IT201800009373A1 - Sistema di gestione di un avviamento a freddo per un motore a combustione interna diesel - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“SISTEMA DI GESTIONE DI UN AVVIAMENTO A FREDDO PER UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA DIESEL”

Campo dell’invenzione

La presente invenzione è relativa alla combustione di un motore diesel ed in particolare alla gestione di un avviamento a freddo.

Descrizione della tecnica anteriore

Uno dei primi motori a combustione interna in grado di variare la compressione del motore era il motore a compressione variabile Saab.

Il brevetto US n. 5025757 descrive una soluzione in cui il blocco è montato sul carter attraverso un movimento girevole imperniato attorno ad un asse parallelo a e distanziato dall’asse della manovella in modo tale che la dimensione del volume di comprensione variasse secondo l’estensione del movimento girevole imperniato sul blocco attorno al relativo asse di rotazione.

Lo scopo di tale soluzione è ridurre al minimo lo spazio morto all’interno del cilindro secondo il carico del motore. Il rapporto di compressione è calcolato come cilindrata spazio morto diviso cilindrata.

La cilindrata è determinata dallo spostamento del pistone tra il punto morto superiore e il punto morto inferiore, mentre lo spazio morto è definito sostanzialmente dalla camera di combustione e dallo spazio vuoto tra la corona dei pistoni e la testata del motore.

La distanza minimo tra i pistoni e la testata del motore è solitamente circa 1,2 mm ed è selezionata come il risultato di una catena di tolleranze statistica, che garantisce che non vi sia una collisione con la testata del motore o le valvole in una qualsiasi condizione di funzionamento, specialmente ad alta velocità.

Riepilogo dell’invenzione

L’obiettivo principale della presente invenzione è migliorare le prestazioni di un motore.

L’idea alla base della presente invenzione è di implementare un sistema per una variazione di rapporto di compressione adatto a regolare la distanza tra il pistone e la relativa testata del motore, disposto per mantenere detta distanza quanto più possibile vicino allo zero in un motore diesel, in una condizione di funzionamento innescata.

L’applicazione di una strategia di controllo dello distanza in un motore diesel implica che tale controllo si scosti dal carico applicato al motore, il carico essendo gestito regolando l’iniezione di carburante.

Secondo una prima forma di realizzazione dell’invenzione, detto controllo di distanza è realizzato sulla base della temperatura del motore. Sebbene in US5025757 la distanza sia selezionata per ottenere temperatura e pressione ottimali, nella presente lo scopo è garantire la distanza minima possibile in qualsiasi condizione di funzionamento del motore. I componenti di accoppiamento del pistone e della testata del motore su cui si applica il controllo sono parecchi.

Ad esempio, US5025757 è adatto per regolare la distanza tra l’albero a manovella e la testata del motore grazie ad un accoppiamento di rotazione imperniata tra il blocco motore e il suo carter.

Secondo altre soluzioni, la posizione della testata del motore può traslare rispetto al blocco motore. Secondo un’altra soluzione nota, l’albero a manovella è supportato da una boccola eccentrica. Secondo una ulteriore soluzione nota, l’asta del pistone ha una lunghezza regolabile come in US2018179949. Ciononostante, anche in questo caso la distanza tra la testata del motore e l’albero a manovella del motore viene variata virtualmente.

Secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione che può essere combinata con la precedente, il controllo dello spazio vuoto è realizzato anche sulla base della velocità del motore. Più in particolare la distanza, almeno virtuale, tra la testata del motore e l’albero a manovella del motore aumenta con l’aumento della velocità del motore, al fine di evitare collisioni tra il pistone e la testata del motore.

Pertanto, può essere implementata una cosiddetta look up table per controllare la distanza in funzione della temperatura e della velocità del motore.

Secondo un’ulteriore forma di realizzazione preferita dell’invenzione, viene implementato un ulteriore parametro per controllare detta distanza. Questo parametro è il segnale generato da un sensore di rumore associato alla testata del motore. Ovviamente l’obiettivo è di rilevare leggeri impatti iniziali, aumentando la distanza di cui sopra.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, il sensore di rumore è disposto in una sorta di processo di apprendimento che aggiorna la look up table di cui sopra. Ovviamente, l’usura dei componenti scorrevoli del motore potrebbe comportare, nel tempo, un aumento del gioco. Pertanto, detto parametro non è soltanto sfruttato per regolare direttamente la distanza, ma anche per correggere la look up table di cui sopra.

