PT1746273E - Membro para controlar o fluxo da entrada de ar para um motor de combustão interna de um veículo motorizado - Google Patents

Description

1

DESCRIÇÃO

"MEMBRO PARA CONTROLAR O FLUXO DA ENTRADA DE AR PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA DE UM VEÍCULO MOTORIZADO" A presente invenção refere-se a um membro para o controlo do fluxo de entrada do ar para um motor de combustão interna de um veiculo motorizado.

Como se sabe, os veículos automóveis da última geração, como sejam motoretas, bicicletas a motor, etc., estão equipados com uma unidade central de controlo electrónico, destinada a controlar o motor com base num determinado número de sinais de comando originados pelo utilizador e em função de informação sobre um determinado número de quantidades medidas por um determinado número de sensores existentes no veículo; e um sistema de segurança, genericamente referido como um "imobilizador", o qual dá instruções à unidade central de controlo electrónico para que desligue a ignição do motor a fim de impedir o roubo do veículo. O sistema de segurança compreende, tipicamente, um transpositor integrado na chave de ignição do veículo, o qual contém um código de identificação predeterminado; uma unidade de leitura do código de identificação; e um módulo de controlo, que recebe o código de identificação vindo da unidade de leitura e de acordo com ele gera um sinal de controlo, o qual autoriza ou impede a ignição do motor pela unidade central de controlo electrónico. 2

Quando o utilizador activa o sistema de segurança, por exemplo por meio da remoção da chave do circuito de ignição, o módulo de controlo gera o sinal de controlo para impedir a ignição do motor pela unidade central de controlo electrónico e ao mesmo tempo activa a unidade central de controlo electrónico para acender um avisador LED (LIght Emitting Diode - Diodo Emissor de Luz), para mostrar que o sistema de segurança se encontra activado. Nessa condição, muito embora a sua actividade de processamento seja reduzida, praticamente apenas a suficiente para alimentar a ligação e o controlo do LED, a unidade central de controlo electrónico ainda permanece activa e portanto consome uma quantidade excessiva de electricidade quando a condição de desligamento, isto é de activação do sistema de segurança, é prolongada para além de um determinado período de tempo. De facto, a unidade central de controlo electrónico compreende, tipicamente, um microprocessador o qual, embora destinado a executar um número extremamente elevado de operações de comando, diagnóstico e controlo do motor, consome uma grande quantidade de electricidade no estado de desligamento da ignição, no qual a unidade central de controlo electrónico apenas fornece a energia necessária para a iluminação do indicador LED.

Conforme é também conhecido, ao longo dos últimos anos tem vindo a surgir uma procura pelo aumento da integração das peças componentes mecânicas e electrónicas dos veículos automóveis, a fim de por um lado, simplificar e tornar mais rápida a montagem dos componentes e por outro lado para reduzir os custos de montagem. Com essa finalidade foi proposta a integração da unidade central de controlo electrónico, destinada a desempenhar apenas as funções principais de controlo do motor, no membro de controlo da 3 entrada de ar, isto é do corpo do regulador, do veiculo e ligar a unidade central de controlo electrónico por meio de barras de comunicação externas a diversos dispositivos electrónicos localizados no exterior do corpo do regulador e que compreendem, tipicamente, os sensores de medição e o módulo de controlo que implementa a função do imobilizador. A despeito da eficácia da solução acima referida, o grau de integração de componentes mecânicas e eléctricas do veiculo é ainda baixa quando comparada com as necessidades dos sistemas actuais de fabrico de veiculos. 0 pedido US-2004/094121 refere-se a um compartimento de uma válvula estranguladora de borboleta, que possui uma abertura de regulação continua para uma válvula estranguladora de borboleta, a qual se encontra disposta num veio de válvula estranguladora de borboleta e um compartimento, o qual possui uma tampa de compartimento e um corpo de compartimento. Um accionador eléctrico e um primeiro mecanismo electrónico, destinado ao accionador, encontram-se dispostos no interior do compartimento, para deslocar o veio da válvula estranguladora de borboleta. A PE-1143129 refere-se a um dispositivo de controlo de uma válvula estranguladora de borboleta, munida de um sensor de regulação, o qual tem pouca possibilidade de ter problemas e possui uma longa vida de serviço, pelo que pode ser obtida uma saida precisa de um determinado grau de abertura de um estrangulador.

