ITMI20000335A1 - Procedimento per far funzionare un motore a combustione interna - Google Patents

Description

Descrizione

Stato dell'arte

L'invenzione concerne un procedimento per far funzionare il motore a combustione interna, in special modo di un autoveicolo, in cui carburante viene iniettato in una camera di combustione durante una fase di compressione, laddove l'iniezione presenta un angolo iniziale di iniezione. L'invenzione concerne parimenti un motore a combustione interna, in special modo per un autoveicolo, comprendente una camera di combustione, nella quale carburante è iniettabile durante una fase di compressione, laddove l'iniezione presenta un angolo iniziale di iniezione, e comprendente un apparecchio di comando per il pilotaggio e/oppure per la regolazione.

Un tale procedimento ed un tale motore a combustione interna sono a titolo di esempio noti da una cosiddetta iniezione diretta della benzina in autoveicoli. Carburante viene qui iniettato nella camera di combustione del motore a combustione interna durante la fase di aspirazione in un esercizio omogeneo oppure durante la fase di compressione in un esercizio per livelli. L'esercizio omogeneo è preferibilmente previsto per il funzionamento a pieno carico del motore a combustione interna, mentre l'esercizio per livelli si addice al funzionamento al minimo e con carico parziale. In funzione della coppia richiesta per esempio, nel caso di un tale motore a combustione interna ad iniezione diretta si commuta tra i due menzionati tipi di esercizio.

Nell'esercizio per livelli il carburante viene abitualmente iniettato nella camera di combustione con un angolo iniziale di iniezione di per esempio 70 gradi prima del punto morto superiore. Per un' ulteriore riduzione del consumo di carburante viene in proposito auspicata un'iniezione il più possibile precoce. A motivo di condizioni marginali riguardanti la tecnologia del motore l'iniezione non può tuttavia aver luogo in modo arbitrariamente precoce.

Compito dell'invenzione è quello di creare un procedimento per far funzionare un motore a combustione interna, con il quale sia conseguibile un risparmio per quanto possibile grande di carburante senza che in seguito a ciò vengano toccate altre condizioni marginali riguardanti la tecnologia del motore.

In un procedimento del genere citato inizialmente questo compito viene risolto secondo l'invenzione per il fatto che l'angolo iniziale di iniezione viene modificato in funzione di una sileziosità del motore a combustione interna. In un motore a combustione interna del genere citato inizialmente il compito viene risolto secondo l'invenzione per il fatto che attraverso l'apparecchio di comando l'angolo iniziale di iniezione è modificabile in funzione di una silenziosità di funzionamento del motore a combustione interna.

Alla base dell'invenzione sta la nozione che un'anticipazione dell'angolo iniziale di iniezione porta ad una riduzione della silenziosità di funzionamento del motore a combustione interna. Questo peggioramento della silenziosità di funzionamento rappresenta una delle condizioni marginali, relative alla tecnologia del motore, che impediscono un'arbitraria anticipazione e perciò un ulteriore risparmio di carburante. L'invenzione tiene conto di questa condizione marginale per il fatto che l'angolo iniziale di iniezione e pertanto l’anticipazione dell'iniezione vengono effettuati in funzione della silenziosità di funzionamento. Si ottiene con ciò che da un lato la silenziosità di funzionamento non venga arbitrariamente ridotta ai fini di un risparmio del carburante, però che dall'altro lato ciò nonostante possa essere conseguito un risparmio per quanto possibile ampio di carburante.

Nel caso di un vantaggioso, ulteriore sviluppo dell'invenzione, qualora venisse superato per eccesso un valore limite della silenziosità di funzionamento, l'angolo iniziale di iniezione viene regolato in senso ritardante in ragione di un valore correttivo. Il valore limite della silenziosità di funzionamento caratterizza l'auspicata silenziosità di funzionamento minima rispettivamente rumorosità di funzionamento massima. Se questo valore limite della silenziosità di funzionamento viene raggiunto, l'angolo iniziale di iniezione viene allora regolato in senso ritardante. La silenziosità di funzionamento viene con ciò di nuovo migliorata.

E' particolarmente vantaggioso che il valore correttivo venga aumentato in ragione di un primo valore preassegnato. Per l'iniezione successiva viene con ciò .già preimpostata un'ulteriore regolazione in senso ritardante dell'angolo iniziale di iniezione. Questa regolazione in senso ritardante provoca un ulteriore miglioramento della silenziosità di funzionamento.

