modulación de la presión 25, la cual contempla causar que fluya a
través del paso limitado 32 de forma que envía un gas a una presión
reducida a la cámara 21 de la válvula 7. El elemento de pistón 18 es
empujado de ese modo hacia arriba (como se ve en la figura 7) de
tal modo que a medida que empuja, a través del punzón 20, el
elemento de abertura y cierre del tipo de bola 16 dentro de la
posición de abertura, contra la acción del resorte 17 de forma que
el gas a alta presión que proviene del paso 56 pueda fluir a través
del paso limitado 9 de la válvula 7, con una reducción en la
presión en la cantidad deseada y suministrando de ese modo el
colector de distribución o raíl 2 a dicha presión reducida, a
través de la cámara 19, el paso 54 y la salida 55 de la unidad 43.
Como ya ha sido descrito antes en la presente memoria con referencia
a la técnica conocida, el grado de reducción de la presión del gas
a partir de la presión a la cual está presente en el cilindro de
gas 3 a la presión a la cual va a ser enviado al colector de
distribución o raíl 2 depende de la señal de la presión que alcanza
la cámara 21 y que está determinada por la válvula que modulación de
la presión 25.
Como se desprende claramente a partir de la
descripción anterior, la invención propone una simplificación y una
racionalización extrema en el sistema para suministro de gas al
motor proporcionando una única unidad de control electrónico en la
cual tanto la válvula de reducción de la presión como la válvula de
modulación de la presión están incorporadas, así como los
dispositivos auxiliares posibles adicionales, tales como una
válvula de cierre, un filtro, un sensor de la presión, una válvula
de sobrepresión. Todos los pasos para la comunicación entre dichos
componentes están realizados en el cuerpo de la unidad. Además,
directamente asociado a la misma unidad existe un módulo de control
electrónico de forma que proporciona un dispositivo independiente
que debe estar establecido simplemente en la conexión entre el
depósito de gas y el colector de distribución o raíl, si se desea,
contemplando entonces una comunicación entre el módulo de control
electrónico del dispositivo y la unidad de control electrónico.
La disposición del módulo electrónico
directamente en el cuerpo de la unidad presenta algunas ventajas
adicionales vinculadas a la disipación del calor producido por
dicho módulo electrónico. De hecho, en primer lugar, el gas que
pasa al interior de la unidad está, teniendo en cuenta el proceso de
expansión que sufre, a una baja temperatura. Por consiguiente, el
módulo electrónico no requiere soluciones voluminosas ni difíciles
para la disipación del calor generado por los circuitos, en
particular por los MOSFET, por cuanto el calor es absorbido por el
gas. Dicho calor absorbido por el gas constituye una ventaja
adicional en cuanto generalmente en dichos sistemas el gas debe ser
calentado en cualquier caso para su utilización en la
combustión.
Por supuesto, sin perjuicio del principio de la
invención, los detalles de construcción y las formas de realización
pueden variar ampliamente con respecto a lo que ha sido descrito e
ilustrado únicamente a título de ejemplo en la presente memoria,
sin apartarse, por ello, del alcance de la presente invención como
se define en la reivindicación 1.
La figura 13 ilustra un ejemplo alternativo de
forma de realización, con una colocación diferente del módulo
electrónico 77 y de la correspondiente carcasa 66. Dicha figura
ilustra también los cables para la conexión entre el módulo 66 y el
solenoide de la válvula de solenoide de modulación 25.
Claims (13)
1. Sistema de alimentación de gas, en particular
para la alimentación de metano o hidrógeno a un motor de combustión
interna, que comprende:
- una pluralidad de inyectores
electromagnéticamente controlados (1), asociados a los diversos
cilindros del motor;
- un colector de distribución o raíl (2) que
comunica con dichos inyectores (1);
- un depósito (3) para suministrar el gas al
colector de distribución (2), en el que se acumula el gas a presión;
y
- una válvula de reducción de la presión (7)
establecida en la conexión entre el depósito (3) y el colector de
distribución (2) anteriormente mencionado,
en el que dicha válvula de reducción de la
presión comprende:
- una admisión conectada al depósito (3) y una
salida conectada al colector de distribución (2), así como una
admisión auxiliar; y
- unos medios de válvula (9, 16, 17, 20, 21),
diseñados para determinar una reducción en la presión del gas en el
paso desde dicha admisión hasta dicha salida, dependiendo dicha
reducción de la presión de una señal de presión enviada a dicha
admisión auxiliar,
en el que dicho sistema comprende asimismo una
válvula de solenoide de modulación (25) para enviar dicha señal de
presión a dicha admisión auxiliar, comprendiendo dicha válvula de
solenoide de modulación:
- una admisión que comunica con el depósito de
combustible (3);
- una salida que comunica con la admisión
auxiliar de la válvula de reducción de la presión (7), así como con
el colector de distribución (2);
- un solenoide para controlar un anclaje móvil
que controla la comunicación entre la admisión y la salida de la
válvula de solenoide de modulación (25) de forma que lleva a cabo
una reducción previamente determinada en la presión del gas en el
paso desde la admisión hasta la salida de la válvula de solenoide de
modulación (25),
comprendiendo dicho sistema de alimentación de
gas asimismo unos medios electrónicos para el control del solenoide
de dicha válvula de solenoide de modulación (25), estando provistos
dichos medios electrónicos para la comparación de una señal que
indica la presión efectiva (P_{ra\text{í}l}) que existe en el
colector de distribución o raíl (2) con una señal de referencia de
la presión y para controlar, sobre la base de dicha comparación de
acuerdo con una lógica de bucle cerrado, el solenoide (39) de la
válvula de solenoide de modulación (25),
en el que:
- la válvula de reducción de la presión (7) y la
válvula de solenoide de modulación (25) están integradas en el