Constitui por isso um objecto da presente invenção proporcionar um membro destinado a controlar o fluxo de ar fornecido a um motor de combustão interna de um veiculo 4 motorizado, o qual se destina a conter uma unidade central de controlo electrónico, que desempenha, tanto as funções convencionais de controlo do motor principal, como a função de imobilização e que ao mesmo tempo reduz o consumo de electricidade na condição de desligamento da ignição do motor, de modo a permitir uma activação prolongada do sistema de segurança.

De acordo com a presente invenção é proporcionado um membro destinado a controlar o fluxo de ar de entrada para um motor de combustão interna de um veiculo motorizado conforme reivindicado na reivindicação 1 e de preferência em qualquer uma das reivindicações dependentes, directa ou indirectamente, da reivindicação 1.

Uma forma de realização não limitativa da presente invenção será descrita a titulo de exemplo, com referência aos desenhos juntos, nos quais: A Figura 1 mostra uma vista explodida, em perspectiva, de um membro destinado a controlar o fluxo do ar de entrada para um motor de combustão interna de um veiculo motorizado; A Figura 2 mostra um corte lateral do membro de controlo do fluxo de ar da Figura 1; A Figura 3 mostra um diagrama de blocos da unidade central de controlo electrónico integrada no corpo regulador do membro de controlo do fluxo de ar da Figura 1. 5

Com referência às Figuras 1 e 2, o número 1 indica no seu todo um membro destinado a controlar o fluxo de ar de entrada para um motor de combustão interna (não representado) de um veiculo motorizado, como seja um motor monocilindrico a quatro tempos. 0 membro 1 compreende substancialmente um corpo regulador 2 destinado a fornecer um fluido de suporte da combustão (ar) ao motor; e uma unidade central de controlo electrónico 3 (esquematicamente representada por uma linha tracejada na Figura 1) integrada no corpo regulador 2 e que, para além das operações principais de ligação/desligamento do motor, diagnóstico e função de controlo, também executa funções de segurança, isto é, desliga a ignição do motor, como parte da função do imobilizador. 0 corpo regulador 2 compreende um invólucro 4, de preferência metálico, que por sua vez compreende uma conduta de alimentação 5, no interior da qual flúi um fluido de suporte da combustão, o qual corre ao longo de um tubo de admissão de entrada (não representado) do motor e uma cavidade 6 localizada no topo da conduta 5 e conformado de modo a albergar a unidade central de controlo electrónico 3.

Com referência à Figura 2, o corpo regulador 2 compreende também uma válvula estranguladora de borboleta 7 contida de forma móvel no interior da conduta de alimentação 5, destinada a regular o fluxo do fluido de suporte da combustão em função da sua posição no interior da conduta 5; e um dispositivo de accionamento 8 destinado a movimentar a válvula estranguladora de borboleta 7 a fim de controlar o fluxo do fluido de suporte da combustão. Mais 6 especificamente, a conduta 5 estende-se coaxialmente a um eixo 10; e a válvula estranguladora de borboleta 7 está instalada no veio 11, o qual se projecta axialmente em relação a um eixo 12, situado no mesmo plano e perpendicular ao eixo 10 e está instalado através da parede lateral da conduta 5 de modo que uma das extremidades se projecta parcialmente para o interior da cavidade 6. O veio 11 está montado de modo a girar e assim rodar a válvula estranguladora de borboleta 7 em volta do eixo 12.

Com referência às figuras 1 e 2, o corpo regulador 2 compreende também um circuito de desvio (não representado) ligado à conduta de alimentação 5 e formado no corpo do invólucro 4, por baixo da cavidade 6 e ao lado da conduta 5; e um motor eléctrico 14 contido no interior de uma sede 15 formada no corpo do invólucro 4, o qual regula o fluxo do ar para o circuito de desvio.

No exemplo apresentado o motor eléctrico 14 é um motor passo a passo controlado pela unidade central de controlo electrónico 3 e que possui um invólucro exterior substancialmente cilíndrico; e a sede 15 tem um formato substancialmente complementar ao da carcaça exterior do motor 14, de modo a conter o motor.

Com referência à Figura 1, a cavidade 6 formada no corpo do invólucro 4 é substancialmente rectangular e é aberta no topo para permitir a inserção do motor eléctrico 14 na sede interna 15. O corpo regulador 2 compreende também uma tampa 16, a qual se encaixa no invólucro 4 para selar a cavidade 6 e define, com a cavidade 6, um compartimento de invólucro totalmente 7 fechado, que contém a unidade central de controlo electrónico 3.

