IT201800006592A1

IT201800006592A1 - Motore ad accensione comandata con stabilita’ di funzionamento e consumo specifico migliorati e metodo di alimentazione di detto motore

Info

Publication number: IT201800006592A1
Application number: IT102018000006592A
Authority: IT
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2019-12-22
Also published as: WO2019244075A1; EP3810909A1

Description

TITOLO

MOTORE AD ACCENSIONE COMANDATA CON STABILITA’ DI FUNZIONAMENTO E CONSUMO SPECIFICO MIGLIORATI E METODO DI ALIMENTAZIONE DI DETTO MOTORE

DESCRIZIONE

[0001] La presente invenzione riguarda un motore ad accensione comandata ed un metodo di alimentazione di tale motore.

[0002] Le crescenti preoccupazioni sull'esaurimento dei combustibili e sulle questioni ambientali hanno spinto a cercare nuove tecnologie per aumentare il risparmio di combustibile e ridurre le emissioni di CO2 e le emissioni inquinanti, salvaguardando al tempo stesso le prestazioni del motore. Le case automobilistiche si stanno orientando verso l'iniezione diretta anche per i motori ad accensione comandata. I motori con sistemi a iniezione diretta di benzina (GDI- Gasoline Direct Injection) consentono di ottenere una maggiore efficienza ed un maggiore livello di potenza rispetto ai motori con sistemi di iniezione indiretta (PFI - Port Fuel Injection). L'iniezione del combustibile direttamente nel cilindro aumenta il potere antidetonante e l'efficienza volumetrica grazie al migliore raffreddamento dell'aria dovuto all'evaporazione del combustibile. La quantità di combustibile può essere controllata in modo più accurato con conseguente migliore funzionamento del motore in condizioni di carico parziale e durante il funzionamento dinamico. L’inconveniente principale della tecnologia GDI è rappresentato dall'aumento delle emissioni di HC, CO e di particelle a causa del breve tempo disponibile per l'evaporazione del combustibile e per la formazione della miscela, nonché a causa dell’impingement del combustibile sulla testa del pistone e sulla parete del cilindro. Una combustione magra stratificata può ridurre le emissioni di idrocarburi incombusti nella partenza a freddo e le emissioni di CO2, ma la stabilità del motore peggiora. Le variazioni Cycle to Cycle (CCV-Cycle to Cycle Variations), svolgono un ruolo importante per le prestazioni del motore. Le instabilità operative causano, infatti, vibrazioni e rumore del motore che riducono la potenza erogata. D'altra parte, la riduzione del CCV determina un aumento di potenza erogata a parità di consumo di combustibile.

Diverse fonti agiscono sul CCV in un motore ad accensione comandata. In particolare, l'intensità della turbolenza del campo di flusso nel cilindro, le variazioni nel rapporto aria-combustibile, la quantità di gas di scarico residui o ricircolati nel cilindro, la disomogeneità spaziale della composizione della miscela specialmente in prossimità della candela, le caratteristiche di scarica della scintilla e la propagazione del fronte di fiamma svolgono un ruolo importante nel peggioramento del CCV. L'aumento della velocità di combustione si traduce in una riduzione del coefficiente di variazione della pressione effettiva media indicato (IMEP CoV – Indicated Mean Effective Pressure Coefficient of Variation) .

[0003] Uno scopo generale della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un motore ad accensione comandata che consenta di risolvere od ovviare almeno in parte agli inconvenienti della tecnica sopra discussi con riferimento ai motori ad accensione comandata con sistemi GDI della tecnica nota.

[0004] Uno scopo particolare della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un motore ad accensione comandata caratterizzato da una migliore stabilità di funzionamento e da un ridotto consumo specifico di carburante rispetto ai motori ad accensione comandata con sistemi GDI della tecnica nota sopra descritti.

[0005] Questi ed altri scopi vengono conseguiti mediante un motore ad accensione comandata così come definito nella rivendicazione 1 nella sua forma più generale, e nelle rivendicazioni da questa dipendenti in alcune forme di esecuzione particolari.

[0006] Forma oggetto della presente invenzione anche un metodo di alimentazione di un motore ad accensione comandata come definito nella rivendicazione 8.

[0007] Un più completo apprezzamento delle forme attuative dell’invenzione ed i relativi vantaggi associati risulterà dalla seguente illustrazione di dettaglio, da considerarsi in connessione con i disegni allegati in cui:

Figura 1 illustra una vista in sezione assonometrica di una parte di un motore ad accensione comandata in accordo ad una forma di realizzazione della presente invenzione;

Figura 2 illustra una vista assonometrica quasi piana dal basso della testata del motore di figura1;

Figura 3 illustra una vista in cui sono mostrate schematicamente alcune caratteristiche geometriche relative all’iniezione di gas nel motore di figura 1; Figura 4 illustra una vista in cui è mostrato un grafico che rappresenta schematicamente l’andamento della pressione in una camera di combustione del motore di figura 1 in funzione dell’angolo di manovella in due cicli motore successivi del motore.

