Procedimiento para invertir la rotación de un motor de combustión interna de dos tiempos que tiene un generador de tensión (1,

2) para generar una tensión alterna (Vg) que tiene diferentes polaridades para un circuito de encendido (20, 21), y un aparato de control electrónico (5) que comprende una unidad de microprocesador (15) para controlar la tensión alterna (Vg) suministrada a dicho circuito de encendido (20, 21), en el que la inversión de rotación se realiza después de una reducción de la velocidad de rotación del motor, caracterizado por las etapas de:

- proporcionar a dicho aparato de control (5) un sensor biestable (7) que tiene primer y segundo estados conductores, y conmutar cíclicamente el sensor (7) entre dichos primer y segundo estados durante la rotación del motor;

- generar una primera señal binaria (I1) que tiene primer y segundo niveles operativos correlacionados con dichos primer y segundo estados conductores del sensor biestable (7);

- generar una segunda señal binaria (12) que tiene primer y segundo niveles operativos correlacionados con las polaridades de la tensión alterna (Vg) suministrada al circuito de encendido (20, 21);

- detectar la velocidad y dirección de rotación del motor, basándose en información obtenida por la unidad de control por microprocesador (5) a partir de dichas primera (I1) y segunda (12) señales binarias;

- reducir la velocidad de rotación del motor mientras aún está girando en la dirección detectada, retrasando la formación de chispa del circuito de encendido (20, 21) con respecto a un punto muerto superior del motor; y

- efectuar una inversión de rotación del motor formando la chispa con antelación, con respecto a dicho punto muerto superior del motor

Procedimiento y aparato electrónico para invertir la rotación de un motor.

Antecedentes de la invención

Esta invención se refiere a un procedimiento para invertir la rotación y a un aparato eléctrico para controlar el encendido de un motor de combustión interna de tipo de dos tiempos, y en particular se refiere a un aparato electrónico controlado por microprocesador para invertir la rotación de motores, tanto de tipo monocilíndrico como bicilíndrico, obteniendo la información necesaria sobre la fase y la dirección de rotación del motor usando un sensor magnético particular y el mismo generador de tensión que suministra energía al circuito de encendido del motor. La invención puede usarse para invertir la rotación en motores para vehículos oruga para nieve, pequeños vehículos, scooters de agua y en todas aquellas aplicaciones que requieren una inversión controlada de la rotación de un motor de dos tiempos.

Se han propuesto de forma muy diversa sistemas mecánicos o dispositivos eléctricos y electrónicos de complejidad variable para controlar la inversión de un motor de combustión interna de dos tiempos.

En particular, los documentos US-A-5.036.802, US-A-5.782.210 y US-A-5.794.574, muestran varios dispositivos para inversión de la rotación de un motor, que comprenden un microprocesador programado apropiadamente para monitorizar la velocidad y dirección de rotación del motor, así como para gestionar el encendido del motor, tanto durante su rotación hacia delante como durante su rotación inversa, basándose en información obtenida muestreando la salida de un generador de tensión, o basándose en señales de impulsos, separadas de las señales de tensión del generador, suministradas por un par de circuitos disparadores inductivos adecuadamente desfasados para proporcionar al microprocesador de control información relacionada con la dirección, velocidad de rotación y fase del motor.

En general, los dispositivos de inversión previamente conocidos requieren soluciones electrónicas complejas, costosas que son en cierto modo poco fiables o, en cualquier caso, difíciles de configurar cuando la inversión debe llevarse a cabo a muy bajas velocidades de rotación; en particular, en los dispositivos de inversión de rotación previamente conocidos, el encendido debe ser desactivado de antemano para hacer que el motor reduzca la velocidad y se generen las señales de impulsos mediante detectores magnéticos habituales de tipo inductivo, que tienen la capacidad de detectar la variación en el flujo magnético generado por ellos, causado por el paso de un diente provisto sobre la superficie periférica del rotor del generador de tensión que normalmente suministra energía al encendido del motor.

También se sabe que en los sensores que funcionan por este principio, cada variación en el flujo magnético origina la generación de un impulso eléctrico que tiene una polaridad que corresponde a una variación positiva o negativa del flujo magnético; es decir, una señal positiva y, respectivamente, una señal negativa dependiendo de si el diente está entrando o saliendo del campo magnético del sensor, independientemente de la dirección de rotación. Por consiguiente, usando un único sensor de este tipo no es posible saber la dirección de rotación del motor bajo todas las condiciones que pueden existir en la práctica en el momento de la inversión; de hecho, si el momento de inversión coincide con una posición intermedia del diente, con respecto al eje del sensor, es decir cuando el diente ya ha engranado magnéticamente con el sensor, éste emitirá en cualquier caso dos señales de polaridades opuestas, de la misma manera que el caso en que el diente continúa su rotación hacia delante, haciendo así imposible reconocer la dirección de rotación y controlar eficazmente el encendido del motor.

