ITBO20000099U1 - Dispositivo di controllo per avviamento a freddo di un motore . - Google Patents

Description

DISPOSITIVO DI CONTROLLO PER AVVIAMENTO A FREDDO DI UN MOTORE

COGNIZIONI TECNICHE A BASE DELL'INNOVAZIONE

Campo tecnico dell'innovazione

L'innovazione si riferisce ad un dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo di un motore, m particolare ad un dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo di un motore a combustione interna di un motociclo che può essere avviato a freddo con compensazione del flusso di aria in ingresso

Descrizione della tecnica relativa

Quando un motore di tipo convenzionale viene avviato, è necessaria una grande quantità di carburante ed aria allo scopo di vincere le elevate forze dovute all'attrito In un motore convenzionale per un'automobile o un motociclo di vecchio tipo, viene largamente impiegato un sistema a riduzione di sezione con azionamento manuale Nel sistema a riduzione di sezione con azionamento manuale, è necessario attivare manualmente una valvola di chiusura dell'aria quando il motore è freddo e disattivare manualmente la valvola quando il motore diventa caldo Recentemente si è sempre più fatto uso di un sistema di chiusura dell'aria automatico, al posto di quello manuale, per maggiore comodità del conducente Su un'automobile si può impiegare un motore a passo oppure una elettrovalvola per controllare la valvola di chiusura dell'aria, dato che è possibile prevedere uno spazio relativamente ampio ed un prezzo più elevato

La figura 1 illustra, schematicamente e parzialmente m sezione, un dispositivo di controllo per avviamento a freddo del tipo montato su un motore per automobile convenzionale Con riferimento alla figura 1, il dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo di un motore include un motore a passo 101, un collettore di ingresso 102, una valvola a farfalla 103, dei condotti di by-pass 104 e 105, una camera 106 ed una valvola di chiusura dell'aria 107

La valvola di chiusura o riduzione di sezione passante dell'aria 107, è azionata dal motore a passo 101 secondo la direzione orizzontale all'interno della camera 106 Quando un motore convenzionale viene avviato a freddo, la valvola a farfalla 103 va sostanzialmente a chiudere il collettore di ingresso 102 In questo caso, dal momento che l'aria si introduce m un cilindro (non illustrato) solamente attraverso un condotto di minima (non illustrato) , l'alimentazione al cilindro non è sufficiente per vincere le forze d'attrito generate quando il motore viene avviato a freddo Pertanto, è necessario fornire al cilindro un quantitativo addizionale di aria tramite 1 condotti di bypass 105 e 104 A questo punto, la valvola di chiusura dell'aria 107 viene spostata sul lato sinistro della camera 106

D'altra parte, durante l'avviamento a caldo del motore o quando la temperatura raggiunge un predeterminato livello, la valvola di chiusura 107 (come illustrato con linea tratteggiata) viene spostata in corrispondenza del lato destro della camera 106, chiudendo in tal modo ι condotti di by-pass 104 e 105 II prezzo del dispositivo di controllo per avviamento a freddo menzionato in precedenza risulta elevato, dal momento che viene utilizzato un motore a passo per eseguire le funzioni di controllo

Risulta difficile utilizzare un motore a passo per eseguire il controllo su un motociclo, a causa delle limitazioni di spazio e di costi Pertanto, si sono studiati e sviluppati diversi tipi di dispositivi di controllo per avviamento a freddo del motore di un motociclo al fine di implementare il funzionamento automatico di riduzione della sezione Fino ad oggi, tuttavia, questi dispositivi di controllo per l'avviamento a freddo vengono impiegati solamente su motori per motocicli dotati di carburatore

D'altra parte, si è progettato un motore con combustione ad iniezione di elevata potenza (ad esempio, con una cilindrata di 600 cc) per motociclo Dal momento che esso si colloca nella categoria di prodotti a prezzo elevato, per ottenere automaticamente la chiusura dell'aria si può utilizzare un motore a passo oppure una elettrovalvola Per quanto riguarda questi prodotti, non vi è un motore con combustione ad iniezione largamente utilizzato sui motocicli, tuttavia in futuro si ricorrerà principalmente ad un motore per motociclo con combustione ad iniezione di bassa potenza E questo costituisce anche il punto focale dell'innovazione