Anche un sezione di impatto piccola può essere prevista quando la corona del pistone non è completamente parallela al piatto di fiamma della testata del cilindro.

Grazie alla presente invenzione, si ottiene un consumo di carburante migliorato grazie ad un’efficienza di combustione maggiore e/o ad una necessità di pompaggio di aria inferiore per lo stesso rapporto aria/carburante di combustione.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, il controllo della distanza di cui sopra è applicato ad un motore a combustione interna diesel. Lo scopo della presente invenzione è ottenuto attraverso una riduzione al minimo/eliminazione della distanza (gap) di un motore diesel secondo la rivendicazione 1.

Secondo la presente invenzione, la distanza è considerata zero quando essa è tra 0,01 e 0,2 mm secondo le tolleranze di funzionamento della testata e della testa del pistone. Anche considerando 0,2 mm, lo spazio morto è ridotto in modo considerevole.

Questi e altri obiettivi sono ottenuti per mezzo delle rivendicazioni allegate, che descrivono forme di realizzazione preferite dell’invenzione e formano parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione diventerà completamente chiara dalla seguente descrizione dettagliata, fornita a titolo di esempio puramente esemplificativo e non limitativo, da leggere in riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 mostra una sezione longitudinale di un pistone accoppiato alla testata di un cilindro, in cui il pistone è in corrispondenza del TDC in cui uno spazio vuoto è definito tra la testa del pistone e la testata.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure indicano parti uguali o funzionalmente equivalenti.

Secondo la presente invenzione, il termine “secondo elemento” non implica la presenza di un “primo elemento”, primo, secondo, eccetera sono usati soltanto per chiarire maggiormente la descrizione ed essi non dovrebbero essere interpretati in un modo limitativo.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite

La figura 1 descrive un pistone P nella sua posizione TDC.

La distanza G è definita tra il pistone P e la relativa testata del cilindro.

In particolare il pistone ha una testa CR, sostanzialmente piatta a livello circonferenziale, mentre nella porzione centrale della testa è disposta la camera di combustione CH.

Si dovrebbe comprendere che il pistone e la sua testata potrebbero avere forme diverse rispetto agli esempi nella figura 1. Ad esempio, una porzione della camera di combustione è definita anche in una cavità della testata. Ciononostante, lo spazio vuoto tra la porzione circonferenziale del pistone e la testata non partecipa alla combustione, pertanto, lo scopo della presente invenzione è ridurre tale distanza quanto più possibile per migliorare l’efficienza di combustione.

Secondo l’invenzione, il controllo della distanza è eseguito sulla base della temperatura del motore.

La temperatura del motore può essere misurata attraverso un sensore associato ad un circuito di raffreddamento del motore e/o un circuito di lubrificazione del motore.

Solitamente viene implementata acqua per raffreddare il motore, mentre l’olio è implementato sia per lubrificare che per raffreddare il motore.

Pertanto, la distanza è regolata durante un transitorio termico.

Secondo un ulteriore forma di realizzazione dell’invenzione, il controllo della distanza è eseguita anche sulla base della velocità del motore. Questo controllo può essere applicato al fine di ottenere un’ulteriore riduzione della distanza, relativamente al solo controllo della temperatura.

Secondo un ulteriore forma di realizzazione dell’invenzione, la distanza è controllata come una risposta in retroazione di un sensore di rumore accoppiato ad almeno una delle testate di cilindro.

Preferibilmente, può essere usata una look up table con dette due voci, temperatura/velocità, per gestire il controllo della distanza.

Il sensore di rumore può essere preferibilmente implementato per modificare la look up table in modo da tener conto dell’usura del motore.

Qualsiasi altra soluzione nota per variare il rapporto di compressione del motore può essere implementata per mantenere detta distanza costantemente vicino allo zero.

Risulterà evidente agli esperti nella tecnica che dettagli specifici non devono necessariamente essere descritti, che forme di realizzazione esemplificative possono essere realizzate in molte forme diverse e che nessuna dovrebbe essere intesa come limitante l’ambito di protezione della descrizione. In alcune forme di realizzazione, processi ben noti, strutture di dispositivo ben note, e tecnologie ben note non sono descritte in dettaglio.

