IT9047842A1 - Procedimento per la rigenerazione di filtri per le particelle di fuliggine disposti nei condotti di scarico di motori a combustione interna a compressione d'aria e apparecchio per la esecuzione del procedimento - Google Patents
Procedimento per la rigenerazione di filtri per le particelle di fuliggine disposti nei condotti di scarico di motori a combustione interna a compressione d'aria e apparecchio per la esecuzione del procedimentoInfo
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Description
L’invenzione concerne un procedimento per la rigenerazione di un filtro per particelle di fuliggine, disposto nel tubo di scarico di un motore a combustione interna ad aria compressa, secondo il preambolo della rivendicazione principale.
Dal brevetto europeo EP-PS 10384 è noto aur mentare la temperatura dei gas di scarico per la rigenerazione di un filtro per particelle di fuliggine mediante strozzamento del flusso dell'aria aspirata# Il comando a questo scopo impiegato prevede, fra l'altro, di condurre, in presenza di alte temperature del corpo del filtro per fuliggine, la farfalla e rispettivamente il sistema di valvole a fafalla in posizione di apertura. Se il motore a combustione interna ora viene condotto in un elevato limite di carico, cioè in un limite in cui vi sono comunque già alte temperature di scarico e inoltre si sta giusto svolgendo ancora una fase di rigenerazione, allora si ha, non per ultimo anche a causa dell 'andamento esotermico dell'ossidazione delle particelle di fuliggine, una temperatura del corpo del filtro per fuliggine così alta che la farfalla viene tenuta, attraverso il comando, nella posizione di apertura· Se ora il motore a combustione interna viene di colpo fatto funzionare a trascinamento, cioè avuoto oppure quasi a vuoto, allora nel gas di scarico si ha subito una offerta eccessiva di ossigeno, cosa che fa in modo che,attraverso la forte esotermia della reazione delle particelle di fuliggine con l'ossigeno abbondante, la temperatura di fusione del materiale del corpo del filtroper fuliggine venga superata almeno qua e là, in modo da dover tener in conto un danneggiamento del filtro per fuliggine ·
L'invenzione si prefigge il compito,quindi, di indicare un procedimento del-tipo descritto nel preambolo della rivendicazione principale, in cui sia possibile evitare un danneggiamento del corpo del filtro per fuliggine durante il passaggio al trascinamento del motore a combustione interna, in particolare dopo un passaggio da limiti di carico maggiori·
Il compito viene risolto, secondo l'invenzione, dai particolari della parte caratterizzante della rivendicazione principale.
Con il procedimento secondo l'invenzione.si ottiene che,immediatamente dopo un passaggio al trascinamento del motore a combustione interna, l'offer-.
ta di ossigeno nel gas di scarico viene tenuta limitata In questo modo si impedisce una trasformazione ad-esplosione delle particelle di fuliggine e, di conseguenza, un sovraccarico termico del corpo del filtro per fuliggine· Per garantire però che una rigenerazione di filtro per fuliggine già in corso venga, ciò non ostante, approvvigionata di sufficiente ossigeno, il dispositivo per il controllo della sezione trasversale del tubo di aspirazione viene ricondotto, dopo che ,essa ha raggiunto la posizione che riduce là sezione tra versale del tubo di aspirazione ad un minimo, lentamente di nuovo nella posizione di apertura.