Sommario dell'innovazione

Rappresenta pertanto uno scopo della presente innovazione quello di fornire un motore con combustione ad iniezione di bassa potenza ed alto prezzo, per un motociclo dotato di un dispositivo di controllo per avviamento a freddo che sia in grado di essere avviato a freddo e di effettuare la compensazione del flusso di aria in ingresso

Secondo un aspetto dell'innovazione, un dispositivo 4 di controllo per avviamento a freddo realizzato m accordo con la presente innovazione viene utilizzato per un motore con combustione ad iniezione di un motociclo II motore a combustione ad iniezione comprende un cilindro, un collettore d'ingresso ed un condotto di by-pass II collettore di ingresso è connesso internamente al cilindro per fornire carburante ed aria al cilindro II condotto di by-pass è connesso al collettore di ingresso lungo una zona esterna al collettore d'ingresso II dispositivo di controllo per avviamento a freddo comprende un riscaldatore, un meccanismo di azionamento ed una valvola di chiusura dell'aria II riscaldatore è montato sul collettore d'ingresso II meccanismo di azionamento viene riscaldato dal riscaldatore per generare una predeterminata forza di azionamento La valvola di chiusura è accoppiata al meccanismo di azionamento e viene spostata dalla forza di movimentazione generata dal meccanismo di azionamento per aprire selettivamente il condotto di by-pass e controllare l'entità dell'apertura del condotto di by-pass, al fine di controllare che una predeterminata quantità di aria fluisca nel collettore d'ingresso Quando il motore viene avviato a freddo, il condotto di by-pass viene aperto Quando il motore viene avviato a caldo, o quando la temperatura del motore raggiunge un predeterminato livello, la valvola di chiusura si blocca e interrompe il condotto di by-pass

Il dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo può inoltre comprendere un'unità di controllo a microcomputer ed un sensore di temperatura, un sensore MAP oppure un sensore di velocità di rotazione In questo caso, si può prevedere di introdurre una quantità addizionale di aria per creare un effetto di compensazione durante l'avviamento a freddo del motore, quando il motore viene fatto funzionare m una zona ad elevata altitudine, o quando il motore viene azionato ad un regime di minimo

Breve descrizione dei disegni

La figura 1 rappresenta una vista schematica, parzialmente in sezione, che illustra un dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo per un motore d'automobile convenzionale

La figura 2 rappresenta una vista schematica di un motore a combustione ad iniezione per un motociclo realizzato m accordo con una preferita forma di realizzazione dell' innovazione

La figura 3 rappresenta una sezione schematica che illustra la disposizione di un dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo ed un collettore d'ingresso come illustrato in figura 2, nel quale il condotto di by-pass è aperto

La figura 4 rappresenta una vista schematica m sezione che illustra una condizione corrispondente a quella di figura 3 nella quale il condotto di by-pass è chiuso dal dispositivo di controllo dell'avviamento a freddo

La figura 5 rappresenta una vista schematica in sezione di un'altra configurazione di un altro dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo ed il collettore d'ingresso come illustrato m figura 2, nel quale il condotto di by-pass è aperto

La figura 6 rappresenta una vista schematica in sezione che illustra una condizione corrispondente a quella di figura 5 con il condotto di by-pass chiuso dal dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLE PREFERITE FORME DI REALIZZAZIONE

Le preferite forme di realizzazione in accordo con l'innovazione, verranno descritte nel seguito con riferimento alle allegate tavole di disegno

I Prima forma di realizzazione

La figura 2 rappresenta schematicamente un motore a combustione ad iniezione per un motociclo realizzato in accordo con una preferita forma di realizzazione dell'innovazione Con riferimento alla figura 2, il motore a combustione ad iniezione comprende un cilindro 1, un collettore d'ingresso 2, un dispositivo 4 (5) di controllo per l'avviamento a freddo, un iniettore di carburante 6, una valvola a farfalla 7, un filtro aria 8, una scatola del cambio 9 ed un'apertura d'ingresso 20