Quest’invenzione può essere vantaggiosamente implementata in un programma di computer predisposto per gestire un sistema per controllare un TDC di pistone e programmato per implementare la presente invenzione. Il programma di computer comprendendo un mezzo di codice di programma per eseguire una o più fasi di tale metodo, quando tale programma è in esecuzione su un computer. Per tale ragione, il brevetto dovrebbe anche coprire tale programma di computer e il supporto leggibile da computer che comprende il messaggio registrato, tale supporto leggibile da computer comprendendo il mezzo di codice di programma per eseguire una o più fasi di tale metodo, quando tale programma è in esecuzione su un computer.

Le caratteristiche descritte nel background della tecnica anteriore sono introdotte soltanto al fine di comprendere meglio l’invenzione e non come dichiarazione relativa all’esistenza di una tecnica anteriore nota. Inoltre, dette caratteristiche definiscono il contesto della presente invenzione, pertanto tali caratteristiche dovrebbero essere considerate insieme alla descrizione dettagliata.

Ulteriori dettagli di implementazione non saranno descritti, in quanto un esperto nella tecnica è in grado di eseguire l’invenzione partendo dagli insegnamenti della descrizione di cui sopra.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di gestione di un avviamento a freddo per un motore a combustione interna diesel (E), il motore a combustione comprendendo un cilindro, un pistone (P) montato per un movimento alternativo nel cilindro, una testata di cilindro (H) montata per sovrapporsi al cilindro ed il cilindro e la faccia (F) del pistone definendo una camera di combustione (CH) e una superficie (CR) che circonda la camera di combustione; in cui detto movimento alternativo definisce, quando il pistone è in una posizione più vicina rispetto a detta testata del cilindro, una distanza (G) tra detta superficie (CR) e detta testata del cilindro (H), il sistema comprendendo mezzi di minimizzazione per ridurre al minimo detta distanza sulla base di una temperatura del motore.
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui il motore comprende un sensore di temperatura associato ad un circuito di refrigerante del motore e/o ad un circuito di lubrificazione del motore.
3. 3. Sistema secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1 o 2, in cui il sistema comprende inoltre mezzi di sensore di velocità disposti per misurare una velocità del motore e in cui detti mezzi di minimizzazione sono disposti per ridurre al minimo detta distanza anche sulla base di detta velocità del motore.
4. 4. Sistema secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni da 1 a 3, comprendente inoltre un sensore di rumore associato a detta testata del motore, in cui detto spazio vuoto è regolato sulla base di un segnale generato da detto sensore di rumore, aumentando in questo modo detta distanza quando viene rilevata una leggera collisione tra detto pistone e detta testata del motore.
5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 4, in cui detti mezzi di minimizzazione sono disposti per implementare una look up table avente due ingressi ed una regolazione di distanza come uscita, in cui un primo ingresso di detti due ingressi è detta temperatura misurata e una seconda immissione di detti due ingressi è detta velocità del motore e in cui detto sensore di rumore è disposto per modificare detta look up table quando viene rivelata una leggera collisione.
6. 6. Metodo per la gestione di un avviamento a freddo per un motore a combustione interna diesel (E), il motore a combustione comprendendo un cilindro, un pistone (P) montato per un movimento alternativo nel cilindro, una testata del cilindro (H) montata per sovrapporsi al cilindro e con il cilindro primario ed una faccia (F) del pistone che definiscono una camera di combustione (CH) ed una superficie (CR) che circonda la camera di combustione; in cui detto movimento alternativo definisce una distanza (G) tra detta superficie (CR) e detta testata del cilindro (H), il metodo comprendendo una fase di minimizzazione per ridurre al minimo detta distanza sulla base di una temperatura del motore.
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui una fase di minimizzazione è eseguita anche in base ad una velocità del motore.
8. 8. Unità di controllo di motore configurata per eseguire tutte le fasi di una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 6 e 7 e configurata per interagire con il mezzo di minimizzazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5.
9. 9. Motore a combustione interna diesel dotato del sistema di gestione di avviamento a freddo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5.
10. 10. Veicolo terrestre comprendente il motore a combustione interna diesel della rivendicazione 9.