En el control electrónico de la inversión de rotación de un motor también es necesario estar totalmente al tanto de la posición angular del motor en relación con el ciclo térmico, porque es un dato esencial no sólo para controlar el encendido en ambas direcciones de rotación del motor, sino también para controlar todo el procedimiento de inversión y los reintentos posteriores en caso de uno fallido.

En los dispositivos descritos en las patentes previas, la amplitud del impulso generado por los sensores de tipo inductivo es proporcional, como es sabido, a la derivada del flujo magnético, es decir, que depende de la velocidad a la que el diente entra y, respectivamente, sale del campo magnético del sensor; por consiguiente, para bajas velocidades de rotación la amplitud del impulso generado a veces puede resultar ser demasiado baja para permitirle ser reconocida por la unidad de control, precisamente como resultado de un intento de inversión que, como resulta obvio, implica un instante de tiempo en el que la velocidad es cero.

Considerando que los dispositivos anteriormente mencionados se refieren precisamente a estos impulsos para obtener información sobre la fase y dirección de rotación del motor, esto puede considerarse como su estado crítico.

Por consiguiente, los sensores de tipo inductivo usados normalmente en dispositivos de control para inversión de la rotación de un motor de combustión interna descritos en las patentes anteriormente mencionadas, son sumamente difíciles de configurar para obtener un procedimiento de inversión fiable, y son estructuralmente complejos y caros debido a la necesidad de usar varios sensores de un coste relativamente elevado.

Objetos de la invención

El principal objeto de esta invención es proporcionar un procedimiento y un aparato electrónico para inversión de la rotación de un motor de combustión interna de dos tiempos, y para controlar el encendido, por medio de lo cual es posible tener un alto grado de certeza al reconocer tanto la posición angular como la dirección de rotación del motor, independientemente de la dirección de rotación hacia delante o hacia atrás y la velocidad de rotación del mismo motor, y lo cual asegura un alto grado de fiabilidad del procedimiento de inversión.

Un objeto más de la invención es proporcionar un procedimiento y un aparato electrónico del tipo anteriormente mencionado, por medio de lo cual es posible reconocer si un intento de invertir la rotación del motor ha sido exitoso o ha fallado, y en este último caso permitir que se realice un intento posterior o más intentos.

Un objeto más de la invención es proporcionar un aparato para inversión de la rotación de un motor y para controlar el sistema de encendido respectivo que, además de ser más altamente fiable, también es estructuralmente sencillo y de coste relativamente reducido.

Breve descripción de la invención

Estos y más objetos pueden lograrse por medio de un procedimiento para invertir la rotación de un motor de combustión interna según la reivindicación 1, y por medio de un aparato controlado por microprocesador electrónico según la reivindicación 9.

Según un primer aspecto de la invención, se ha proporcionado un procedimiento para invertir la rotación de un motor de combustión interna de dos tiempos que tiene un generador de tensión para generar una tensión alterna que tiene diferentes polaridades para un circuito de encendido, y un aparato de control electrónico que comprende una unidad de control por microprocesador para controlar la tensión alterna suministrada a dicho circuito de encendido, en el que la inversión de rotación se realiza después de una reducción de la velocidad de rotación del motor, caracterizado por las etapas de:

- proporcionar a dicho aparato de control un sensor biestable que tiene primer y segundo estados conductores, y conmutar cíclicamente el sensor entre dichos primer y segundo estados durante la rotación del motor;

- generar una primera señal binaria que tiene primer y segundo niveles operativos correlacionados con dicho primer y segundo estados conductores del sensor biestable;

- generar una segunda señal binaria que tiene primer y segundo niveles operativos correlacionados con las polaridades de la tensión alterna suministrada al circuito de encendido;

- detectar la velocidad y dirección de rotación del motor, basándose en información obtenida por la unidad de control por microprocesador a partir de dichas primera y segunda señales binarias;

- reducir la velocidad de rotación del motor mientras aún está girando en la dirección detectada, retrasando la formación de chispa del circuito de encendido con respecto a un punto muerto superior del motor; y

-...