II carburante e l'aria costituiscono ι componenti per la combustione all'interno del cilindro 1 In condizioni normali di funzionamento per il motore, l'aria fluisce entro il filtro dell'aria 8 attraverso l'apertura d'ingresso 20, e poi viene convogliata entro il collettore d'ingresso 2 II carburante viene poi iniettato entro il collettore d'ingresso 2 tramite l'iniettore del carburante 6, miscelato con l'aria ed immesso nel cilindro 1 La quantità di carburante viene controllata dall'iniettore 6, mentre la quantità di aria viene controllata dalla valvola a farfalla 7

La figura 3 rappresenta una vista schematica ed m sezione di una configurazione del dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo con un collettore d'ingresso come in figura 2, nel quale il condotto di by-pass è aperto Con riferimento alla figura 3, il motore con combustione ad iniezione comprende un collettore d'ingresso 2, un condotto di by-pass 3, una valvola a farfalla 7, un condotto di minima 10 ed una valvola a spillo 11 II dispositivo di controllo per avviamento a freddo 4 comprende un riscaldatore 41 (ad esempio un elemento riscaldatore di tipo PTC), una lamina bimetallica 42, una valvola di chiusura 43, un sensore di temperatura 44, un'unità di controllo a microcomputer 45, una sensore MAP 46 (pressione assoluta nel collettore) , ed un sensore di velocità di rotazione 47 II riscaldatore 41 è montato sul collettore di ingresso 2 o in altre posizioni idonee

Si possono individuare tre percorsi descritti nel seguito per l'aria che fluisce entro il cilindro 1 attraverso il collettore di ingresso 2 Quando il motore funziona con velocità relativamente elevata, la valvola a farfalla 7 viene aperta e l'aria fluisce dal lato destro verso il collettore d'ingresso 2 e nel cilindro 1 Quando il motore viene avviato a freddo, l'aria fluisce entro il cilindro 1 attraverso il condotto di by-pass 3 Quando il motore funziona ad un regime di minimo, l'aria fluisce nel cilindro attraverso il condotto di minimo 10

Quando il motore viene avviato a freddo, la valvola a farfalla 7 è sostanzialmente chiusa Quando il motore viene avviato a freddo, la quantità di aria m ingresso che fluisce attraverso il condotto di minimo 10 non è sufficiente per vincere l'attrito relativamente grande Perciò, viene fornita una quantità maggiore di aria attraverso il condotto di by-pass 3 In questo caso, il sensore di temperatura 44 rileva la temperatura (bassa) del motore ed invia un segnale ST di bassa temperatura all'unità di controllo a microcomputer 45 L'unità di controllo a microcomputer 45 disabilita il riscaldatore 41, la valvola di chiusura aria 43 viene posizionata m modo da aprire il condotto di by-pass 3 allo scopo di permettere il passaggio di una quantità addizionale di aria verso il cilindro 1

Dopo che la temperatura del motore è aumentata, o durante l'avviamento a caldo del motore, il sensore termico 44 rileva la temperatura relativamente alta ed invia un segnale ST di temperatura relativamente alta all'unità di controllo a microprocessore 45 in modo da abilitare il riscaldatore 41 per riscaldare la lamina bimetallica 42 La lamina bimetallica 42 funzionando come un meccanismo d'azionamento si espande per effetto del calore e sposta la valvola 43 m modo da chiudere il condotto di by-pass 3, come illustrato in figura 4

In funzione delle caratteristiche di piegatura della lamina bimetallica 42, assoggettata al riscaldamento, è possibile utilizzare lo stesso motore al posto del riscaldatore 41 In questo caso, le funzioni di controllo per l'avviamento a freddo possono essere abilitate senza il sensore termico 44 e l'unità di controllo a microprocessore 45

Le funzioni del sensore MAP 46 e del sensore di velocità di rotazione 47 verranno descritte nel seguito

Inoltre, il condotto di by-pass 3 può essere anche controllato in modo da fare passare una certa quantità di aria m funzione dell'entità della sua apertura

Quando il motociclo viene condotto m una zona di elevata altitudine, la quantità di aria m ingresso deve essere aumentata per migliorare l'efficienza del motore dovuta all'aria rarefatta In questo caso, il sensore MAP 46 rileva la pressione entro il collettore di ingresso 2 ed invia un segnale SP corrispondenza alla pressione all'unità di controllo a microprocessore 45, al fine di controllare l'entità dell'apertura del condotto di by-pass 3 mediante il riscaldatore 41, la lamina bimetallica 42 e la valvola di chiusura 43 Ne risulta che una quantità addizionale di aria può essere fornita attraverso il condotto di by-pass 3 quando il motore funziona in una zona ad elevata altitudine

