ITBO940238A1 - Sistema elettronico di identificazione delle fasi di un motore endotermico - Google Patents
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Abstract
Sistema elettronico di identificazione delle fasi di un motore endotermico a quattro tempi presentante un albero motore d'uscita accoppiato ad un sensore di posizione angolare che genera un segnale avente periodicità di 360° di albero motore. Il segnale presenta almeno un riferimento di zero corrispondente ad un riferimento angolare di zero dell'albero motore. Il sistema è atto a rilevare (100) il riferimento di zero ed ad eseguire un'attribuzione arbitraria (110) delle fasi motore (2) rispetto al riferimento di zero stabilendo almeno una relazione angolare prefissata tra il riferimento di zero e la posizione angolare in cui viene raggiunto il punto morto superiore di un primo cilindro. Il sistema è atto a monitorare (133) la coppia generata dal motore per rilevare una sfasatura di 360° nelle fasi attribuite arbitrariamente e rifasare (135) di conseguenza tali fasi.(Figura 2).
Description
DE SCR IZ ION E
del brevetto per invenzione industriale
La presente invenzione è relativa ad un sistema elettronico di identificazione delle fasi di un motore endotermico.
Sono noti sistemi di iniezione elettronica per motori endotermici in cui una centralina elettronica a microprocessore riceve in ingresso una pluralità di segnali di informazione (ad esempio numero giri motore, posizione valvola a farfalla, temperatura aria aspirata/ temperatura acqua di raffreddamento,... ecc) e genera in uscita la fase ed il tempo di iniezione per i vari iniettori.
Alcuni sistemi di iniezione elettronica, ad esempio i sistemi cosiddetti "MULTIPOINT" (un iniettore per cilindro) sequenziali (il carburante viene iniettato in un cilindro alla volta) fasati (il carburante viene iniettato in fase di aspirazione), necessitano inoltre di sistemi di riferimento angolari atti a rendere possibile il riconoscimento della fase motore (aspirazione, compressione, espansione, scarico) in cui si trovano i vari cilindri del motore.
I sistemi di riferimento angolare noti utilizzano due sensori di posizionamento angolare del motore: un primo sensore in grado di fornire un segnale di posizionamento angolare dell'albero motore (con periodicità di 360°) ed un secondo sensore (con periodicità di 720°) in grado di fornire un segnale di posizionamento angolare dell'albero di distribuzione.
In particolare, il primo sensore di posizionamento angolare è convenientemente costituito da una puleggia dentata calettata sull'albero motore e da un sensore fisso in grado di fornire un impulso al momento in cui un dente della puleggia passa di fronte al sensore fisso. La puleggia dentata presenta inoltre una porzione spianata, formata ad esempio dalla mancanza di due denti, che viene utilizzata come riferimento di zero per l'identificazione del punto morto superiore dei vari cilindri del motore. In particolare, il punto morto superiore di ogni cilindro del motore si trova, con una indeterminazione di 360°, in una posizione angolare prefissata rispetto al riferimento di zero. Il punto morto superiore dei vari cilindri viene quindi individuato contando numeri prefissati di impulsi successivi al rilevamento del riferimento di zero.
Il secondo sensore è realizzato da una puleggia dentata calettata sull'albero di distribuzione e da un sensore fisso in grado di fornire in uscita un primo livello di segnale in corrispondenza di un primo riferimento di zero rilevato dal primo sensore ed un secondo livello di segnale in corrispondenza ad un successivo rilevamento del riferimento di zero. Il secondo sensore è utilizzato al fine di eliminare l'indeterminazione di 360° del primo sensore.
I sistemi noti comprendono inoltre una centralina elettronica la quale riceve i segnali generati dal primo dal secondo secondo sensore e li elabora ricavando l'informazione sulle fasi motore (aspirazione, compressione, espansione, scarico) dei vari cilindri.
I sistemi di riferimento angolare noti presentano una notevole complessità costruttiva e costi elevati.
L'elaborazione dei segnali generati dai due sensori è inoltre complessa.
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema elettronico di identificazione delle fasi di un motore endotermico che risolva gli inconvenienti dei sistemi noti. In particolare, scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema elettronico di identificazione delle fasi motore che utilizzi un solo sensore di posizionamento angolare.