Opportuno è in proposito che il valore correttivo venga limitato ad un valore massimo. Viene con ciò garantito che la regolazione in senso ritardante non proceda oltre in modo arbitrario, bensì venga limitata attraverso il valore massimo.

Nel caso di un vantaggioso, ulteriore sviluppo dell'invenzione, qualora fosse superato per eccesso un tempo di durata preassegnata, il valore correttivo viene ridotto in ragione di un secondo valore preassegnato. Ciò rappresenta una regolazione in senso anticipante dell'angolo iniziale di iniezione. Viene con ciò ottenuto che l'angolo iniziale di iniezione non solo venga regolato in maniera ininterrotta in senso ritardante, bensì che esso, dopo il tempo di durata preassegnata, venga anche di nuovo riportato indietro in senso anticipante. La regolazione in senso anticipante provoca in proposito - come spiegato inizialmente - un risparmio di carburante.

Ε' particolarmente vantaggioso che il valore correttivo venga memorizzato specialmente in modo specifico per cilindri ed eventualmente in aggiunta in dipendenza del punto di funzionamento. Deriva da ciò un campo caratteristico di applicazione che può essere utilizzato dall'apparecchio di comando in occasione del pilotaggio e/oppure della regolazione del motore a combustione interna.

Parimenti è particolarmente vantaggioso che la silenziosità di funzionamento del motore a combustione interna venga mediata nel tempo specialmente in modo individuale per cilindri. Viene con ciò ulteriormente migliorata la presa in considerazione di cui all'invenzione della silenziosità di funzionamento in relazione all'angolo iniziale di iniezione.

Particolarmente significativa è la realizzazione del procedimento di cui all'invenzione sotto forma di un elemento di pilotaggio che è previsto per un apparecchio di comando di un motore a combustione interna, specialmente di un autoveicolo. Sull'elemento di pilotaggio è in proposito memorizzato un programma che è in grado di funzionare su un apparecchio calcolatore, specialmente su un microprocessore, e che si addice all'esecuzione del procedimento di cui all'invenzione. In questo caso quindi l'invenzione viene realizzata attraverso un programma memorizzato sull'elemento di pilotaggio, cosicché questo elemento di pilotaggio, munito del programma, rappresenta l'invenzione allo stesso modo del procedimento, per la cui esecuzione si addice il programma. In qualità di elemento di pilotaggio può in special modo trovare impiego un mezzo elettrico di memorizzazione, a titolo di esempio una Read-Only-Memory .

Ulteriori caratteristiche, possibilità di utilizzo e vantaggi dell'invenzione si evincono dalla descrizione che segue di esempi di realizzazione dell'invenzione, che sono rappresentati nelle figure del disegno. In proposito, tutte le caratteristiche descritte o rappresentate formano di per sé oppure in combinazione arbitraria l'oggetto dell'invenzione, indipendentemente dal loro accorpamento nelle rivendicazioni, oppure dal loro riferimento di richiamo, nonché indipendentemente dalla loro formulazione ovvero rappresentazione nella descrizione rispettivamente nel disegno.

La figura 1 fa vedere un circuito schematico a blocchi di un esempio di realizzazione di un motore a combustione interna conforme all'invenzione e la figura 2 fa vedere un circuito schematico a blocchi di un esempio di realizzazione di un procedimento conforme all'invenzione per far funzionare il motore a combustione interna di cui alla figura 1.

Nella figura 1 è rappresentato un motore a combustione interna 1 di un autoveicolo, nel quale un pistone 2 può essere spostato ad andirivieni in un cilindro 3. Il cilindro 3 è provvisto di una camera di combustione 4 che, tra l'altro, è delimitata dal pistone 2, da una valvola di ingresso 5. e da una valvola di scarico 6. Con la valvola di ingresso 5 è accoppiato un tubo di aspirazione 7 e con la valvola di scarico 6 è accoppiato un tubo 8 del gas di scarico.

Nella zona della valvola di ingresso 5 e della valvola di scarico 6 una valvola di iniezione 9 ed una candela di accensione 10 si protendono nella camera di combustione 4. Attraverso la valvola di iniezione 9 carburante può essere iniettato nella camera di combustione 4. Con la candela di accensione 10 il carburante nella camera di accensione 4 può essere incendiato.

Nel tubo di aspirazione 7 è sistemata una valvola a farfalla 11 girevole, attraverso la quale aria può essere addotta al tubo di aspirazione 7. La quantità dell'aria alimentata è in funzione della posizione angolare della valvola a farfalla il. Nel tubo 8 del gas di scarico è sistemato un catalizzatore 12, il quale serve alla depurazione dei gas di scarico che si formano a causa della combustione del carburante.