No exemplo apresentado, a tampa 16 é, de preferência, feita do mesmo material que o invólucro 4, é substancialmente do mesmo formato que a cavidade 6 e está firmemente fixada ao invólucro 4 por meio de um sistema de fixação conhecido constituído, por exemplo, por um certo número de parafusos ou cavilhas ou semelhantes.

No exemplo apresentado nos desenhos juntos, a unidade central de controlo electrónico 3 compreende um determinado número de circuitos electrónicos (pormenorizadamente descritos abaixo) apropriadamente fixados (integrados ou moldados) numa placa rigida de suporte 17 feita de material isolador e que está firmemente fixada à tampa 16 de maneira que, quando a tampa é fixada ao invólucro 4, a placa 17 e por isso a unidade central de controlo electrónico 3, ficam alojadas no interior da cavidade 6. A placa 17 está desenhada de modo a servir de suporte, com a sua superfície exterior virada para o lado contrário ao da tampa 16, a um módulo de ligação 18 o qual, quando em utilização, se encontra electricamente ligado a um módulo de ligação 19 do motor eléctrico 14 a fim de fornecer ao motor eléctrico 14 os sinais de accionamento gerados pela unidade central de controlo electrónico 3, para indicar a posição aberta do circuito de desvio.

Com referência à Figura 1, na sua superfície exterior, a placa 17 tem também um módulo de ligação 22, o qual, quando a placa 17 se encontra alojada no interior da cavidade 6, se encaixa no interior de uma abertura 20, formada na parede do fundo da cavidade 6 que está virada para a conduta 5, de modo a projectar-se para fora da parede do fundo e está ligada a um módulo de ligação externo (não representado), por sua vez ligado por linhas de comunicação bidireccionais aos diversos sensores e dispositivos electrónicos do veiculo.

Com referência às Figuras 1 e 2, o membro 1 compreende também um sensor de posição 21 contido no interior da cavidade 6 e instalado na extremidade do veio 11 da válvula estranguladora de borboleta 7 para fornecer, de instante a instante, um sinal indicativo da posição angular da válvula 7.

Mais especificamente, o sensor de posição 21 é um sensor indutivo "sem contacto", que compreende uma porção móvel 21a instalada no veio 11 da válvula estranguladora de borboleta 7 para rodar com a válvula em volta do eixo 12/ e uma porção fixa 21b (mostrada pela linha tracejada na figura 1) fixada à placa 17, virada para a extremidade livre da porção móvel 21 a, oposta à extremidade fixada no veio 11, quando a placa se encontra alojada no interior da cavidade 6.

No exemplo apresentado, a porção móvel 21a é definida por um rotor magnético e a porção fixa 21b é definida por um estator, por sua vez definido por uma mola, de preferência plana, moldada na placa 17, numa posição substancialmente virada para, afastada e coaxial com o rotor, para detectar variações no campo magnético produzido pela rotação do rotor magnético e assim gerar um sinal relacionado com o ângulo de rotação da válvula estranguladora de borboleta 7. 9

Com referência à Figura 3, a unidade central de controlo electrónico 3 compreende, em essência, uma unidade principal 25 para executar as operações, tanto de diagnóstico como de controlo do motor e as operações da função imobilizadora; e uma unidade auxiliar 26 destinada a controlar um certo número de dispositivos indicadores luminosos, que de preferência compreendem pelo menos um LED 27, destinado a indicar uma condição de desligamento da ignição, isto é, que o sistema de segurança está activado.

Mais especificamente, a unidade principal 25 compreende um módulo de controlo do motor 28 para executar as operações de ignição, desligamento, controlo e diagnóstico do motor; e um módulo de controlo da segurança do sistema 29, o qual recebe informação de controlo de um dispositivo externo de controlo 30 e em consequência disso desliga ou autoriza a ignição do motor pelo módulo de controlo do motor 28. Mais especificamente, o dispositivo externo de controlo 30 compreende uma chave 31 com um transpositor 32, que contém um código de identificação do utilizador; um dispositivo de ignição 33 accionado pela chave 31 para solicitar a ignição /desligamento do motor; e um circuito de leitura 34 destinado a ler e codificar o código de identidade no transpositor 32, no sinal de controlo para ser fornecido ao módulo de controlo do sistema de segurança 29. O módulo de controlo do sistema de segurança 29 processa a informação de controlo contida no sinal de controlo e de acordo com isso gera um sinal de controlo, que indica uma condição de permissão de ignição ou desligamento de ignição. Mais especificamente, o módulo de controlo do sistema de segurança 29 determina se o código de identificação está ou não conforme com uma determinada 10 condição de autorização e comanda o módulo de controlo do motor 28, por meio do sinal de controlo, para permitir ligar ou desligar a ignição do motor. A unidade auxiliar 26 recebe o sinal de controlo do módulo de controlo do sistema de segurança 29 e na eventualidade do sinal de controlo codificar uma condição de desligamento da ignição (correspondente à activação do sistema de segurança), liga o LED 27 num dado modo de indicação.