II precedente scopo è raggiunto dalla presente invenzione in quanto essa è relativa ad un sistema elettronico di identificazione delle fasi di un motore endotermico a quattro tempi;
il detto motore presentando un albero motore d'uscita accoppiato ad un sensore di posizione angolare del detto albero;
detto sensore generando un segnale avente periodicità di 360° di albero motore;
detto segnale presentando almeno un riferimento di zero corrispondente ad un riferimento angolare di zero di detto albero motore,
caratterizzato dal fatto di comprendere:
- primi mezzi elettronici atti a rilevare il detto riferimento di zero;
- secondi mezzi elettronici atti a eseguire una attribuzione arbitraria delle fasi dei cilindri del detto motore rispetto al detto riferimento di zero;
detti secondi mezzi elettronici stabilendo almeno una relazione angolare prefissata tra il detto riferimento di zero e la posizione angolare in cui viene raggiunto il punto morto superiore di un primo cilindro;
- mezzi di monitoraggio della coppia generata dal detto motore atti a rilevare un errore di 360° di albero motore nelle fasi attribuite da detti secondi mezzi elettronici ed atti a selezionare mezzi di rifasatura per rifasare di 360° dette fasi;
i detti mezzi di monitoraggio comprendendo inoltre: mezzi inibitori atti a comandare l'interruzione di iniezione carburante in almeno un iniettore;
mezzi discriminatori atti a rilevare la coppia applicata all'albero motore da parte del detto primo cilindro;
detti mezzi discriminatori essendo atti a confrontare la detta coppia rilevata con valori di riferimento, in particolare valori memorizzati, per rilevare un mancato apporto di coppia dovuta ad una mancata alimentazione nell'istante in cui si presume abbia luogo il punto morto superiore del detto primo cilindro.
L'invenzione verrà ora illustrata con particolare riferimento alle figure allegate che rappresentano una preferita forma di realizzazione non limitativa in cui:
la figura 1 illustra un motore endotermico provvisto di un sistema elettronico di identificazione delle fasi realizzato secondo i dettami della presente invenzione; e
la figura 2 è un diagramma logico a blocchi delle operazioni svolte dal sistema della presente invenzione.
Nella figura 1 è illustrato un motore endotermico 2 a quattro tempi operante in ciclo Otto provvisto di un dispositivo di iniezione 4 controllato da una centralina elettronica 7 operante secondo il sistema elettronico di identificazione delle fasi della presente invenzione.
In particolare, la centralina elettronica 7 riceve una pluralità di segnali S1,S2,..Sn di informazione di ingresso misurati nel motore 2 (ad esempio segnali proporzionali alla temperatura del fluido di raffreddamento del motore, alla temperatura dell'aria aspirata, alla posizione della valvola farfalla, ecc...) e genera in uscita una pluralità di tempi di iniezione Tj alimentati al dispositivo di iniezione 4.
Il dispositivo di iniezione 4 è provvisto di quattro iniettori 4a, 4b, 4c, 4d operanti con rispettivi cilindri 9a, 9b, 9c, 9d (rappresentati schematicamente) del motore 2 (sistema "MULTIPOINT”) ed è atto a iniettare il carburante in un cilindro alla volta (sistema sequenziale) ed in fase di aspirazione (sistema fasato).
La centralina elettronica 7 è provvista di un'unità di riferimento fasi motore 11 atta rendere possibile il riconoscimento della fase motore (aspirazione, compressione, espansione, scarico) in cui si trova ogni cilindro 9a,9b,9c,9d del motore 2.
La unità di riferimento 11 riceve in ingresso un segnale proveniente da un sensore 15 accoppiato ad una puleggia dentata 17 calettata ad una estremità dell'albero a gomiti 20 del motore 2. Il sensore 15 è atto a generare un impulso elettrico quando un dente della puleggia 17 passa di fronte al sensore 15.
La puleggia dentata 17 è provvista di sessanta denti meno due e presenta pertanto una porzione spianata, formata dalla mancanza di tali due denti, che viene utilizzata come riferimento di zero. Il riferimento di zero è utilizzato per l'identificazione del punto morto superiore dei vari cilindri del motore. In particolare, il punto morto superiore di ogni cilindro 4a,4b,4c,4d si trova, con un'indeterminazione di 360°, in una posizione angolare prefissata aa, ab, ac, ad rispetto al riferimento di zero.
Il segnale R generato dal sensore 15 è formato da una successione di impulsi Di equispaziati tra di loro di un tempo t. Il segnale R presenta inoltre una porzione piatta Dz di larghezza T (pari a circa tre volte t) in cui non sono rilevabili impulsi; tale porzione piatta Dz viene prodotta durante il passaggio della porzione spianata di fronte al sensore 15.