1. Procedimiento para invertir la rotación de un motor de combustión interna de dos tiempos que tiene un generador de tensión (1, 2) para generar una tensión alterna (Vg) que tiene diferentes polaridades para un circuito de encendido (20, 21), y un aparato de control electrónico (5) que comprende una unidad de microprocesador (15) para controlar la tensión alterna (Vg) suministrada a dicho circuito de encendido (20, 21), en el que la inversión de rotación se realiza después de una reducción de la velocidad de rotación del motor, caracterizado por las etapas de:

- proporcionar a dicho aparato de control (5) un sensor biestable (7) que tiene primer y segundo estados conductores, y conmutar cíclicamente el sensor (7) entre dichos primer y segundo estados durante la rotación del motor;

- generar una primera señal binaria (I1) que tiene primer y segundo niveles operativos correlacionados con dichos primer y segundo estados conductores del sensor biestable (7);

- generar una segunda señal binaria (12) que tiene primer y segundo niveles operativos correlacionados con las polaridades de la tensión alterna (Vg) suministrada al circuito de encendido (20, 21);

- detectar la velocidad y dirección de rotación del motor, basándose en información obtenida por la unidad de control por microprocesador (5) a partir de dichas primera (I1) y segunda (12) señales binarias;

- reducir la velocidad de rotación del motor mientras aún está girando en la dirección detectada, retrasando la formación de chispa del circuito de encendido (20, 21) con respecto a un punto muerto superior del motor; y

- efectuar una inversión de rotación del motor formando la chispa con antelación, con respecto a dicho punto muerto superior del motor.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por la etapa de reducir la velocidad de la rotación retrasando el encendido del motor, con respecto al punto muerto superior, cambiando la extensión del retardo de encendido según un procedimiento de deceleración programado en dicha unidad de control por microprocesador (15).

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por la etapa de reconocer, por medio de dicha unidad de control por microprocesador (15), el suceso de rotación inversa del motor basándose en información obtenida de dichas primera y segunda señales binarias (I1, I2), y continuar un control normal de las chispas de encendido para mantener la dirección invertida de rotación del motor.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por la etapa de reconocer la rotación inversa del motor en relación con una condición baja de la señal binaria (12) correlacionada con la tensión (Vg) del generador, en correspondencia con el primer frente positivo de la señal binaria (I1) emitida por el sensor biestable (7), después de la activación de una chispa de inversión.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por la etapa de reconocer, por medio de dicha unidad de control por microprocesador (15), una rotación inversa fallida del motor basándose en información obtenida de dicha primera (I1) y dicha segunda (12) señales binarias, y causar la repetición de al menos una segunda fase de inversión de rotación.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por la etapa de detectar una inversión de rotación fallida en relación con la señal binaria (12) correlacionada con la tensión del generador, y del primer frente positivo de la señal binaria (I1) emitida por el sensor biestable (7), después de la activación de una chispa de inversión.

7. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que el generador de tensión comprende un devanado del estator (2) y un rotor de imanes permanentes (1) para proporcionar un campo de excitación magnética, caracterizado porque dicha primera señal binaria (I1) es generada por un sensor magnético biestable (7) conmutado cíclicamente a su primer y segundo estados conductores por el campo magnético del mismo rotor (1).

8. Procedimiento según la reivindicación 7, según el cual el generador de tensión comprende un rotor en forma de taza (1) que tiene una pared periférica (13), caracterizado porque el sensor magnético biestable (7) es conmutado a su primer y segundo estados conductores por flujos magnéticos de polaridades opuestas, a través de aberturas separadas angularmente (8) en la pared periférica (13) del rotor (1).

9. Aparato electrónico para inversión de rotación de un motor de combustión interna que tiene al menos una unidad de cilindro-pistón de dos tiempos (P1, C1; P2, C2), que comprende:

- un circuito de encendido del motor (20, 21);

- un generador de tensión que tiene un rotor de imán permanente (1) y un estator (2) provisto de un devanado (3) para generar una tensión alterna (Vg) para suministrar energía al circuito de encendido (20, 21);

- medios para suministrar señales de fase correlacionadas con la dirección y velocidad de rotación del motor; y

- una unidad de control por microprocesador (15), para controlar las fases de formación de chispa del circuito de encendido (20, 21) y para efectuar una inversión de rotación del motor,

caracterizado por comprender:

- un sensor biestable (7) que tiene primer y segundo estados conductores, siendo dicho sensor biestable (7) activable cíclicamente durante la rotación del motor para la generación de una primera señal binaria (I1) correlacionada con dichos primer y segundo estados conductores;

