MAQUETA DINAMICA QUE SIMULA EL FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE UN AUTOMOVIL.

Maqueta dinámica que simula el funcionamiento del motor de un automóvil.

La presente invención permite, mediante el funcionamiento de ciertos componentes de un motor y la simulación de otros, la reproducción de los principales procesos de los circuitos fundamentales de un motor de automóvil, y en especial los procesos de encendido y de inyección. Se trata de una maqueta orientada al análisis del funcionamiento en tiempo real de un sistema de inyección electrónica en la que se pueden simular distintas condiciones de funcionamiento de un motor de encendido provocado y que permite realizar, con la ayuda de las herramientas adecuadas (osciloscopio, pistola de vacío, pistola estroboscópica, etc.), un análisis detallado de los elementos que lo integran.

Maqueta dinámica que simula el funcionamiento del motor de un automóvil

Sector técnico La presente invención pertenece al ámbito de los dispositivos de carácter educativo, concretamente para la simulación con fines docentes del funcionamiento real de motores de vehículos, y más particularmente de motores térmicos o de combustión.

Técnica anterior

Existen en el mercado algunas empresas que se dedican a la fabricación de este material pero en general son modelos que realizan una simple exposición de los elementos y no permiten "simular" como funcionan. En cualquier caso, los dispositivos existentes no presentan el nivel de funcionamiento de la presente invención, o se restringen a procesos muy concretos que no contemplan o en los que no intervienen todas las variables que la presente invención permite analizar.

De este modo, podemos encontrar ejemplos de invenciones relativamente relacionadas con la presente invención que reivindican dispositivos con diferente objeto. De una parte, dispositivos especialmente orientados al uso docente, y que vinieron a reemplazar o complementar metodologías docentes desfasadas o de utilidad muy limitada, como ilustraciones y similares que representan componentes internos de un motor no visibles directamente. Por ejemplo, los documentos US3990157, US4003140, U84006537 y US4009524, describen "kits" didácticos que comprenden y combinan el uso de medios de instrucción audiovisuales, diagramas esquemáticos que de forma didáctica señalan los componentes implicados en el proceso concreto (cada uno de los documentos mencionados, del mismo inventor y del mismo titular, se refiere a un evento o proceso concreto y no al conjunto integral de un motor completo) , y un set de piezas magnéticas que pueden ser manipuladas por el alumno con objeto de evaluar su capacidad para identificar elementos y ubicarlos correctamente. En ninguno de estos casos, el alumno observa el funcionamiento de un motor en vivo.

Una aproximación más realista o de orientación más práctica que teórica es ejemplificada por el documento US257034, que data de los años 20, que describe un modelo para la representación del funcionamiento de un motor a vapor; o el documento U82269035, de los años 40, que describe un motor de combustión interna para uso docente que permite la visualización, tras la retirada de elementos externos, de componente internos en funcionamiento. En la misma línea, pero más recientes, los documentos US3698370 y JP2004177619 describen motores que permiten la visualización directa de su funcionamiento mediante el empleo de cubiertas transparentes. No obstante, dichos dispositivos no proveen los medios que la presente invención comprende para la modificación de variables y el análisis de las mismas sobre el funcionamiento integral de un motor.

En otro orden se sitúan, por ejemplo, los dispositivos descritos en los documentos US3694934 y ES2149106, que sí permiten en principio la intervención, en la medida en que son •

dispositivos configurables, en las condiciones de funcionamiento pero que se refieren a procesos' concretos y no abarcan el funcionamiento integral de un motor completo. Por último, mencionar los dispositivos descritos por los documentos US2771243 y US000001273H, que si toman en consideración un motor en su conjunto y que permiten la.

intervención del sujeto en el funcionamiento del mismo. No obstante, el documento US2771243 , . . permite lo anterior pero desde un punto de vista matemático, mediante simulacione~ computerizadas, pero sin hacer uso de un motor físico real. En lo que respecta al documente US000001273H, el dispositivo descrito está destinado a un uso más especializado y concreto que el de la invención objeto de la presente solicitud de patente, y asimismo responde a Ullé orientación ligeramente diferente: fundamentalmente permite la introducción en el sistema (motor) de fallos eléctricos no observables, a detectar por el técnico en instrucción mediante el empleo de un equipo de diagnóstico que permite evaluar diferentes variables del sistema. La diferencia esencial con la presente invención consiste en que la misma permite visualizar el funcionamiento integral del motor así como el efecto que tiene sobre el mismo la modificación de una o varias variables (que no necesariamente derivan en fallos) , lo que contrasta con la detección de fallos en el funcionamiento de un motor mediante el diagnóstico de síntomas no observables a simple vista (el funcionamiento interno del motor no es asequible al usuario) .