[0008] La seguente descrizione di uno o più modi realizzativi dell’invenzione si riferisce ai disegni allegati. Gli stessi riferimenti numerici nei disegni identificano elementi uguali o similari. I disegni non sono necessariamente rappresentati in scala. Inoltre, la seguente descrizione di dettaglio non deve considerarsi limitante dell’invenzione stessa. Lo scopo dell’invenzione è definito dalle rivendicazioni allegate. I particolari tecnici, le strutture o le caratteristiche delle soluzioni di seguito descritte possono essere combinate tra loro in qualsiasi maniera a meno che non sia indicato esplicitamente che alcune caratteristiche o soluzioni sono fra loro alternative o non sia evidente dalla descrizione che segue che due o più caratteristiche o forme di realizzazione sono fra loro incompatibili.

[0009] Nella seguente descrizione, a meno che non sia indicato diversamente, il termine “radiale” o termini simili sono da intendersi riferiti all’asse centrale X1 del cilindro 10 (l’asse X1 ed il cilindro 10 saranno descritti più avanti). In altre parole, il termine “radiale” è riferito ad una circonferenza giacente su un piano ortogonale all’asse X1 ed avente il centro su tale asse X1.

[0010] Facendo inizialmente riferimento alla figura 1, un motore ad accensione comandata in accordo ad una forma di realizzazione preferita è stato generalmente indicato con il numero di riferimento 1. Il motore 1 comprende un cilindro 10 avente un asse centrale X1 di cilindro, una testata 11 ed un pistone 20 mobile lungo l'asse centrale X1. La testata 11 presenta almeno una valvola di aspirazione 12 ed almeno una valvola di scarico 13, e più preferibilmente due valvole di aspirazione 12 e due valvole di scarico 13. Preferibilmente le valvole 12, 13 sono delle valvole a fungo. Una camera di combustione 30 è adatta ad essere definita tra la testata 11 e il pistone 20. Il motore 1 comprende un iniettore per iniezione indiretta 40 disposto per iniettare un carburante 41 in modalità iniezione indiretta. In altre parole l’iniettore 40 è disposto in modo da iniettare il carburante 41 in un condotto di alimentazione 42, o condotto di aspirazione 42, a monte del cilindro 10. In accordo ad una forma di realizzazione l’iniettore 40 inietta esclusivamente il carburante 41, preferibilmente sotto forma di spray.

[0011] In accordo ad una forma di realizzazione il motore 1 comprende inoltre almeno un’apertura 51 per l’iniezione diretta di gas che è disposta per iniettare un gas 52 in modalità iniezione diretta. In altre parole l’almeno un’apertura 51 è configurata per iniettare il gas 52 direttamente nella camera di combustione 30. In accordo ad una forma di realizzazione preferita il gas 52 iniettato attraverso l’almeno un’apertura 51 è aria 52. Tuttavia, come si comprenderà meglio nel prosieguo, in generale il gas 52 può comprendere un qualsiasi gas non combustibile o sostanzialmente non combustibile, quale ad esempio il gas di scarico prodotto a seguito della combustione che avviene all’interno del cilindro 10 durante il funzionamento del motore 1. Pertanto resta inteso che quando nel prosieguo si farà riferimento all’aria 52 per descrivere la struttura e/o il funzionamento del motore 1 e di sue parti analoghe considerazioni saranno valide in generale anche per un gas 52 diverso dall’aria.

Nell’esempio l’almeno un’apertura 51 è almeno un’apertura per l’iniezione diretta d’aria che è disposta per iniettare aria 52 in modalità iniezione diretta. Nel prosieguo ci si riferirà all’apertura 51 solamente come un’apertura per l’iniezione diretta d’aria ma resta inteso che in generale, come sarà chiarito meglio anche più avanti, attraverso l’apertura 51 potrà essere iniettato anche un gas diverso dall’aria. Nell’esempio, il motore 1 comprende non limitativamente una sola apertura 51. Tuttavia, in accordo ad una forma di realizzazione alternativa, il motore 1 può comprendere una pluralità di aperture 51. In accordo ad una forma di realizzazione il carburante 41 è benzina 41. Nell’esempio il motore 1 è un motore monocilindrico a quattro tempi avente una cilindrata di 250cm<3>, un diametro del cilindro 10 pari a 72mm, una corsa del pistone 20 pari a 60mm, una coppia massima pari a 20Nm a 5500 giri/min, una potenza massima pari a 16kW a 8000 giri/min e un rapporto di compressione 11.5:1. Si osservi tuttavia che gli insegnamenti della presente descrizione non sono limitati ad un motore siffatto ma sono in generale applicabili ad un qualsiasi motore ad accensione comandata, ed in particolar modo è applicabile anche a motori a due tempi ed a motori aventi un qualsivoglia numero di cilindri. Convenientemente l'apertura 51 per l’iniezione diretta d’aria è configurata per iniettare l'aria 52 nella periferia radiale (indicata dalla freccia F1 in figura 2) della camera di combustione 30. È da notarsi che in accordo ad una forma di realizzazione preferita attraverso l’apertura 51 viene iniettata solamente aria 52.