- un circuito para generar una segunda señal binaria (12) correlacionada con las polaridades de la tensión alterna (Vg) para el circuito de encendido (20, 21);

- comprendiendo la unidad de control por microprocesador (15) entradas de señal alimentadas con dichas primera y segunda señales binarias (I1, 12), estando programada dicha unidad de control (15) para determinar la velocidad y dirección de rotación del motor, y para controlar el encendido (20, 21) del motor durante la rotación hacia delante e inversa, y para reducir la velocidad e invertir la rotación del motor basándose en información obtenida a partir de dichas primera y segunda señales binarias (I1, I2).

10. Aparato según la reivindicación 9, caracterizado porque dicho sensor biestable (7) comprende una sonda magnética activada por el campo magnético del generador de tensión (1, 2).

11. Aparato según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho sensor magnético (7) comprende una sonda Hall biestable.

12. Aparato según la reivindicación 9, caracterizado porque dicha unidad de control por microprocesador (15) está programada para determinar la dirección de rotación del motor en relación con los estados de dicha segunda señal binaria (I2) y en correspondencia con los frentes ascendente y descendente de la primera señal binaria (I1).

13. Aparato según la reivindicación 9, en el que dicho sensor biestable (7) comprende un sensor magnético activado por un flujo magnético del generador de tensión (1, 2), y en el que el rotor (1) del generador de tensión comprende una pared periférica (13) para sostener una pluralidad de imanes polarizados radialmente que tienen polos alternos (N, S) de polaridades opuestas,

caracterizado porque el rotor (1) comprende al menos un primer y un segundo medios de circulación (8) para circulación de flujo hacia el sensor (7) que se pueden alinear con imanes polarizados opuestamente (N, S) separados angularmente sobre la pared periférica (13) del rotor (1).

14. Aparato según la reivindicación 13, caracterizado porque dichos medios de circulación de flujo comprenden aberturas separadas angularmente (8) en la pared periférica (13) del rotor (1).

15. Aparato según la reivindicación 14, caracterizado porque dichas aberturas (8) para el flujo magnético se extienden en la dirección del eje de rotación del rotor (1).

16. Aparato según la reivindicación 13, caracterizado porque dichos primer y segundo medios de circulación de flujo (8) están dispuestos en la pared periférica (13) del rotor (1) en una posición simétrica con respecto al sensor magnético (7), en la condición del punto muerto superior de un pistón (P1, P2) del motor.

17. Aparato según la reivindicación 16, caracterizado porque dichos primer y segundo medios de circulación de flujo (8) están dispuestos en un espacio angular comprendido entre 40º y 60º.

18. Aparato según la reivindicación 9, en el que dicho sensor magnético biestable (7) comprende una entrada y una salida para una señal de control correlacionada con el primer y segundo estados conductores del sensor (7),

caracterizado porque un circuito resistivo (R1) está conectado en derivación entre dichas entrada y salida del sensor (7), y porque la entrada y la salida del sensor (7) están conectadas a una fuente de alimentación de tensión (Vcc) respectivamente a un comparador de tensión (30) para la generación de dicha primera señal binaria (I1), por medio de un único conductor.

19. Aparato según la reivindicación 9, caracterizado porque los ejes de los polos magnéticos (N, S) del estator (2) están colocados de manera que el cruce por cero de la tensión alterna (Vg) suministrada al circuito de encendido (21) corresponde a las posiciones angulares de los polos magnéticos (N, S) del rotor (1), en correspondencia del punto muerto superior de un pistón (P1, P2) de un cilindro (C1, C2) del motor.

20. Aparato según la reivindicación 9, caracterizado por comprender un microcontrolador (25) para la gestión de la entrada y salida interactuando con un usuario, conectado a la unidad de control de encendido (15).

21. Aparato según la reivindicación 20, caracterizado porque dicho microcontrolador (25) está conectado a la unidad de control de encendido (15) por un canal de conexión en serie (S).

22. Aparato según la reivindicación 9, caracterizado porque dicha unidad de control de encendido (15) está programada para generar una chispa para la inversión de la rotación, que tiene un avance comprendido entre 20º y 60º, con respecto al punto muerto superior del motor.

23. Un kit de inversión de rotación para actualizar un motor de combustión interna que tiene al menos una unidad de cilindro-pistón de dos tiempos, que comprende un aparato según una de las reivindicaciones de la 9 a la 22.