Dal tubo 8 del gas di scarico un tubo 13 di ritorno del gas di scarico può riportare al tubo di aspirazione 7. Nel tubo 13 di ritorno del gas di scarico è sistemata una valvola 14 di ritorno del gas di scarico, con la quale può essere regolata la quantità del gas di scarico riportata nel tubo di aspirazione 7.

Da un serbatoio 15 del carburante una tubazione 16 di sfiato del serbatoio può portare al tubo di aspirazione 7. Nella tubazione 16 di sfiato del serbatoio è sistemata una valvola 17 di sfiato del serbatoio, con la quale è regolabile la quantità del vapore di carburante che dal serbatoio 15 del carburante viene addotto al tubo di aspirazione 7.

Attraverso la combustione del carburante nella camera di combustione 4 il pistone 2 viene portato ad eseguire un movimento di andirivieni, il quale viene trasmesso ad un albero a gomiti non rappresentato e su questo esercita una coppia.

Un apparecchio di comando 18 è alimentato con segnali di ingresso 19 che rappresentano grandezze di funzionamento, misurate per mezzo di sensori, del motore a combustione interna 1. L'apparecchio di comando 18 è a titolo di esempio collegato con un sensore delle masse d'aria, con un sensore lambda, con un sensore del numero di giri e simili. L'apparecchio di comando 18 è inoltre collegato con un sensore del pedale dell'acceleratore, il quale genera un segnale che indica la posizione di un pedale dell'acceleratore, azionabile da un conducente, e pertanto la coppia richiesta. L'apparecchio di comando 18 genera segnali di uscita 20, con i quali, attraverso attori rispettivamente posizionatori, può essere influenzato il comportamento del motore a combustione interna 1. L'apparecchio di pilotaggio 18 è a titolo di esempio collegato con la valvola di iniezione 9, con la candela di accensione 10 e con la valvola a farfalla 11 e simili, e genera i segnali necessari alla loro attivazione.

L'apparecchio di comando 18 è tra l'altro previsto allo scopo di pilotare e/oppure regolare le grandezze di funzionamento del motore a combustione interna 1. A titolo di esempio, la massa del carburante iniettata dalla valvola di iniezione 9 nella camera di combustione 4 viene pilotata e/oppure regolata dall'apparecchio di comando 18 in special modo dal punto di vista di un basso consumo di carburante e/oppure di un basso sviluppo di sostanze nocive. A questo scopo l'apparecchio di comando 18 è provvisto di un microprocessore, il quale, in un mezzo di memorizzazione, specialmente in una Read-Only-Memory, ha memorizzato un programma, il quale è in grado di effettuare il citato pilotaggio e/oppure la citata regolazione.

In un primo tipo di esercizio, un cosiddetto esercizio omogeneo del motore a combustione interna 1, la valvola a farfalla 11 viene parzialmente aperta rispettivamente chiusa in funzione della desiderata coppia. Il carburante viene iniettato nella camera di combustione 4 dalla valvola di iniezione 9 durante una fase di aspirazione provocata dal pistone 2. Per effetto dell'aria, contemporaneamente aspirata attraverso la valvola a farfalla 11, il carburante iniettato viene fatto vorticare e perciò viene distribuito in modo sostanzialmente uniforme nella camera di combustione 4. La miscela di carburante ed aria viene poi compressa durante la fase di compressione, per poi essere incendiata dalla candela di accensione 10. Per effetto dell'espansione del carburante incendiato il pistone 2 viene messo in movimento. La coppia sviluppata dipende nell'esercizio omogeneo sostanzialmente dalla posizione della valvola a farfalla 11. Sotto l'aspetto di un basso sviluppo di sostanze nocive, la miscela di carburante ed aria viene regolata per quanto possibile su lambda uguale 1 oppure lambda minore di 1.

In un secondo tipo di esercizio, un cosiddetto esercizio per livelli del motore a combustione interna 1, la valvola a farfalla 11 viene ampiamente aperta. Il carburante viene iniettato nella camera di combustione 4 dalla valvola di iniezione 9 durante una fase di compressione provocata dal pistone 2, e più precisamente in modo localizzato nelle immediate vicinanze della candela di accensione 10, nonché temporalmente a distanza opportuna prima dell'istante di accensione. Con l'ausilio della candela di accensione 10 il carburante viene poi incendiato, cosicché il pistone 2 viene messo in movimento nella fase di lavoro che a questo punto segue per effetto dell'espansione del carburante incendiato. La coppia sviluppata dipende, nell'esercizio per livelli, in larga misura dalla massa del carburante iniettato. L'esercizio per livelli è sostanzialmente previsto per il funzionamento del minimo e per il funzionamento a carico parziale del motore a combustione interna 1.