[0012] In particolare con il termine “periferia radiale” si intende una porzione anulare della camera di combustione 30 situata in prossimità della parete laterale radialmente interna 10A del cilindro 10. La parete 10A è opposta ad una parete laterale radialmente esterna 10B del cilindro 10. Preferibilmente la periferia radiale F1 ha un diametro esterno pari al diametro della parete laterale 10A del cilindro 10, un diametro interno pari a circa la metà del diametro della parete 10A ed un’altezza pari alla distanza tra il pistone 20 e la testata 11. Si osservi che il fatto di iniettare l’aria 52 nella suddetta periferia radiale F1 consente una stratificazione della carica tale per cui l’aria 52 iniettata attraverso l’apertura 51 concentra e mantiene la carica di carburante 41 iniettato tramite l’iniettore 40 e di aria proveniente dal condotto di alimentazione 42 nella parte centrale della camera di combustione 30 in prossimità della candela 60. In altre parole, il vortice di aria che l’aria iniettata 52 crea nel cilindro 10, concentra verso l’asse centrale X1 la carica di aria e carburante 41 proveniente dal condotto di alimentazione 42 durante la fase di compressione. Ciò consente vantaggiosamente sia di ridurre il consumo specifico di carburante sia di migliorare la stabilità del funzionamento del motore 1. Infatti, grazie alla stratificazione della carica ottenuta nel modo sopra descritto, rispetto ad un sistema GDI tradizionale, si ha una riduzione del consumo specifico grazie a:

- minori perdite per scambi termici con le pareti del cilindro 10,

- ridotta perdita del lavoro negativo del ciclo di pompaggio;

- rapporto di compressione più alto, che può essere adottato grazie al raffreddamento della carica dovuta all’iniezione di aria, che permette di ottenere un rendimento maggiore;

- possibilità di utilizzare combustibile con numero di ottano più basso;

- aumento del coefficiente di riempimento;

Inoltre, per quanto riguarda la stabilità di funzionamento, grazie alla suddetta stratificazione della carica, è possibile ottenere un maggior controllo e stabilità della combustione in quanto si evita l’impatto (“impingement”) del carburante sulle pareti del cilindro consentendo in tal modo di evitare accensioni scorrette del carburante causate da problemi di formazione di depositi sulle pareti del cilindro.

[0013] In accordo ad una forma di realizzazione preferita l’almeno un’apertura 51 è configurata per iniettare l'aria 52 verso il pistone 20. All’almeno un’apertura 51 è associato un asse P1 di iniezione corrispondente ad una direzione prevalente di iniezione dell’aria 52 iniettabile attraverso l’almeno un’apertura 51. Inoltre è definita una prima direzione Q1 che giace su un piano K1 perpendicolare all'asse centrale X1. La prima direzione Q1 collega il baricentro geometrico 53 dell’almeno un’apertura 51 per l’iniezione diretta d’aria proiettata sul piano K1 e l'asse centrale X1 del cilindro. Il baricentro geometrico dell’almeno un’apertura 51 proiettata sul piano K1 corrisponde in pratica al baricentro geometrico del bordo dell’almeno un’apertura 51 proiettato sul piano K1. Si osservi che l’asse P1 è un asse passante per il baricentro geometrico dell’almeno un’apertura 51. Il bordo dell’apertura 51 è tipicamente una linea chiusa. Ad esempio, poiché l’apertura 51 è preferibilmente un foro circolare, il relativo bordo sarà preferibilmente un foro circolare. In altre parole, nel caso in cui sia prevista una sola apertura 51, la prima direzione Q1 collega il baricentro geometrico 53 dell’apertura 51 per l’iniezione diretta d’aria proiettata sul piano K1 (vale a dire il baricentro geometrico del bordo dell’apertura 51 proiettato sul piano K1) e l'asse centrale X1 del cilindro. Nel caso in cui sia prevista invece una pluralità di aperture 51, la direzione Q1 collega il baricentro geometrico delle varie aperture 51 (vale a dire il baricentro geometrico dei bordi delle aperture 51 proiettati sul piano K1), e l'asse centrale X1 del cilindro. Si osservi che per baricentro geometrico del bordo dell’almeno una apertura 51 proiettato sul piano K1 si intende, definito un sistema di assi cartesiani sul piano K1, un punto le cui coordinate sono date dalla media aritmetica delle coordinate di ciascun punto del bordo dell’apertura 51 proiettato sul piano K1. Oltre alla direzione Q1 è anche definita una seconda direzione Q2 che corrisponde alla proiezione ortogonale dell'asse P1 sul suddetto piano K1. Un primo angolo A1 è definito tra la prima direzione Q1 e la seconda direzione Q2. Un secondo angolo A2 è definito tra la seconda direzione Q2 e l'asse P1 dell’apertura 51. Il primo angolo A1 è un angolo compreso tra circa 60° e circa 90°. Il secondo angolo A2 è un angolo compreso tra circa 45° e circa 90°.

[0014] In accordo ad una forma di realizzazione preferita l'apertura 51 per l’iniezione diretta d’aria è disposta in modo da iniettare l'aria 52 tangenzialmente al cilindro 10. A questo proposito si osservi che il termine “tangenzialmente” è da intendersi secondo una direzione tangente o sostanzialmente tangente ad una circonferenza giacente sul piano K1 ed avente il rispettivo centro sull’asse X1. In altre parole, quando l’aria 52 viene iniettata tangenzialmente al cilindro 10 l’angolo A1 è pari a 90° o circa 90° mentre l’angolo A2 è pari a 0° o circa 0°.

[0015] In accordo ad una forma di realizzazione preferita del motore 1, la suddetta candela 60 è preferibilmente disposta centralmente o sostanzialmente centralmente rispetto alla testata 11.