Quando il motore viene fatto funzionare ad un regime di minimo, l'aria fluisce nel cilindro 1 attraverso il condotto di minimo 10 L'entità dell'apertura del condotto di minimo 10 viene controllata mediante la valvola a spillo Il Generalmente, la collocazione della valvola a spillo 11 viene fissata, dopo aver eseguito una regolazione, e così il grado di apertura del condotto di minimo 10 viene m questo modo fissato

Dopo che il motore ha funzionato per un certo periodo di tempo, si possono depositare delle impurità m corrispondenza della valvola a spillo 11, le quali tendono a bloccare il condotto di minimo e quindi a diminuire l'apertura del condotto medesimo In questo caso, il regime di giri del motore al minimo risulta essere basso Il sensore di velocità di rotazione 47 rileva la velocità rotazionale del motore ed invia un segnale SR corrispondente alla rotazione all'unità di controllo a microprocessore 45, allo scopo di modificare il grado di apertura del condotto di by-pass 3 mediante il riscaldatore 41, la lamina bimetallica 42, e la valvola di chiusura 43 Ne risulta che, quando la valvola a spillo 11 è lievemente bloccata, è ancora possibile fornire aria addizionale attraverso il condotto di by-pass 3

2 Seconda forma di realizzazione

La figura 5 rappresenta schematicamente una vista in sezione che illustra un'altra configurazione di un altro dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo con il collettore di ingresso come illustrato m figura 2, nel quale il condotto di by-pass è aperto La figura 6 rappresenta una vista schematica che illustra una condizione corrispondente alla figura 5, con il condotto di by-pass chiuso dal dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo.

Con riferimento alla figura 5, il motore con combustione ad iniezione comprende un collettore di ingresso 2, un condotto di by-pass 3, una valvola a farfalla, un condotto di mim mo 10 ed una valvola a spillo 11 II dispositivo di controllo 5 per l'avviamento a freddo comprende un riscaldatore 51, un attuatore a cera o paraffina riscaldata 52, una valvola 53, un sensore termico 54, un'unità di controllo a microprocessore 55, un sensore MAP 56 e un sensore di velocità rotazionale 57

Negli elementi menzionati m precedenza, a parte le caratteristiche funzionali del riscaldatore 51, dell'attuatore a cera riscaldata 52 e della valvola 53 che sono diverse da quelle del riscaldatore 41, della lama bimetallica 42 e della valvola 43 della prima forma di realizzazione, le caratteristiche funzionali degli altri elementi sono le stesse della prima forma di realizzazione e non si provvederà nel seguito alla loro descrizione dettagliata

La combinazione del riscaldatore 51, dell'attuatore a cera riscaldata 52 e della valvola 53 costituisce una valvola per avviamento a freddo con cera riscaldata che viene attualmente impiegata nei motori per motocicli provvisti di carburatori, ma non è ancora stata impiegata sui motori a combustione ad iniezione

L'attuatore a cera riscaldata 52 viene sottoposto all'azione della temperatura generata dal riscaldatore 51 per azionare la valvola 53 e controllare il grado di apertura del condotto di by-pass 3 L'unità di controllo a microprocessore 55 riceve un segnale ST, un segnale corrispondente alla pressione SP, ed un segnale corrispondente alla velocità di rotazione SR, essendo tali caratteristiche rilevate rispettivamente dal sensore termico 54, dal sensore MAP 56 e dal sensore di velocità rotazionale 57, e poi regola di conseguenza la temperatura generata dal riscaldatore 51 II metodo di controllo è lo stesso della prima forma di realizzazione e pertanto anch'esso non verrà trattato in dettaglio