Un peggioramento della mobilità e una riduzione troppo forte del numero d'indice di eccesso di aria in seguito ad una improvvisa anticipazione di carico durante questa fase di ritorno viene impedito dalla forma di realizzazione del procedimento secondo la rivendicazione 2· Questa forma di realizzazione presenta, inoltre, il vantaggio di non dover temere che il motore a combustione interna si fermi in seguito ad una riduzione di numero di giri durante lo spazio di tempo in cui il dispositivo per il controllo del flusso di aria aspirata non si trova nella posizione di apertura·
Ulteriori forme di realizzazione vantaggiose del procedimento e un dispositivo vantaggioso per la sua esecuzione emergono dalle rimanenti rivendicazioni dipendenti·
Il procedimento secondo l'invenzione fe rappresentato nei disegni con riferimento ad un esempio di esecuzione· In essi:
la figura 1 mostra un dispositivo vantaggioso per l'esecuzione del procedimento secondo l'invenzione in una rappresentazione di principio e
la figura 2 mostra il metodo di funzionamento dell'unità di comando elettronica indicata con 13 nella figura 1·
Nella figura 1 è indicato con 1 il tubo di aspirazione di.un motore a combustione .interna a iniezione a .compressione .d'aria non rappresentato nei disegni,nel cui tubo-di-scarico anch'esso non rappresentato è disposto-un filtro -per particelle di fuliggine in grado di essere rigenerato mediante-bruciatura delle particelle di fuliggine filtrate da esso dal flusso- dei gas di scarico· Nella tubazione di aspirazione è disposta una farfalla 2 azionabile tramite una tiranteria 33 da una capsula pneumatica 3· Alla capsula pneumatica 3 è collegato un sistema di tubi pneumatici 4, il quale, a sua volta, è cillegato con una pompa a depressione azionata dal motore a combustione interna, la cui port ata è regolabile. Nel tubo pneumatico 6 è disposta una valvola di intercettazione 7· Inoltre tra il collegamento alla capsula manometrica 3 e la valvola di intercettazione 7 , dal tubo pneumatico 6 si diramano,due tronchetti 8 e 9· I1 tronchetto 8 è provvisto di un foro calibrato di._ strozzamento 10 e il sistema di tubi pneumatici 4, in caso di bisogno, è ventilato attraverso il tronchetto 9 e una valvola di sfiato 11 disposta,in esso. La valvola a farfalla 2 è mobile attraverso la capsula pneumatica 3 tra una posizione di apertura in cui tutta la sezione trasversale del tubo di aspirazione 1 è liberata e una posizione (rappresentazione tratteggiata 2') - indicata in seguito dòme posizione minima 2' - che riduce la sezione trasversale del tubo di aspirazione 1 ad un minimo. Sulla capsula pneumatica 3 è disposto un interruttore di fine corsa 12 azionabile, quando la valvola a farfalla 2 si trova in mosizione minima 2', tramite un perno 32 fissato alla tiranteria 31.
Naturalmente è anche possibile realizzare la riduzione della sezione trasversale del tubo di aspirazione ad un minimo chiudendo completamente una valvola a farfalla provvista di un foro passante adeguatamente dimensionato.
Fin tanto che il motorea combustione interna viene fatto funzionare sotto carico, la valvola di aerazione 11 sta in posizione di apertura, la valvola di intercettazione 7 sta in posizione di chiusura e la portata VH della pompa 5 è regolata a zero. In queste condizioni di funzionamento, attraverso il sistema di tubi pneumatici 4 sulla capsula pneumatica 3 è applicata pressione atmosferica, per cui la valvola a farfalla 2 e tenuta nella sua posizione di apertura. Se ora si ha un cambio di carico nel trascinamento, cioè se il motore a combustione interna di colpo viene fatto ftinzionare a vuoto (ad esempio durante la frenatura del veicolo), allora dopo il cambio di carico la valvola di aerazione 11 viene immediatamente chiusa e la valvola di intercettazione 7 viene aperta. Contemporaneamente, la pompa a depressione 5 viene regolata su portata massima VHMAX Attraverso la depressione che si sviluppa ora momentaneamente (piccola sezione trasversale del tubo) nel sistema di tubi pneumatici 4, la valvola a farfalla 2 viene portata, attraverso la capsula pneumatica, subito nella posizione minima 2'·
Con questo accorgimento, l’offerta di ossigeno nel gas di scarico viene ridotta ad una misura tale che, nel caso in cui il filtro per fuliggine si trovasse giusto in una-fase di rigenerazione, un danneggiamento del filtro a causa di una quota di ossigeno improvvisamente molto alta nel gas di scarico sarebbe -escluso.