[0016] In accordo ad una forma di realizzazione preferita, il motore 1 comprende un iniettore 70 per l’iniezione diretta di gas che comprende l’almeno un’apertura 51 per l’iniezione diretta d’aria.

[0017] In accordo ad una forma di realizzazione alternativa (non rappresentata), anziché prevedere l’iniettore 70, l'almeno un’apertura 51 per l’iniezione diretta d’aria può essere formata direttamente nella testata 11. In tal caso anche un opportuno condotto per l’immissione dell’aria è preferibilmente previsto all’interno della testata 11.

[0018] Con riferimento alla figura 1, in accordo ad una forma di realizzazione il motore 1 comprende un serbatoio di stoccaggio 80 per l'aria 52 ed un compressore 90 che è operativamente connesso al serbatoio 80. Il serbatoio 80 ed il compressore 90 sono rappresentati schematicamente in figura 1 tramite dei rettangoli. Il compressore 90 è selettivamente attivabile per immettere l'aria 52 compressa all'interno del serbatoio di stoccaggio 80. Una valvola 71 è interposta fra il serbatoio 80 e l'apertura 51. Preferibilmente la valvola 71 è associata all'iniettore 70. La valvola 71 è comandabile, preferibilmente elettronicamente, in modo tale da mettere selettivamente in comunicazione il serbatoio 80 con l'apertura 51 e quindi con la camera di combustione 30. In pratica, quando l'aria 52 deve essere iniettata nella camera di combustione 30, la valvola 71 si apre in modo tale che l'aria compressa stoccata nel serbatoio 80 possa essere immessa nella camera di combustione 30 tramite l'apertura 51.

[0019] Sulla base della struttura del motore 1 sopra descritta è stato in pratica descritto anche un metodo di alimentazione del motore 1. Il metodo di alimentazione comprende:

a) una fase di iniettare, preferibilmente in forma di spray, il carburante 41 in modalità iniezione indiretta; e

b) un fase di iniettare l’aria 52 in modalità iniezione diretta tramite l’almeno un’apertura 51 per l’iniezione diretta d’aria.

Nella fase a) l'iniezione del carburante 41 è effettuata nel condotto di alimentazione 42 a monte del cilindro 10. Nella fase b) l'iniezione dell'aria 52 è effettuata direttamente nella camera di combustione 30 del cilindro 10.

La fase b) comprende in particolare:

b1) un'operazione di iniettare l’aria 52 nella periferia radiale della camera di combustione 30.

[0020] In accordo ad una forma di realizzazione la suddetta fase a) comprende iniettare esclusivamente il carburante 41 tramite l’iniettore 40. Chiaramente il carburante 41 iniettato tramite l’iniettore 40 si miscelerà con l’aria d’aspirazione proveniente dal condotto di alimentazione 42.

[0021] In accordo ad una forma di realizzazione, la suddetta fase b) comprende iniettare esclusivamente l’aria 52. In altre parole, in tal caso viene iniettata solamente l’aria 52 attraverso l'apertura 51.

[0022] In accordo ad una forma di realizzazione, l’operazione b1) comprende iniettare l’aria verso il pistone 20 secondo la direzione P1, in cui il primo angolo A1 è un angolo compreso tra circa 60° e circa 90° e in cui il secondo angolo A2 è un angolo compreso tra circa 45° e circa 90°.

[0023] In accordo ad una forma di realizzazione l’operazione b1) comprende iniettare l'aria tangenzialmente al cilindro 10. Detta aria 52 essendo iniettata durante la fase di compressione, ossia quando il pistone 20 muove verso la testata 11.

[0024] In accordo ad una forma di realizzazione il metodo comprende:

c) una fase di terminare l'iniezione dell’aria 52 della suddetta fase b) prima che venga prodotta una scintilla dalla candela 60.

[0025] In accordo ad una forma di realizzazione la fase c) comprende terminare l'iniezione dell’aria 52 al più tardi 1ms prima che venga prodotta la scintilla dalla candela 60.

[0026] In accordo ad una forma di realizzazione la fase b) comprende iniettare l'aria 52 ad una pressione di iniezione Pi uguale o maggiore di 3,5 bar.

[0027] In accordo ad una forma di realizzazione l'aria 52 iniettata nella fase b) è circa il 2% -3% in volume dell'aria di aspirazione aspirata (in condizioni di funzionamento standard) attraverso il condotto di aspirazione 42 del motore 1.

[0028] Con riferimento alla figura 4, in tale figura è illustrato un grafico che mostra in modo schematico l’andamento della pressione PC all’interno della camera di combustione 30 al variare dell’angolo CAD di manovella durante due cicli motore C1, C2 del motore 1 immediatamente successivi fra loro, dove con l’espressione “ciclo motore” si intende il complesso delle trasformazioni subite dalla miscela di aria e carburante all'interno del cilindro 10 che si ripete ciclicamente durante il funzionamento del motore 1. In altre parole un ciclo motore è costituito dalle fasi di aspirazione, compressione, scoppio-espansione e scarico. Nel grafico di figura 4 sono stati indicati anche la pressione Pi di iniezione dell’aria iniettata tramite l’apertura 51 e gli angoli di manovella TDC corrispondenti al punto morto superiore nei cicli motore C1 e C2.