cuerpo (44) de una única unidad electrónica reductora de la presión
o reguladora de la presión (43),
- están provistos en dicho cuerpo (44):
- -
- la admisión (61) para el gas que proviene del depósito de combustible (3);
- -
- la salida (55) para el gas que es suministrado al colector de distribución o raíl (2);
- -
- un paso (56) para la comunicación entre la admisión (61) y la válvula de reducción de la presión (7);
- -
- un paso (56, 64) para la comunicación entre la admisión (61) y la válvula de solenoide de modulación (25);
- -
- un paso (58) para la comunicación entre la válvula de solenoide de modulación (25) y la válvula de reducción de la presión (7);
- -
- un paso (58, 70-72) para la comunicación entre la válvula de solenoide de modulación (25) y la salida (55); y
- -
- un paso para la comunicación (54) entre la válvula de reducción de la presión (7) y la salida (55), estando caracterizado dicho sistema porque dicha unidad (43) igualmente incorpora un módulo de control electrónico (77) para controlar el solenoide (39) de la válvula de solenoide de modulación (25), comprendiendo dicho módulo de control electrónico (77) el cual está incorporado en dicha unidad (43) los medios electrónicos (110) mencionados anteriormente para comparar la señal que indica la presión efectiva (P_{ra\text{í}l}) en el colector de distribución o raíl (2) con la señal de referencia de la presión y para controlar, sobre la base de dicha comparación, de acuerdo con una lógica de bucle cerrado, el solenoide (39) de la válvula de solenoide de modulación (25) y
estando dicho sistema caracterizado
asimismo porque el paso (58, 70-72) integrado en el
cuerpo de dicha unidad (43) que establece en comunicación directa
la salida de la válvula de solenoide de modulación (25) con el
colector de distribución o raíl (2), incluye una sección limitada
definida por un taladro (71) de dimensiones previamente
determinadas.
2. Sistema según la reivindicación 1, en el que
dicha unidad (43) incorpora una válvula de cierre (62) para
interrumpir el paso del gas a la admisión de la unidad.
3. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha unidad (43) incorpora un filtro
(60) que es atravesado por el gas que entra en la unidad.
4. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha unidad (43) incorpora un sensor
(63) de la presión del gas que entra en la unidad.
5. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho paso con la sección limitada (71)
está realizado en el cuerpo de un elemento (69) fijado, de un modo
que se puede desacoplar, al cuerpo de la unidad.
6. Sistema según la reivindicación 5,
caracterizado porque dicho elemento que incluye el paso con
la sección limitada (71) es un tornillo (69) roscado en un taladro
realizado en el cuerpo (44) de dicha unidad que empieza a partir de
una superficie exterior (50a) del mismo.
7. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios electrónicos (110) están
previstos para realizar la verificación anteriormente mencionada
del solenoide (39) por medio de la generación de una primera señal
(P1) de la modulación de los impulsos en duración (PWM) de forma que
permite la variación de la reducción de la presión causada por la
válvula de solenoide de modulación (25) por medio de una variación
del ciclo de trabajo de la válvula de solenoide (25), es decir, por
medio de una variación de la relación entre el tiempo de abertura
(T) y el período total (T0) en cada ciclo de apertura y cierre de la
válvula de solenoide (25).
8. Sistema según la reivindicación 7,
caracterizado porque dicha primera señal de la modulación de
los impulsos en duración (P1) incluye, para cada ciclo de apertura
de la válvula de solenoide de modulación (25) un impulso provisto
de una primera parte (T1) con una intensidad más elevada (I1), para
causar la apertura de la válvula y una segunda parte (T2) con una
intensidad inferior (I2) para mantener abierta dicha válvula de
solenoide de modulación (25).
9. Sistema según la reivindicación 8,
caracterizado porque dichos medios electrónicos (110) pueden
comparar una señal que indica la corriente efectiva (I) que existe
en el solenoide (39) de la válvula de solenoide de modulación (25)
con una señal de referencia de la corriente (X_{I}) y para
controlar, sobre la base de dicha comparación de acuerdo con una
lógica de bucle cerrado, la intensidad de corriente de dicha primera
parte (T1) con una intensidad más alta (I1) o de dicha segunda
parte (T2) con una intensidad inferior (I2), para controlar la
intensidad de la corriente de abertura en el solenoide (39).
10. Sistema según la reivindicación 9,
caracterizado porque dichos medios electrónicos (110) están
previstos para realizar la verificación anteriormente mencionada de
la intensidad de la corriente de abertura en el solenoide (39) a
través de la generación (119) de una segunda señal de la modulación
de los impulsos en duración (P2) superpuesta a la primera señal de
la modulación de los impulsos en duración (P1) que varía la
reducción de la presión causada por la válvula de solenoide de
modulación (25) por medio de una variación del ciclo de trabajo de
la válvula de solenoide.
11. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha señal de referencia de la presión
(P_{ra\text{í}l}) es un valor previamente determinado almacenado
en dicho módulo de control electrónico (77).
12. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha señal de referencia de la presión
(P_{ra\text{í}l}) es emitida por una unidad de control
electrónico (C) con la cual el módulo de control electrónico (77)
anteriormente mencionado está en comunicación, para llevar a cabo
una regulación de la válvula de modulación (25) de acuerdo con las
condiciones de funcionamiento.
13. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende un circuito de puente,
asociado entre dicho módulo de control electrónico (77) y dicho
solenoide (39), previsto para suministrar corriente a dicho
solenoide (39) y descargar una parte de dicha corriente.
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