Eventualmente si può anche pensare ad ancora altri tipi di esercizio. Tra i descritti tipi di esercizio del motore a combustione interna 1 si può passare rispettivamente commutare dall'uno all'altro. Tali commutazioni vengono effettuate dall'apparecchio di comando 18.

Nella figura 2 è rappresentato un procedimento che può essere eseguito dall'apparecchio di comando 18 ed il quale si addice per pilotare e/oppure regolare il funzionamento del motore a combustione interna 1. I blocchi rappresentati nella figura 2 sono rappresentati da programmi nell'apparecchio di comando 18.

In un blocco 21 da un campo caratteristico viene individuato un angolo iniziale di iniezione wesb in funzione del carico esistente sul motore a combustione interna 1 e/oppure in funzione del numero di giri nmot del motore a combustione interna 1. L'angolo iniziale di iniezione wesb è quell'angolo che precede il punto morto superiore ed in corrispondenza del quale viene iniziata l'iniezione del carburante nella camera di combustione 4. L'angolo iniziale di iniezione wesb viene indicato - a partire dal punto superiore -in senso retroattivo, quindi nel senso che precede il punto morto superiore.

Ad intervalli di tempo prestabiliti l'apparecchio di comando 18 rileva un valore di silenziosità di funzionamento per i singoli cilindri del motore a combustione interna 1. Questi valori di silenziosità di funzionamento vengono mediati temporalmente in modo individuale per cilindri. Un valore medio di silenziosità di funzionamento sm viene a titolo di esempio calcolato da quei valori di silenziosità di funzionamento che sono presenti durante un tempo di durata prestabilito.

In un blocco 22 viene poi verificato se il valore medio di silenziosità di funzionamento sm supera per eccesso un prestabilito valore limite di silenziosità di funzionamento sg. Se questo non è il caso, allora l'angolo iniziale di iniezione wesb, calcolato dal blocco 21, viene trasmesso al motore a combustione interna 1 corrispondentemente al blocco 23.

Se al contrario il valore medio di silenziosità di funzionamento sm è maggiore del valore limite di silenziosità di funzionamento sg, allora viene modificato l'angolo, iniziale di iniezione wesb. Corrispondentemente al blocco 24, l'angolo iniziale di iniezione wesb viene regolato in senso ritardante in ragione di un valore correttivo dwesbspàt. La regolazione in senso ritardante si esplica in proposito, a motivo dell'indicazione di senso retroattivo dell'angolo iniziale di iniezione wesb, in una sottrazione del valore correttivo dwesbspàt. L'angolo iniziale di iniezione corretto wesb viene poi trasmesso al motore a combustione interna 1 attraverso il blocco 23 .

Attraverso la regolazione in senso ritardante dell'angolo iniziale di iniezione wesb viene conseguito un miglioramento della silenziosità di funzionamento. Il motore a combustione interna 1 viene quindi influenzato in maniera che il valore medio di silenziosità di funzionamento sm diventi per quanto possibile di nuovo più piccolo rispetto al valore limite di silenziosità di funzionamento sg. Il motore a combustione interna 1 viene quindi, in modo individuale per cilindri, pilotato rispettivamente regolato su una silenziosità di funzionamento minima rispettivamente rumorosità di funzionamento massima preassegnata attraverso il valore limite di silenziosità di funzionamento sg.

Corrispondentemente al blocco 25, il valore correttivo dwesbspàt viene aumentato in ragione di un preassegnato primo valore delta 1. Ciò significa che l'angolo iniziale di iniezione wesb dell'iniezione che segue viene regolato in senso ulteriormente ritardante rispetto all'iniezione attuale attraverso un valore correttivo dwesbspàt in tal modo aumentato. La silenziosità di funzionamento viene pertanto ulteriormente migliorata attraverso questa regolazione in senso ulteriormente ritardante.

Il valore correttivo dwesbspàt aumentato viene limitato da una selezione di valore minimo 26 ad un valore massimo dwesbmax.