[0029] Sempre con riferimento alla figura 4, in accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa il metodo di alimentazione comprende:

a1) una fase di spillare gas di scarico 52 dalla camera di combustione 30 durante la fase di espansione EF1 relativa ad un primo ciclo motore C1. In particolare tale fase di spillare gas di scarico 52 inizia quando la pressione Pc nella camera di combustione 30 raggiunge una pressione predeterminata P1-1 di inizio spillamento che è maggiore della pressione di iniezione Pi del gas di scarico 52 da iniettare tramite l’apertura 51.

Inoltre successivamente alla fase a1) il metodo di alimentazione comprende: a2) una fase di immagazzinare il gas di scarico 52 spillato nella suddetta fase a1) all’interno del serbatoio di stoccaggio 80 operativamente connesso all’apertura 51 fino a quando la pressione Pc nella camera di combustione 30 raggiunge una pressione predeterminata P1-2 di fine spillamento che è inferiore alla pressione predeterminata P1-1 di inizio spillamento ed è maggiore o uguale alla pressione di iniezione Pi.

In pratica, in accordo ad una forma di realizzazione, quando la pressione Pc nella camera di combustione 30 raggiunge la pressione P1-1 di inizio spillamento, la valvola 71 si apre consentendo la comunicazione fra la camera di combustione 30 ed il serbatoio di stoccaggio 80 e quindi la pressurizzazione del serbatoio 80 stesso fino a quando la pressione Pc nella camera di combustione 30 raggiunge la pressione P1-2 di fine spillamento, raggiunta la quale la valvola 71 si chiude impedendo la comunicazione fra la camera di combustione 30 ed il serbatoio 80.

[0030] Successivamente alle fasi a1) e a2) la suddetta fase b) comprende iniettare nella camera di combustione 30, durante la fase di compressione CF2 relativa ad un secondo ciclo motore C2 successivo al primo ciclo motore C1, il gas di scarico 52 immagazzinato nel serbatoio di stoccaggio 80 durante la fase a2). Nell’esempio il secondo ciclo motore C2 è un ciclo motore immediatamente successivo al ciclo motore C1. Tuttavia si osservi che in generale il gas di scarico 52 immagazzinato nel serbatoio di stoccaggio 80 durante la fase a2) può essere iniettato nella camera di combustione 30 anche a distanza di diversi cicli motore rispetto al ciclo C1. La suddetta fase b) inizia quando la pressione Pc nella camera di combustione 30 raggiunge una pressione predeterminata P<2-1 >di inizio iniezione che è inferiore alla pressione di iniezione Pi del gas di scarico 52 e termina quando la pressione Pc nella camera di combustione 30 raggiunge una pressione predeterminata P2-2 di fine iniezione che è maggiore della pressione predeterminata P2-1 di inizio iniezione ed è minore o uguale alla pressione di iniezione Pi del del gas di scarico 52.

In pratica, in accordo ad una forma di realizzazione, quando nel secondo ciclo motore C2 la pressione Pc nella camera di combustione 30 raggiunge la pressione P2-1 di inizio iniezione, la valvola 71 si apre consentendo la comunicazione fra la camera di combustione 30 ed il serbatoio di stoccaggio 80 e quindi l’iniezione del gas di scarico 52nella camera di combustione 30 attraverso l’apertura 51 fino al raggiungimento della pressione P2-2 di fine iniezione. Raggiunta tale pressione P2-2 la valvola 71 si chiude impedendo la comunicazione fra la camera di combustione 30 ed il serbatoio 80.

[0031] Si descrive ora una forma di realizzazione alternativa del metodo di alimentazione sopra descritto. Tale forma di realizzazione alternativa è attuabile in particolare nel caso in cui il motore 1 sia un motore pluricilindrico. Nella descrizione che segue gli stessi riferimenti numerici impiegati in precedenza per descrivere i vari elementi del motore 1 saranno utilizzati per descrivere corrispondenti elementi del motore pluricilindrico. In particolare i vari cilindri di tale motore saranno indicati con lo stesso numero di riferimento 10. Si osservi inoltre che nella descrizione che segue della forma di realizzazione alternativa del metodo di alimentazione, i cicli C1 e C2 in figura 4 sono da intendersi riferiti a due cilindri 10 differenti del motore 1 anziché ad uno stesso cilindro del motore.

[0032] Tale forma di realizzazione alternativa del metodo di alimentazione comprende in alternativa alla fase a1):

- a1*) una fase di spillare gas di scarico 52 dalla camera di combustione 30 di un primo cilindro 10 del motore 1 durante la fase di espansione EF1 relativa ad un primo ciclo motore C1 associato al primo cilindro 10. In particolare tale fase di spillare gas di scarico 52 inizia quando la pressione Pc nella camera di combustione 30 del primo cilindro 10 raggiunge una pressione predeterminata P1-1 di inizio spillamento che è maggiore della pressione di iniezione Pi del gas di scarico 52 da iniettare tramite l’almeno un’apertura 51 associata ad un secondo cilindro 10 del motore.