Il punto morto superiore di ogni cilindro viene individuato, con la citata indeterminazione di 360°, contando un numero prefissato di impulsi Na, Nb, Nc, Nd dopo il rilevamento del riferimento di zero.
In particolare, al rilevamento del riferimento di zero non è possibile individuare la fasatura dei vari cilindri 9a,9b,9c,9d in modo univoco dal momento che la periodicità del motore 2, operante in ciclo Otto, è pari a 720° di rotazione dell'albero motore e la periodicità del segnale generato dal sensore 15 è 360° di rotazione dell'albero motore. Per tale motivo non è possibile sapere se i 360° successivi al riferimento di zero coincidono con i primi 360° del ciclo o con gli ultimi 360° del ciclo motore. Non è pertanto possibile sapere se la prima posizione angolare prefissata αa successiva al riferimento di zero corrisponde al punto morto superiore del primo cilindro 9a o del quarto cilindro 9d del motore 2.
L'unità di riferimento 11 coopera inoltre con un dispositivo 25, ad esempio il dispositivo descritto nel brevetto Francese FR-9111273 dal titolo "Procede et dispositif de mesure du couple d'un moteur thermique a combustion interne", atto a rilevare la coppia istantanea sviluppata singolarmente dai vari cilindri del motore 2.
L'unità 11 genera in uscita un segnale che descrive la fase motore (aspirazione, compressione, espansione, scarico) in cui si trova ogni cilindro 9a,9b,9c,9d del motore 2 .
Con particolare riferimento alla figura 2 vengono illustrate le operazioni svolte dall'unità 11 operante secondo il sistema della presente invenzione.
Inizialmente si perviene ad un blocco 100 nel quale il sistema rileva il segnale R generato dal sensore 15.
In particolare, nel blocco 100 il sistema si dispone in attesa della porzione piatta Dz del segnale R al fine di individuare il riferimento di zero della puleggia 17. Al rilevamento del riferimento di zero dal blocco 100 si passa ad un blocco 110.
Il blocco 110 esegue un'attribuzione arbitraria delle fasi del motore 2 attribuendo ad esempio alla prima posizione angolare prefissata aa successiva al riferimento di zero il punto morto superiore del primo cilindro 9a; l'attribuzione delle posizioni dei punti morti superiori degli altri cilindri viene effettuata in modo congruo alla prima attribuzione.
In questo modo, dopo un rilevamento di un numero prefissato di impulsi Na (ad esempio venti) successivi al riferimento di zero viene riconosciuta la posizione angolare aa del punto morto superiore del primo cilindro 9a.
Per i motivi precedentemente esposti, la posizione angolare che si ha al ventesimo impulso successivo al riferimento di zero potrebbe anche corrispondere al punto morto superiore del quarto cilindro 9d.
In caso di errore non viene compromesso il funzionamento del motore, in quanto si provvede a garantire comunque la carica della bobina di accensione (non illustrata) e la successiva scintilla sia sul primo cilindro 9a che sul quarto cilindro 9d; le prestazioni del motore 2 sono però pesantemente degradate dal momento che vengono attuati degli anticipi di iniezione e di accensione errati di 360°.
Il blocco è seguito da un blocco 130 che provvede a rilevare un errore nell'attribuzione delle fasi stabilite dal blocco 110 (sfasatura di 360°) ed a rifasare conseguentemente l'iniezione.
In particolare, il blocco 130 comprende un blocco 131 nel quale viene comandata l'eliminazione di iniezione carburante ad un iniettore, in particolare l'iniettore atto ad iniettare carburante nel primo cilindro 9a.
Il blocco 131 è seguito da un blocco di attesa 132. Il blocco 132 è seguito da un blocco 133 in cui viene rilevata in modo noto, mediante il dispositivo 25 la coppia applicata all'albero motore da parte del cilindro riconosciuto dal blocco 110 come primo cilindro Se l'attribuzione delle fasi effettuata dal blocco 110 è esatta, cioè se il cilindro riconosciuto dal blocco 110 come primo cilindro lo è veramente (e cioè non è il quarto cilindro 9d), l'interruzione di alimentazione del blocco 131 è seguita da un mancato apporto di coppia nell'istante in cui si presume abbia luogo il punto morto superiore di tale primo cilindro.