Riassumendo, un dispositivo 4 di controllo per l'avviamento a freddo realizzato m accordo con la presente innovazione viene utilizzato per il motore a combustione ad iniezione di un motociclo II motore a combustione ad iniezione comprende un cilindro 1, un collettore di ingresso 2 ed un condotto di by-pass 3 II collettore di ingresso 2 è connesso internamente con il cilindro 1 per fornire il carburante e l'aria al medesimo cilindro 1 II condotto di by-pass 3 è connesso internamente con il collettore d'ingresso 2 attraverso un vano esterno al collettore 2 medesimo II dispositivo per il controllo dell'avviamento a freddo 4 comprende un riscaldatore 41 (51), un meccanismo d'azionamento 42 (52), una valvola di chiusura 43 (53) Il riscaldatore 41 (51) è disposto attorno al collettore d'ingresso 2 II meccanismo d'azionamento 42 (52) viene riscaldato dal riscaldatore 41 (51) per generare una predeterminata forza d'azionamento La valvola di chiusura 43 (53) è accoppiata al meccanismo d'azionamento 42 (52) e viene azionata dalla forza d'azionamento generata dal meccanismo 42 (52) stesso per aprire selettivamente il condotto di by-pass 3 e controllare il grado di apertura del condotto di by-pass 3 Quindi, una predeterminata quantità di aria può fluire entro il collettore d'ingresso 2

Quando il motore viene avviato a freddo, il condotto di bypass 3 viene aperto Quando il motore viene avviato a caldo o quando la temperatura del motore raggiunge un predeterminato livello, la valvola di chiusura 43 (53) chiude il condotto di by-pass 3

Perciò, il dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo realizzato in accordo con la presente innovazione è in grado di determinare l'avvio a freddo del motore e la compensazione del flusso di aria in ingresso E' possibile fornire un motore a combustione ad iniezione di basso prezzo per motociclo dotato delle funzioni di chiusura automatica e di compensazione del flusso dell'aria in ingresso

Seppure l'innovazione sia stata descritta m termini esemplificativi riferiti ad una preferita forma di realizzazione, si intende che l'innovazione non deve essere considerata limitata alle configurazioni descritte Al contrario, si intende che essa vada a comprendere diverse modifiche Pertanto, la portata delle seguenti rivendicazioni deve essere considerata con la più ampia interpretazione che permetta di comprendere tali modifiche

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1 Dispositivo per il controllo dell'avviamento a freddo di un motore a combustione ad iniezione di un motociclo, comprendente un riscaldatore disposto nella zona attorno ad un collettore di ingresso, un meccanismo di azionamento riscaldato da detto riscaldatore per generare una predeterminata forza di azionamento, e una valvola di chiusura aria accoppiata con detto meccanismo di azionamento ed azionata m conseguenza di detta predeterminata forza di azionamento generata da detto meccanismo di azionamento per aprire selettivamente un condotto di by-pass e controllare il grado di apertura del medesimo, determinando m tal modo la quantità di aria che fluisce entro detto collettore di ingresso 2 Dispositivo per il controllo dell'avviamento a freddo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un sensore termico atto a rilevare la temperatura di detto motore e ad emettere un segnale corrispondente alla temperatura, e un'unità di controllo a microprocessore atta a ricevere il segnale corrispondente alla temperatura per comandare di conseguenza la temperatura di riscaldamento di detto riscaldatore e per controllare il grado di apertura del condotto di by-pass 3. Dispositivo per il controllo dell'avviamento a freddo secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre un sensore MAP (di rilevamento della pressione assoluta del collettore) atto a rilevare una pressione assoluta m detto collettore di ingresso e per emettere un segnale corrispondente alla pressione, e una unità di controllo a microprocessore atta a ricevere tale segnale di pressione per determinare di conseguenza la temperatura di riscaldamento di detto riscaldatore ed il grado di apertura del condotto di by-pass 4 Dispositivo per il controllo dell'avviamento a freddo secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre un sensore di velocità rotazionale atto a rilevare la velocità di rotazione del motore ed emettere un segnale corrispondente a tale velocità rotazionale, e un'unità di controllo a microprocessore atto a ricevere detto segnale corrispondente alla velocità rotazionale per controllare la temperatura di riscaldamento di detto riscaldatore ed il grado di apertura di detto condotto di by-pass 5 Dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto riscaldatore è costituito dallo stesso motore con combustione ad iniezione 6 Dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto meccanismo di azionamento è costituito da una lamina bimetallica che spinge per effetto dell'espansione dovuta al riscaldamento 7 Dispositivo di controllo per l'avviamento a freddo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto meccanismo di azionamento è costituito da un attuatore a cera riscaldata non espansibile