Com referência à Figura 3, a unidade central de controlo electrónico 3 compreende também uma unidade de desligamento 35, a qual recebe o sinal de controlo gerado pelo dispositivo de controlo 30 e desliga a unidade principal 25, quando a unidade auxiliar 26 é ligada, isto é, quando o sistema de segurança é activado. Nesta condição. A unidade de controlo electrónico 3 funciona, de modo conveniente, em modo de baixo consumo, ao manter apenas em funcionamento a unidade auxiliar 26, a qual, estando destinada a simplesmente ligar e controlar o LED 27, pode ser definida por um circuito ou microprocessador, que consome muito pouca electricidade.

Ao receber outro sinal de controlo vindo do dispositivo de controlo 30, o desligamento da unidade 35 reactiva a unidade principal 25 para permitir ao módulo de controlo da segurança do sistema 29 que determine a existência de condições necessárias para desligar o sistema de segurança e assim autorizar o módulo de controlo do motor 28 a ligar o motor. Mais especificamente, se existirem condições de autorização, o módulo de controlo do sistema de segurança 29 ordena à unidade auxiliar 26 que desligue a luz indicadora de sistema de segurança ligado e controla o 11 módulo de controlo do motor 28 para permitir a ignição do motor.

Em contrapartida, se não existirem condições de autorização, a unidade auxiliar 26 mantém-se activa, a unidade de desligamento 35 volta a desligar o módulo de controlo do sistema de segurança 29 e o módulo de controlo do motor 28 mantém-se desligado.

As vantagens do membro 1 conforme descrito acima são óbvias: por meio da implementação da função imobilizadora na unidade central de controlo electrónico 3 integrada no corpo regulador 2, a alimentação do módulo de controlo externo especificamente para o sistema de segurança pode ser eliminada, melhorando assim a integração dos componentes mecânicos e eléctricos do veiculo. Além disso, o sensor de localização 21 no interior da cavidade 6, selada pela tampa 16, tem a enorme vantagem de salvaguardar o sensor de posição 21 contra danos provocados pela deposição de sujidades sobre os seus componentes eléctricos, conforme é conhecido dos corpos reguladores, que empregam sensores de posição definidos por potenciómetros eléctricos. De facto, tais sensores, ao serem fixados no exterior do invólucro do corpo regulador, estão particularmente expostos a depósitos de poeiras sobre os contactos eléctricos deslizantes entre si, reduzindo a vida útil dos sensores.

Também digna de nota é a forma como a montagem das partes componentes do membro 1 é convenientemente simplificada. Isto é, dada a ausência de ligações eléctricas (contactos deslizantes) entre a porção móvel 21a e a porção fixa 21b do sensor de posição 21, a montagem do corpo regulador e da 12 porção móvel do sensor de posição no interior da cavidade do corpo regulador pode ser mantida separada e independente da montagem da placa de suporte 17 na tampa 16, de modo que essa montagem do membro 1 pode ser completada numa fase mais tardia, por meio de uma operação final, que compreende a simples fixação da tampa 16 no invólucro 4 do corpo regulador 2. Nessa fase, de facto, a placa de suporte 17 e portanto a unidade central de controlo electrónico 3, são inseridas no interior da cavidade 6, alinhando assim automaticamente o estator, isto é, a porção fixa do sensor de posição 21 e o respectivo rotor. A fixação da tampa 16 ao invólucro 4 liga igualmente o módulo de ligação 18 da placa 17 ao módulo de ligação 19 do motor eléctrico 14, eliminando assim vantajosamente qualquer cablagem eléctrica interna. Além disso, o consumo de electricidade da unidade central de controlo electrónico 3 é optimizado na condição de desligamento, permitindo assim um funcionamento prolongado do sistema de segurança, sem qualquer risco de descarga das baterias do veiculo. Com efeito, na condição de desligada, a unidade principal 25 está desligada e o indicador visual de funcionamento LED 27 é mantido activo pela unidade auxiliar 26 a qual, sendo especificamente destinada a esse fim, necessita de um menor fornecimento de energia eléctrica do que a unidade principal 25, reduzindo assim acentuadamente o consumo geral de electricidade da unidade central de controlo electrónico 3. De facto, a unidade principal 25 pode ser definida por um microprocessador destinado a executar as funções principais e de imobilização descritas acima e de comutar para uma condição de espera, isto é desligamento temporário, quando a ignição do motor se encontra desligada, reduzindo assim vantajosamente o consumo; e a unidade auxiliar 26 pode ser definida por um circuito electrónico ou um microprocessador 13 de baixo consumo designado para controlar especificamente os LED.