Inoltre successivamente alla fase a1*) il metodo di alimentazione comprende in alternativa della fase a2):

- a2*) una fase di immagazzinare il gas di scarico 52 spillato nella suddetta fase a1*) all’interno del serbatoio di stoccaggio 80 operativamente connesso all’almeno un’apertura 51 del primo cilindro 10 fino a quando la pressione Pc nella camera di combustione 30 del primo cilindro 10 raggiunge una pressione predeterminata P1-2 di fine spillamento che è inferiore alla pressione predeterminata P1-1 di inizio spillamento ed è maggiore o uguale alla pressione di iniezione Pi del gas di scarico 52 da iniettare tramite l’almeno un’apertura 51 associata al secondo cilindro 10 del motore.

In accordo alla suddetta forma di realizzazione alternativa del metodo di alimentazione, la fase b) inizia quando la pressione Pc nella camera di combustione 30 del secondo cilindro 10 raggiunge una pressione predeterminata P2-1 di inizio iniezione che è inferiore alla pressione di iniezione Pi del gas di scarico 52 da iniettare tramite l’almeno un’apertura 51 associata al secondo cilindro 10 e termina quando la pressione Pc nella camera di combustione 30 del secondo cilindro 10 raggiunge una pressione predeterminata P2-2 di fine iniezione che è maggiore della pressione predeterminata P2-1 di inizio iniezione ed è minore o uguale alla pressione di iniezione Pi del gas di scarico 52 da iniettare tramite l’almeno un’apertura 51 associata al secondo cilindro 10 .

In pratica, in accordo ad una forma di realizzazione, quando la pressione Pc nella camera di combustione 30 del primo cilindro 10 raggiunge la pressione P1-1 di inizio spillamento, la valvola 71 associata al primo cilindro 10 si apre consentendo la comunicazione fra la camera di combustione 30 ed il serbatoio di stoccaggio 80 e quindi la pressurizzazione del serbatoio 80 stesso fino a quando la pressione Pc nella camera di combustione 30 del primo cilindro 10 raggiunge la pressione P1-2 di fine spillamento, raggiunta la quale la valvola 71 associata al primo cilindro 10 si chiude impedendo la comunicazione fra la camera di combustione 30 ed il serbatoio 80.

[0033] Successivamente alle fasi a1*) e a2*) la suddetta fase b) comprende iniettare nella camera di combustione 30 del secondo cilindro 10 del motore, durante la fase di compressione CF2 relativa ad un secondo ciclo motore C2 associato al secondo cilindro 10 e successivo al primo ciclo motore C1 associato al primo cilindro 10, il gas di scarico 52 immagazzinato nel serbatoio di stoccaggio 80 durante la fase a2*). Chiaramente sia il primo cilindro 10 sia il secondo cilindro 10 del motore sono operativamente connessi al serbatoio di stoccaggio 80.

[0034] In pratica, in accordo ad una forma di realizzazione, quando nel secondo ciclo motore C2 del secondo cilindro 10 la pressione Pc nella camera di combustione 30 del secondo cilindro 10 raggiunge la pressione P2-1 di inizio iniezione, la valvola 71 associata al secondo cilindro 10 si apre consentendo la comunicazione fra la camera di combustione 30 del secondo cilindro 10 ed il serbatoio di stoccaggio 80 e quindi l’iniezione del gas di scarico 52 nella camera di combustione 30 del secondo cilindro 10 attraverso l’apertura 51 associata al secondo cilindro 10 fino al raggiungimento della pressione P2-2 di fine iniezione. Raggiunta tale pressione P2-2 la valvola 71 associata al secondo cilindro 10 si chiude impedendo la comunicazione fra la camera di combustione 30 del secondo cilindro 10 ed il serbatoio 80.

[0035] In altre parole, la differenza sostanziale fra la forma di realizzazione del metodo di alimentazione comprendente le fasi a1), a2), b) e la forma di realizzazione comprendente le fasi a1*), a2*), b) è rappresentato da fatto che nel primo caso il gas di scarico viene spillato da un cilindro e reiniettato nello stesso cilindro mentre nel secondo caso il gas di scarico viene spillato da un primo cilindro del motore e reiniettato in un secondo cilindro del motore che è opportunamente fasato con il primo cilindro.

[0036] Le forme di realizzazione del metodo di alimentazione sopra descritte comprendenti rispettivamente le fasi a1), a2), b) e le fasi a1*), a2*), b) consentono vantaggiosamente di evitare l’impiego del compressore 90 per comprimere il gas 52 da iniettare nella camera di combustione 30 e di ottenere conseguentemente un sistema più semplice e compatto.

[0037] Si osservi inoltre che le forme di realizzazione del metodo di alimentazione sopra descritte comprendenti rispettivamente le fasi a1), a2), b) e le fasi a1*), a2*), b), grazie al fatto di consentire il ricircolo del gas di scarico, consentono vantaggiosamente di ridurre la produzione locale di NOx rispetto ad un sistema GDI tradizionale.

[0038] In base a quanto sopra descritto, è possibile dunque comprendere come un motore ad accensione comandata ed un metodo di alimentazione di un motore ad accensione comandata secondo la presente descrizione consentano di conseguire gli scopi sopra citati con riferimento allo stato della tecnica nota.