Per tale motivo se l'interruzione di alimentazione è seguita da una diminuzione di coppia nell'istante in cui si presume abbia luogo il punto morto superiore del primo cilindro, la fasatura effettuata dal blocco 110 è esatta e dal blocco 133 si passa ad un blocco 134. La diminuzione della coppia può essere ad esempio rilevata confrontando la coppia istantanea misurata dal dispositivo 25 con la coppia misurata in precedenti cicli motore.
Se invece l'interruzione di alimentazione nel primo iniettore non è seguita da una diminuzione di coppia nell'istante in cui si presume abbia luogo il punto morto superiore del primo cilindro, la fasatura effettuata dal blocco 110 è errata e dal blocco 133 si passa ad un blocco 135.
Il blocco 135 effettua una rifasatura di 360° alla fasatura comandata nel blocco 110; cioè viene attribuita alla prima posizione angolare dell'albero 20 che si ha dopo il rilevamento di un numero prefissato di impulsi Na (ad esempio venti) dal riferimento di zero il punto morto superiore del guarto cilindro 9d (la cui posizione è sfasata di 360° rispetto a guella del primo cilindro).
Il blocco 134 mantiene la fasatura stabilita dal blocco 110.
Dai blocchi 134 e 135 si esce dal programma.
Da guanto sopra detto risultano chiari i vantaggi della presente invenzione in guanto il sistema descritto rileva con precisione le fasi motore pur utilizzando un solo sensore di posizione angolare.
Risulta infine chiaro che modifiche e varianti possono essere apportate al sistema descritto senza peraltro uscire dall'abito protettivo della presente invenzione.
Claims (1)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Sistema elettronico di identificazione delle fasi di un motore endotermico a quattro tempi; il detto motore presentando un albero motore (20) d'uscita accoppiato ad un sensore di posizione angolare (15,17) del detto albero (20); detto sensore (15,17) generando un segnale (R) avente periodicità di 360° di albero motore; detto segnale (R) presentando almeno un riferimento di zero (Dz) corrispondente ad un riferimento angolare di zero di detto albero motore (20), caratterizzato dal fatto di comprendere: - primi mezzi elettronici (100) atti a rilevare il detto riferimento di zero; - secondi mezzi elettronici (110) atti a eseguire una attribuzione arbitraria delle fasi dei cilindri del detto motore (2) rispetto al detto riferimento di zero; detti secondi mezzi elettronici stabilendo almeno una relazione angolare prefissata (era) tra il detto riferimento di zero e la posizione angolare in cui viene raggiunto il punto morto superiore di un primo cilindro; - mezzi di monitoraggio (130) della coppia generata dal detto motore (2) atti a rilevare un errore di 360° di albero motore nelle fasi attribuite da detti secondi mezzi elettronici (110) ed atti a selezionare mezzi di rifasatura (135) per rifasare di 360° dette fasi; i detti mezzi di monitoraggio (130) comprendendo inoltre: mezzi inibitori (131) atti a comandare l'interruzione di iniezione carburante in almeno un iniettore; mezzi discriminatori (133) atti a rilevare la coppia applicata all'albero motore (20) da parte del detto primo cilindro; detti mezzi discriminatori (133) essendo atti a confrontare la detta coppia rilevata con valori di riferimento, in particolare valori memorizzati, per rilevare un mancato apporto di coppia dovuta ad una mancata alimentazione nell'istante in cui si presume abbia luogo il punto morto superiore del detto primo cilindro. 2.- Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di monitoraggio (130) comprendono: mezzi di mantenimento fasatura (134) selezionabili dai detti mezzi discriminatori quando l'interruzione di alimentazione causata da detti mezzi inibitori (131) è seguita da un mancato apporto di coppia nell'istante in cui si presume abbia luogo il punto morto superiore del detto primo cilindro; detti mezzi di mantenimento fasatura (134) essendo atti a mantenere la fasatura stabilita da detti secondi mezzi elettronici (110). 3.- Sistema secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi discriminatori (133) selezionano i detti mezzi di rifasatura (135) quando la detta interruzione di alimentazione non è seguita da una diminuzione di coppia nell'istante in cui si presume abbia luogo il punto morto superiore del detto primo cilindro. 4.- Sistema elettronico di identificazione delle fasi di un motore endotermico a quattro tempi/ sostanzialmente come descritto ed illustrato con riferimento alle figure allegate.
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