Claramente, podem ser efectuadas modificações para controlar o membro 1 conforme descrito e ilustrado aqui sem, no entanto, haver afastamento do âmbito e escopo da presente invenção conforme definida nas reivindicações anexas.

Lisboa, 26 de Setembro de 2007

Claims (8)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Membro (1) para controlar o fluxo de ar para um motor de combustão interna de um veículo motorizado, compreendendo o membro um corpo regulador (2), que possui uma válvula estranguladora de borboleta (estranguladora) (7) para regular o fluxo do ar para o referido motor conforme comandado; o corpo regulador (2) destina-se a conter uma unidade central de controlo electrónico (3), que compreende um módulo de controlo do sistema de segurança (29), o qual recebe um sinal de controlo, que contém um código de identificação de um utilizador do referido veículo motorizado, determina se o referido código de identificação está ou não de acordo com uma condição de autorização predeterminada e consequentemente ordena a ligação ou o desligamento da ignição do motor do referido veículo motorizado; a referida unidade central de controlo electrónico (3) compreende um módulo de controlo do motor (28) para a execução de um certo número de funções principais do motor; sendo o referido membro (1) caracterizado pelo facto de uma unidade auxiliar de controlo (26) para accionar meios indicadores luminosos (27) destinados a indicar o desligamento da referida ignição do motor; e meios de desligamento (35) que, ao ser desligada a ignição, desligam temporariamente o referido módulo de controlo do motor (28) e o referido módulo de controlo do sistema de segurança (29) para por a unidade central de controlo electrónico (3) numa condição de baixo consumo de energia e ao mesmo tempo permitir que a unidade de controlo auxiliar (26) accione os referidos 2 meios indicadores luminosos (27) para indicar que a ignição do motor está desligada.

2. Membro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de, ao receber o referido sinal de controlo, os referidos meios de desligamento (35) permitirem ao referido módulo de controlo do sistema de segurança (29) que determine se o referido código de identificação está ou não de acordo com a referida condição predefinida de autorização, de modo a activar o referido módulo de controlo do motor (28), na eventualidade da referida condição de autorização ser preenchida.

3. Membro de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o referido corpo regulador (2) compreender um invólucro (4), que possui uma cavidade (6) conformada de modo a conter a referida unidade central de controlo electrónico (3) .

4. Membro de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo facto de a referida cavidade (6) ser aberta e o corpo regulador (2) compreender pelo menos uma tampa (16), a qual é fixada firmemente no referido invólucro (4) para selar a referida cavidade (6).

5. Membro de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de o referido módulo de controlo do motor (29) e/ou a referida unidade auxiliar de controlo (35) estarem firmemente fixadas numa placa de suporte rígida (17), a qual por seu turno está fixada à referida tampa (16) de modo a ficar alojada no interior da referida cavidade (6) quando a referida tampa (16) é fixada ao referido invólucro (4). 3

6. Membro de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo facto de compreender um sensor de posição (21) fixado à referida válvula estranguladora de borboleta (7) para determinar a posição angular da válvula estranguladora de borboleta; estando o referido sensor de posição (21) alojado na referida cavidade (6).

7. Membro de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de o referido sensor de posição (21) compreender uma porção magnética móvel (21a) fixada na referida válvula estranguladora de borboleta (7) no interior da referida cavidade (6) para girar à volta de um eixo de rotação (12) da válvula estranguladora de borboleta (7); e uma porção eléctrica fixa (21b), a qual não tem qualquer contacto eléctrico com a porção magnética móvel (21a) e está fixada à referida placa de suporte rígida (17) para detectar variações no campo magnético produzidas pela referida porção magnética móvel (21a) conforme a válvula estranguladora de borboleta (7) gira.

8. Membro de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de a referida porção fixa (21b) do referido sensor de posição (21) compreender uma mola plana moldada na referida placa de suporte rígida (17) em tal posição que, quando a referida placa rígida de suporte (17) está alojada na cavidade (6), a referida mola plana fica virada para a referida porção magnética móvel (21a) . Lisboa, 26 de Setembro de 2007