En última instancia, se considera oportuno mencionar los documentos ES21491 O1B1 Y US7013250B2.

El primero de ellos (ES2149101B) hace referencia a un simulador didáctico de motores alternativos de combustión interna, pero, a diferencia de la presente invención, sólo hace referencia a los elementos activos del motor, concretamente a su equilibrado. Entendiendo por elementos activos cigüeñal, biela y pistón, esta configuración sólo permite analizar el equilibrado de dichos elementos, no considerando ningún elemento de gestión del motor relacionado con la alimentación de combustible, la alimentación de aire o el encendido, elementos todos ellos 4

contemplados en la presente invención, que permite la simulación y análisis de estos sistemas mediante la incorporación en la maqueta de elementos de control que permiten reproducir las condiciones de funcionamiento del motor en lo referente a régimen de funcionamiento, temperatura de aire de admisión, temperatura de motor, grado de admisión, posición de la mariposa, etc., aspectos en ningún caso contemplados o analizados en la invención objeto del documento ES21491 O l B l.

En lo que respecta al documento US7013250B2, Simulator lor automatic vehicle transmission controllers, éste hace referencia sólo y exclusivamente al sistema de transmisión automática de los vehículos (ie. Caja de cambios automática) . La figura 3 de dicho documento representa el esquema de dicha transmisión, en ningún caso vinculado a un motor de combustión interna alternativo, ni en su configuración mecánica ni en su funcionamiento. Por otra parte, el proceso de simulación de la invención objeto de dicho documento se basa en el modelad ( matemático del funcionamiento de dicho mecanismo de transmisión, a diferencia de lo que ocurre en la presente invención, en la que, además de referirse a un objeto completamente diferente, la simulación se basa en la reproducción real de las condiciones de funcionamiento.

La presente invención ofrece la posibilidad de atender y simular el funcionamiento integral, más concretamente la gestión (encendido, consumo, corte de inyección en desaceleración, ... ) de un motor completo aunque con un diseño simplificado que facilita su uso didáctico, permitiendo la visualización, modificación y análisis en tiempo real de procesos internos no accesibles o visibles en un motor real.

Divulgación de la invención La presente invención permite, mediante el funcionamiento de ciertos componentes de un motor y la simulación de otros, la reproducción de los principales procesos de los circuitos fundamentales de un motor de automóvil, y en especial los procesos de encendido y de inyección.

Las condiciones operativas de un motor de combustión interna alternativa (MCIA) pueden ser tan distintas que una de las dificultades que, históricamente, han presentado los sistemas de alimentación o inyección ha sido la adaptación a estas situaciones que pueden presentar en su funcionamiento.

Actualmente, los motores de encendido provocado (MEP) están equipados con sistemas que gestionan electrónicamente el sistema de alimentación de combustible, adaptando la mezcla aire-combustible a cada uno de los distintos requerimientos de mezcla. Si bien los sistemas de gestión electrónica del sistema de inyección no son recientes, en los últimos años éstos han sido determinantes en la evolución de los MEP, por causas tan importantes como el ahorro energético y la reducción de emisiones de gases contaminantes.

Básicamente un sistema de inyección de combustible es el que dispone de los elementos necesarios para realizar el control y la regulación del sistema de alimentación de combustible, para lo cual dispone de una serie de captadores o sensores que informan a una unidad electrónica de control (UEC) de las distintas variables para que una vez procesadas por dicha unidad, se determine la cantidad de combustible que debe aportar, mediante la determinación del tiempo . .

que deben estar las válvulas de los inyectores abiertas. Son muchas las variables que pueden ser .. ·.: analizadas, cuanto mayor sea su número, de mayor calidad será la mezcla de combustible···:· preparada.... [Seguir leyendo]

1. Maqueta dinámica que simula el funcionamiento del motor de un automóvil caracterizada porque comprende los siguientes elementos con objeto de analizar el funcionamiento en tiempo real de un sistema de inyección electrónica en la que se pueden simular distintas condiciones de funcionamiento de un motor de encendido provocado:

a. Sistema de encendido (1)

b. Sistema de transmisión, que comprende a su vez:

1. Volante de inercia y captador inductivo de régimen y punto de muerto (5

. Motor eléctrico (22)

111. Distribuidor (23)

c. Sistema de alimentación o inyección, que comprende a su vez:

1. Inyectores (8)

11. Circuito de alimentación de combustible (24)

111. Filtro de combustible (25)

IV. Bomba de combustible (26)

v. Retorno de combustible (27) V1. Depósito de combustible (28)

d. Unidad Electrónica de Control (UEC) (10)

e. Panel de control (9) , que comprende a su vez:

i. Sensores de posición de la mariposa del acelerador (15)

11. Indicador de revoluciones (16)

111. Simulador de temperatura del motor con potenciómetro graduado e indicador (17)

iv. Interruptor general (18)

v. Temporizador (19)

VI. Simulador de depresión en el colector con potenciómetro graduado e indicador (20) VIL Simulador de temperatura de admisión con potenciómetro graduado e indicador (21)

f. Válvula adicional de aire (2)

g. Captador de presión de admisión (3)

h. Sensor de picado (4)

i. Sensor de temperatura de admisión (6)

J. Sensor de temperatura de motor (7)

k. Sensor de monóxido de carbono (11)

1. Regulador de régimen del motor (12)

m. Testigo de inyección (13)

n. Probetas para medición de consumo (14)

2. Uso de una maqueta dinámica que simula el funcionamiento del motor de un automóvil según la reivindicación anterior para la determinación del régimen del motor, para 10 que se analiza, mediante un osciloscopio, la señal alterna generada por el captador inductivo asociado al volante de inercia (5) , fruto de la transformación de las señales generadas po.r: el volante de inercia que informan a la UEC (10) de la posición de los pistones.

3. Uso de una maqueta dinámica que simula el funcionamiento del motor de un automóvil según la reivindicación 1 para la determinación del tiempo y adelanto de inyección ¡¡ partir de las señales de régimen y punto muerto y de la señal de los inyectores, en funciÓlJ de las condiciones de funcionamiento establecidas mediante los simuladores existentes en el panel de control (17, 20, 21) .

4. Uso de una maqueta dinámica que simula el funcionamiento del motor de un automóiil según la reivindicación 1 para la determinación del tiempo de cierre del primario y ~} . adelanto de encendido, a partir de la señal de régimen y punto muerto y de la señal de encendido, en función de las condiciones de funcionamiento establecidas mediant'" In<: simuladores existentes en el panel de control (17, 20, 21) .

5. Uso de una maqueta dinámica que simula el funcionamiento del motor de un automóvil.: según la reivindicación 1 para la determinación del consumo de combustible, en funcion de las condiciones de funcionamiento establecidas mediante los simuladores existentes en el panel de control (17, 20, 21) .

6. Uso de una maqueta dinámica que simula el funcionamiento del motor de un automóvil según la reivindicación 1 para el análisis de la variación del avance de encendido (AE) , en función de la depresión en el colector de admisión (20) , a partir de simulaciones mediante el uso de un potenciómetro graduado integrado en el simulador de depresión en el colector (20) a distintos regímenes de motor.

7. Uso de una maqueta dinámica que simula el funcionamiento del motor de un automóvil según la reivindicación 1 para el análisis de la variación del avance de encendido (AE) y de la variación del tiempo de saturación del circuito primario de la bobina de encendido (DWELL) , en función de la depresión en el colector de admisión (20) , a partir de

simulaciones mediante el uso de un potenciómetro graduado integrado en el simulador de depresión en el colector (20) a distintos regímenes de motor.

Figura 1

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Figura 2

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Figura 3

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Figura 4

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Figura 7

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Figura 9

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Figura 11

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Figura 12

Figura 13

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E el..... 1000 4, 3 6 8, 8 12, 8 19, 3 8, 8 8, 6

2000 14, 8 14, 9 17, 5 25, 3 35, 4 35, 8 25, 1

3000 20, 3 23, 9 27, 5 37, 9 62, 5 54, 4 59, 1

4000 34, 5 16, 2 18, 3 32, 1 48, 2 54, 4 52, 8

5000 19, 6 18, 9 19, 2 34, 1 48, 1 54, 6 55, 5

5500 19, 2 20, 1 30, 4 34, 1 55, 3 55, 8 20, 5

Figura 14

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65 60

(%) 35 30

----_ ..L 5000

B

Figura 15