[0039] Concludendo, mentre le forme attuative dello scopo inventivo qui descritte sono state illustrate nei disegni e descritte in dettagli qui sopra, risulta chiaro all’esperto del settore che l’invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche o varianti, tutte rientranti nell’invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica, le quantità potranno essere variate a seconda delle esigenze tecniche. Dunque lo scopo dell’innovazione qui illustrata deve essere determinato nella sua fattispecie più ampia delle rivendicazioni allegate in modo tale da includere ogni possibile modifica, sostituzione o omissione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Motore ad accensione comandata (1) comprendente un cilindro (10) avente un asse centrale (X1) di cilindro, una testata (11) e un pistone (20) mobile lungo l'asse centrale (X1) di cilindro, in cui una camera di combustione (30) è adatta ad essere definita tra la testata (11) e il pistone (20), detto motore (1) comprendendo un iniettore per iniezione indiretta (40) disposto per iniettare un carburante (41) in modalità iniezione indiretta e almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas disposta per iniettare gas (52) in modalità iniezione diretta, in cui l'almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas è configurata per iniettare il gas (52) nella periferia radiale (F1) della camera di combustione (30).
2. Motore ad accensione comandata (1) secondo la rivendicazione 1, in cui l’almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas è configurata per iniettare il gas (52) verso il pistone (20), a detta almeno un’apertura (51) essendo associato un asse di iniezione (P1) corrispondente ad una direzione prevalente di iniezione del gas (52) iniettabile attraverso l’almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas, in cui è definita una prima direzione (Q1) che giace su un piano (K1) perpendicolare all'asse centrale di cilindro (X1) e collega il baricentro geometrico (53) dell’almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas proiettata su detto piano perpendicolare (K1) e l'asse centrale di cilindro (X1), in cui è definita una seconda direzione (Q2) che corrisponde alla proiezione ortogonale dell'asse di iniezione (P1) sul detto piano perpendicolare (K1), in cui è definito un primo angolo (A1) tra la prima direzione (Q1) e la seconda direzione (Q2), in cui è definito un secondo angolo (A2) tra la seconda direzione (Q2) e l'asse di iniezione (P1), detto primo angolo (A1) essendo un angolo compreso tra circa 60° e circa 90°, de tto secondo angolo (A2) essendo un angolo compreso tra circa 45° e circa 90°.
3. Motore ad accensione comandata (1) secondo la rivendicazione 2, in cui l'almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas è disposta in modo da iniettare il gas (52) tangenzialmente al cilindro (10).
4. Motore ad accensione comandata (1) secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, comprendente una candela (60) che è disposta centralmente o sostanzialmente centralmente rispetto alla testata (11).
5. Motore ad accensione comandata (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un iniettore (70) per l’iniezione diretta di gas che comprende detta almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas.
6. Motore ad accensione comandata (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui l'almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas è formata direttamente nella testata (11).
7. Motore ad accensione comandata (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il carburante (41) è benzina (41).
8. Metodo di alimentazione di un motore (1) ad accensione comandata, detto motore (1) comprendendo un cilindro (10) avente un asse centrale di cilindro (X1), una testata (11) e un pistone (20) mobile lungo l'asse centrale di cilindro (X1), in cui una camera di combustione (30) è adatta ad essere definita tra la testata (11) e il pistone (20), detto metodo comprendendo: a) una fase di iniettare un carburante (41) in modalità iniezione indiretta; e b) una fase di iniettare gas (52) in modalità iniezione diretta tramite almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas; in cui la fase b) comprende: b1) un'operazione di iniettare il gas (52) nella periferia radiale della camera di combustione (30).
9. Metodo di alimentazione secondo la rivendicazione 8, in cui detta operazione b1) comprende iniettare il gas (52) verso il pistone (20), in cui all’almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas è associato un asse di iniezione (P1) corrispondente ad una direzione prevalente di iniezione del gas (52) iniettato attraverso l’almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas, in cui è definita una prima direzione (Q1) che giace su un piano (K1) perpendicolare all'asse centrale di cilindro (X1) e collega il baricentro geometrico (53) dell’almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas proiettata su detto piano perpendicolare (K1) e l'asse centrale di cilindro (X1), in cui è definita una seconda direzione (Q2) che corrisponde alla proiezione ortogonale dell'asse di iniezione (P1) sul detto piano perpendicolare (K1), in cui è definito un primo angolo (A1) tra la prima direzione (Q1) e la seconda direzione (Q2), in cui è definito un secondo angolo (A2) tra la seconda direzione (Q2) e l'asse di iniezione (P1), detto primo angolo (A1) essendo un angolo compreso tra circa 60° e circa 90°, detto secondo angolo (A2) esse ndo un angolo compreso tra circa 45° e circa 90°.
10. Metodo di alimentazione secondo la rivendicazione 9, in cui detta operazione b1) comprende iniettare il gas (52) tangenzialmente al cilindro (10).
11. Metodo di alimentazione secondo la rivendicazione 8, 9 o 10, in cui detto motore (1) comprende una candela (60) che è disposta centralmente o sostanzialmente centralmente rispetto alla testata (11).