Da un blocco 27 viene poi verificato se è trascorso un tempo di durata preassegnata td. Se questo non è il caso, allora il valore correttivo aumentato ed eventualmente limitato dwesbspàt viene memorizzato, in modo individuale per cilindri, attraverso un blocco 28. Nel caso di un'alternativa è possibile che il valore correttivo dwesbspàt venga memorizzato in via aggiuntiva in funzione del punto di funzionamento attuale del motore a combustione interna 1, cosicché si viene ad avere un campo caratteristico di adattamento per il valore correttivo dwesbspàt.

Se al contrario il tempo td è trascorso, allora in un blocco 29 il valore correttivo dwesbspàt viene ridotto in ragione di un secondo valore preassegnato delta 2. Ciò significa che l'angolo iniziale di iniezione wesb dell'iniezione che segue viene di nuovo riregolato in senso anticipante tramite un valore correttivo dwesbspàt ridotto in tal modo.

Attraverso questa regolazione in senso anticipante si ottiene che venga rispettato il consumo di carburante. Il motore a combustione interna 1 viene quindi influenzato in maniera che il consumo di carburante e pertanto anche l'emissione di sostanze nocive siano per quanto possibile bassi. Anche questo ha luogo in proposito in modo individuale per cilindri.

Nel complesso, il motore a combustione interna 1 viene da un lato influenzato attraverso il blocco 25 sempre in maniera che sia presente un'auspicata silenziosità di funzionamento. Dall'altro lato il motore a combustione interna 1 viene influenzato attraverso il blocco 29 in maniera che sempre il consumo di carburante sia per quanto possibile basso. I menzionati influenzamenti vengono effettuati attraverso l'angolo iniziale di iniezione wesb, laddove l'angolo iniziale di iniezione wesb viene preassegnato dal campo caratteristico del blocco 21 e poi viene modificato attraverso il valore correttivo dwesbspàt.

Claims (1)

1. Rivendicazioni 1.- Procedimento per far funzionare un motore a combustione interna (1) specialmente di un autoveicolo, nel quale carburante viene iniettato in una camera di combustione (4) durante una fase di compressione, laddove l'iniezione presenta un angolo iniziale di iniezione (wesb), caratterizzato dal fatto che l'angolo iniziale di iniezione (wesb) viene modificato in funzione di una sileziosità di funzionamento del motore a combustione interna (1). 2.- Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, nel momento in cui un valore limite di sileziosità di funzionamento (SG) viene superato per eccesso (22), l'angolo iniziale di iniezione (wesb) viene regolato (24) in senso ritardante in ragione di un valore correttivo (dwesbspàt) . 3.- Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il valore correttivo (dwesbspàt) viene aumentato (25) in ragione di un primo valore preassegnato (delta 1). 4.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni 2 oppure 3, caratterizzato dal fatto che il valore correttivo (dwesbspàt) viene limitato (26) ad un valore massimo (dwesbmax). 5.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni 2 fino a 4, caratterizzato dal fatto che, nel momento in cui un preassegnato tempo (td) è superato per eccesso (27), il valore correttivo (dwesbspàt) viene ridotto (29) in ragione di un secondo valore preassegnato (delta 2). 6.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1 fino a 5, caratterizzato dal fatto che il valore correttivo (dwesbspàt) viene memorizzato (28). 7 Procedimento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il valore correttivo (dwesbspàt) viene memorizzato in modo individuale per cilindri. 8.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1 fino a 7, caratterizzato dal fatto che l'angolo iniziale di iniezione (wesb) viene pilotato e/oppure regolato (21) in funzione del carico esistente sul motore a combustione interna (1) e/oppure del numero di giri (nmot) del motore a combustione interna (1). 9.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1 fino a 8, caratterizzato dal fatto che la silenziosità di funzionamento del motore a combustione interna ( 1) viene mediata temporalmente . 10.- Elemento di pilotaggio, specialmente Read-Only-Memory , per un apparecchio di comando (18) di un motore a combustione interna (1), specialmente di un autoveicolo, sul quale è memorizzato un programma che può essere fatto girare su un apparecchio calcolatore, specialmente su un microprocessore, e che si addice all'esecuzione di un procedimento secondo una delle rivendicazioni 1 fino a 9. 11.- Motore a combustione interna (1), specialmente per un autoveicolo, comprendente una camera di combustione (4), nella quale carburante è iniettabile durante una fase di compressione, laddove l'iniezione presenta un angolo iniziale di iniezione (wesb), e comprendente un apparecchio di comando (18) per il pilotaggio e/oppure la regolazione, caratterizzato dal fatto che attraverso l'apparecchio di comando (18) l'angolo iniziale di iniezione (wesb) è modificabile in funzione di una sileziosità di funzionamento del motore a combustone interna (1).