Siccome però si dispone di sufficiente ossigeno per tutta la rigenerazione del filtro per particelle di· uliggine, non appena la valvola a farfalla 2 arriva nella-posizione minima 2' - ciò viene segnalato dall'interruttore .di fine corsa.- ..si.ha una,chiusura -della valvola di intercettazione-7-e-un -ripristino -della pompa a-depressione-5.-su-alimentazione a.vuoto, Attraverso-il -foro -calibrato di.strozzamento-10-si ha. quindi un’aerazione molto graduale-del sisterna-di-nebi-pneumatici 4 tra la valvola di intercettazione 7 e la capsula pneumatica 3- per-cui la valvola a far--falla 2 viene riportata-in-modo continuo nella sua posizione di apertura* La velocità con cui la-valvola a farfalla-2 viene riportata indietro dipende dalla grandezza del foro calibrato di strozzamento 10- Quanto più piccolo è detto foro tanto più lentamente ritorna la valvola a farfalla 2 nella-posizione di apertura. ;Se ora il conducente trasmettesse, durante una tale fase di ritorno, un anticipo di carico al motore a combustione interna, allora si ha un'apertura immediata della valvola di aerazione 11, cosa che provoca un'aerazione improvvisa del sistema di tubi pneumatici 4 e ;quindi una immediata apertura della valvola a farfalla 2. La stessa cosa dicasi nel caso in cui il numero ;di giri del motore a combustione interna n, durante ;una tale fase di ritorno, scendesse al di sotto di ;un determinato valore limite. Il valore limite del ;numero di giri è stato scelto, in questo esempio di. esecuzione, pari a 12001/min, Analogamente avviene, ;nel caso in cui un trasferimento della valvola a farfalla 2 nella posizione minima 2* durante il passaggio al trascinamento avviene solo quando il numero di giri del motore a combustione interna n e superiore a questo valore limite.
Inattivazione delle due valvole 7 e 11 e della pompa a depressione 5 avviene tramite lina unità elettronica di comando 13 alla quale viene inviato,inoltre,un segnale (conduttore di valori misurati) di carico (xR S, un segnale di numero di giri (n) e un segnale corrispondente alla posizione dell'interruttore di fine corsa
12, Il sistema di funzionamento di questa unità elettronica di comando 13 è indicata nella figura descritta in seguito 2 con riferimento ad un diagramma di flusso 14
Dopo l 'avviamento del motore a combustione interna, attraverso il blocco di emissione 15 si apre la valvola di aerazione 11, la portata V della pompa a depressione 5 viene portata a zero e la valvola di intercettazione 7 . qualora si trovasse ancora in posizione di apertura, viene chiusa. Sia la valvola di aerazione 11 sia la valvola di intercettazione 7 possono essere tenute, in questo istante, anche nella posizione di volta in volta opposta, poiché, fin tanto che la pompa 5 ha una portata zero, attraverso il foro calibrato di strozzamento 10 si ha sempre una compensazione di pressione tra l'ambiente e il sistema di tubi pneumatici 4, in modo che la valvola a farfalla 2 rimane in ogni caso nella sua posizione di apertura· Nel successivo blocco di entrata 16 si ha l'immissione del carico attuale xRS del motore a combustione interna, e del numero di giri attuale n-del motore a combustione interna· Il carico viene misurato, tramite un sensore, dall'asta-cremagliera della pompa di iniezione e-il-numero di giri n viene miaurato, tramite-un altro sensore, dall'albero a gomiti del motore a combustione interna· Nel successivo blocco di biforcazione 17 si ha il controllo rivolto ad accertare se il motore a combustione interna viene fatto funzionare a trascinamento, cioè se la deviazione dell'asta cremagliera è uguale a zero e se, allo stesso tempo, il numero di giri n del motore a combustione interna è ancora superiore al valore limite di 12001/min . In caso contrario si ha una biforcazione nel punto 18 per la nuova immissione del carico xRS e del numero di giri n· Se si riconosce il trascinamento (blocco di biforcazione 17) allora tramite il blocco di uscita 19 si ha una chiusura della valvola di aerazione 11 e un'apertura della valvola di intercettazione 7. Contemporaneamente, la portata VH della pompa a depressione viene regolata su "massimo" Attraverso questo passo, la farfalla 2 viene portata nella sua posizione minima 2’, Successivamente si ha, attraverso il blocco 20, l’immissione dello stato di commutazione dell’interruttore di fine corsa 12, e nel blocco 22 si effettua la domanda se questo è stato già azionato tramite il perno 32 dalla valvola a farfalla 2'· In caso positivo, cioè quando la farfalla 2 è giunta nella posizione minima 2’, il comando si biforca verso il blocco di emissione 23, dal quale viene prodotta la chiusura della valvola di intercettazione 7 e un ritorno della pompa 5 in posizione di alimentazione zero· In questo modo si ha un'aerazione lenta del sistema di tubi pneumatici 4 tramite il foro calibrato di strozzamento 10·
Nel blocco successivo 24 viene immesso di nuovo il carico attuale xRS e il numero di giri attua le n. Se ora, durante il periodo di tempo durante il quale la farfalla 2 ritorna di nuovo lentamente nella sua posizione di apertura, il carico attuale è maggiore di 0 oppure il numero di giri attuale scende al.di sotto del valore limite di.1200 1/min (blocco di biforcazione 25), allora si ha una immediata aerazione del sistema di tubi pneumatici 4 attraverso la relativa attivazione della valvola di aerazione 11 nel blocco di emissione 26. La farfalla 2 ritorna poi di colpo nella-posizione di apertura· Se glia richiesta nel blocco 25 viene risposto con un no, il comando si bi forca verso il punto e precisamente fino a quando la. farfalla 2 ha raggiunto di nuovo da sola la sua posizione di apertura, cioè fino - a quando è tascorso intervallo di tempo — Se ciò avviene (blocco di biforcazione 28), il comando si biforca verso il suo punto di uscita 30.