12. Metodo di alimentazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 11, in cui detto motore (1) comprende un iniettore (70) per l’iniezione diretta di gas che comprende l’almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas.
13. Metodo di alimentazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 11, in cui l’almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas è formata direttamente nella testata (11).
14. Metodo di alimentazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 8 a 13, in cui il combustibile (41) è benzina (41).
15. Metodo di alimentazione secondo la rivendicazione 11, comprendente: c) una fase di terminare l'iniezione del gas di detta fase b) prima che venga prodotta una scintilla dalla candela (60).
16. Metodo di alimentazione secondo la rivendicazione 15, in cui detta fase c) comprende terminare l'iniezione del gas al più tardi 1ms prima che venga prodotta la scintilla dalla candela (60).
17. Metodo di alimentazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 16, in cui detta fase b) comprende iniettare il gas (52) ad una pressione d’iniezione del gas (Pi) uguale o maggiore di 3,5 bar.
18. Metodo di alimentazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 17, in cui il gas (52) iniettato in detta fase b) è circa il 2% -3% in volume dell'aria di aspirazione aspirata attraverso il condotto di aspirazione di detto motore (1).
19. Metodo di alimentazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 18, in cui detta fase b) comprende iniettare esclusivamente gas (52).
20. Metodo di alimentazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 19, in cui detto gas (52) è aria (52).
21. Metodo di alimentazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 19, in cui detto gas (52) è un gas di scarico (52) e in cui detto metodo comprende: a1) una fase di spillare il gas di scarico (52) dalla camera di combustione (30) durante la fase di espansione (EF1) relativa ad un primo ciclo motore (C1), in cui detta fase di spillare il gas di scarico (52) inizia quando la pressione (Pc) nella camera di combustione (30) raggiunge una pressione predeterminata (P1-1) di inizio spillamento che è maggiore della pressione di iniezione (Pi) del gas di scarico (52) da iniettare tramite l’almeno una apertura (51) per l’iniezione diretta di gas; e a2) una fase di immagazzinare il gas di scarico (52) spillato in detta fase a1) all’interno di un serbatoio di stoccaggio (80) operativamente connesso all’almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas fino a quando la pressione (Pc) nella camera di combustione (30) raggiunge una pressione predeterminata (P1-2) di fine spillamento che è inferiore alla pressione predeterminata (P1-1) di inizio spillamento ed è maggiore o uguale alla pressione Pi; in cui detta fase b) comprende iniettare nella camera di combustione (30), durante la fase di compressione (CF2) relativa ad un secondo ciclo motore (C2) successivo al primo ciclo motore (C1), il gas di scarico (52) immagazzinato nel serbatoio di stoccaggio (80) durante detta fase a2), in cui detta fase b) inizia quando la pressione (Pc) nella camera di combustione raggiunge una pressione predeterminata (P2-1) di inizio iniezione che è inferiore alla pressione di iniezione (Pi) del gas di scarico (52) e termina quando la pressione (Pc) nella camera di combustione (30) raggiunge una pressione predeterminata (P2-2) di fine iniezione che è maggiore della pressione predeterminata (P<2-1>) di inizio iniezione e minore o uguale alla pressione di iniezione (Pi) del gas di scarico.
22. Metodo di alimentazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 19, in cui detto motore è un motore pluricilindrico e detto gas (52) è un gas di scarico (52), in cui detto metodo comprende: a1*) una fase di spillare il gas di scarico (52) dalla camera di combustione 30 di un primo cilindro (10) di detto motore durante la fase di espansione EF1 relativa ad un primo ciclo motore (C1) associato al primo cilindro (10), in cui detta fase di spillare il gas di scarico (52) inizia quando la pressione (Pc) nella camera di combustione (30) del primo cilindro (10) raggiunge una pressione predeterminata (P1-1) di inizio spillamento che è maggiore della pressione di iniezione (Pi) del gas di scarico (52) da iniettare tramite l’almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas associata ad un secondo cilindro (10) di detto motore; e a2*) una fase di immagazzinare il gas di scarico (52) spillato in detta fase a1*) all’interno di un serbatoio di stoccaggio (80) operativamente connesso all’almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas del primo cilindro (10) fino a quando la pressione (Pc) nella camera di combustione (30) del primo cilindro (10) raggiunge una pressione predeterminata (P1-2) di fine spillamento che è inferiore alla pressione predeterminata (P1-1) di inizio spillamento ed è maggiore o uguale a detta pressione di iniezione (Pi); in cui detta fase b) comprende iniettare nella camera di combustione (30) del secondo cilindro (10), durante la fase di compressione (CF2) relativa ad un secondo ciclo motore (C2) associato al secondo cilindro (10) e successivo al primo ciclo motore (C1) associato al primo cilindro (10), il gas di scarico (52) immagazzinato nel serbatoio di stoccaggio (80) durante la fase a2*), in cui detta fase b) inizia quando la pressione (Pc) nella camera di combustione (30) del secondo cilindro (10) raggiunge una pressione predeterminata (P2-1) di inizio iniezione che è inferiore alla pressione di iniezione (Pi) del gas di scarico (52) da iniettare tramite l’almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas associata al secondo cilindro (10) e termina quando la pressione (Pc) nella camera di combustione (30) del secondo cilindro (10) raggiunge una pressione predeterminata (P2-2) di fine iniezione che è maggiore della pressione predeterminata (P2-1) di inizio iniezione ed è minore o uguale alla pressione di iniezione (Pi) del gas di scarico (52) da iniettare tramite l’almeno un’apertura (51) per l’iniezione diretta di gas associata al secondo cilindro (10).