In motori a combustione interna già dotati di una pompa a depressione per l'alimentazione di altre utenze non è necessario, naturalmente, prevedere una pompa separata con portata regolabile ma,in questo caso, il sistema di tubi 4 può essere allacciato anche direttamente alla pompa a depressione comunque già disponibile, anche quando la sua portata non è regolabile·
In un'altra forma di esecuzione dell'invenzione è anche possibile attivare la farfalla tramite un motore elettrico nel modo secondo l'invenzione.
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la rigenerazione di un filtro per particelle di fuliggine, disposto nel tubo di scarico di un motore a combustione interna a iniezione a compressione d'aria, mediante bruciatura delle particelle di fuliggine, dove nel tubo di aspirazione del motore a combustione interna è previsto un dispositivo azionabile in funzione del carico e del numero di giri tra una posizione di apertura e una posizione che riduce la sezione trasversale del tubo per il comando della sezione trasversale del tubo di aspirazione, il quale dispositivo si trova, durante il trascinamento del motore a combustione interna, eventualmente in una posizione (posizione minima) che riduce la sezione trasversale del tubo ad un minimo, caratterizzato dal fatto che il dispositivo per il controllo della sezione trasversale del tubo di aspirazione viene portato, di volta in volta sempre immediatamente dopo il passaggio al trascinamento del motore a combustione interna, prima dalla sua posizione aperta nella posizione (posizione minima 2') che riduce la sezione trasversale del tubo ad un minino e successivamente viene riportato in modo continuo nella sua posizione di apertura, 2, Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che quando il dispositivo si trova al di fuori della sua posizione di apertura, esso viene ricondotto, in caso di un anticipo del carico o in caso di una caduta del numero di giri del motore a combustione interna al di sotto di un valore prestabilito, di nuovo improvvisamente nella sua posizione di apertura, 3. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che la-sezione trasversale del-tubo-di aspirazione, quando il dispositivo è imposizione di apertura, è completamente libera, 4· Dispositivo per l'esecuzione del procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, con un servomotore che aziona il dispositivo in funzione del carico e del numero di giri del motore a combustione interna, caratterizzato dai seguenti particolari: - il servomotore è una capsula pneumatica (3) collegata con il dispositivo, - la capsula peneumatica (3) è collegata tramite un tubo pneumatico (6) con una pompa a depressione (5), - la pompa a depressione (5) possiede una portata (VH) regolabile, la quale, durante il passaggio al trascinamento, viene portata ad alimentazione massima e, dopo aver raggiunto la posizione minima (2') del dispositivo, viene ricondotta ad una portata zero, - nel tubo pneumatico (6) è disposta una valvola di intercettazione (7), la quale, con il passaggio al trascinamento del motore a combustione interna in posizione di apertura e immediatamente quando si è raggiunta la posizione minima (2') del dispositivo, viene ricondotta nella posizione di chiusura, - tra la valvola di intercettazione (7) e la capsula a depressione (3), il sistema di tubi pneumatici (4) è provvisto di un foro calibrato di strozzamento (10) e tra la valvola di intercettazione (7) e la capsula pneumatica (3) e prevista una valvola di aerazione (11), la quale, durante il passaggio al trascinamento, viene condotta in posizione di chiusura. 5* Dispositivo secondo la rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che il dispositivo per il comando della sezione trasversale del tubo di aspirazione è strutturato a guisa di valvola a farfalla (2).
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