ITMI20131886A1 - Dispositivo elettronico per la regolazione automatica e manuale del minimo nei motori a combustione interna ad accensione comandata - Google Patents

Description

Descrizione

DISPOSITIVO ELETTRONICO PER LA REGOLAZIONE AUTOMATICA E MANULALE DEL MINIMO NEI MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA AD ACCENSIONE COMANDATA

La presente invenzione concerne un dispositivo elettronico per la regolazione automatica e manuale di motori a combustione interna ad accensione comandata. Detto dispositivo, destinato essenzialmente all' after market motociclistico, è indipendente e non interagisce con i dispositivi elettronici che equipaggiano all’origine detti motori.

Nelle motociclette di costruzione più recente, viene ormai regolarmente utilizzata l’iniezione elettronica, la quale ha portato notevoli vantaggi in termini di regolarità di funzionamento dei motori, aumento di prestazioni, riduzione dei consumi e riduzione delle emissioni inquinanti.

Il raggiungimento degli obiettivi di cui sopra comporta che il regime minimo di rotazione del motore si alzi sensibilmente (fino a 1000÷1100 giri/min). Il sistema di regolazione elettronica normalmente in uso comporta di fatto l’impossibilità di regolare il minimo a proprio piacimento. La conseguenza più evidente consiste nel fatto che si ha una sensibile riduzione del freno motore.

La regolazione del minimo avviene normalmente nel modo seguente. Quando il motore è al minimo la valvola a farfalla della regolazione del flusso d’aria è completamente chiusa. Il passaggio dell’aria per l’alimentazione del motore avviene attraverso un apposito condotto, detto condotto del minimo, ed il flusso dell’aria stessa è regolato tramite lo IAC (Idle Air Control), ossia una valvola a punta conica che va ad inserirsi in un foro della cassa filtro che si immette nel condotto di aspirazione, variando la sezione di passaggio dell’aria e, quindi, variandone la portata.

Lo IAC è azionato da un motorino passo-passo controllato da una centralina elettronica. Azionando detta valvola a punta conica si ottiene quindi l’effetto di aspirare più o meno aria, variando la pressione dell’aria stessa nel condotto di aspirazione. La pressione viene misurata da appositi sensori e gli iniettori iniettano conseguentemente la corretta quantità di benzina.

La centralina di controllo regola lo IAC nel modo seguente. Lo apre molto all’atto dell’avviamento del motore per avere l’effetto “starter”; i sensori di temperatura sulle teste del motore comunicano alla centralina che il motore è freddo e questa comanderà il sistema di iniezione in modo da arricchire la miscela. Poi quando il motore raggiunge la temperatura di esercizio, lo IAC ritorna nella sua posizione “standard” garantendo un minimo attorno ai 1000÷1100 giri/min.

Per poter regolare a piacimento il minimo, è stato sviluppato uno IAC manuale, da sostituire a quello originale comandato dalla centralina elettronica tramite un motore passopasso. Detto IAC manuale permette, agendo su un pomello, di regolare la posizione della valvola conica e, quindi, di regolare il flusso d’aria nel condotto del minimo.

Questo dispositivo ha il pregio di essere molto semplice ed economico e di poter essere sostituito in pochi minuti allo IAC originale comandato dalla centralina. Inoltre, agendo su un circuito separato dal condotto di aspirazione principale, non interferisce in alcun modo con il sistema di alimentazione del motore. Tuttavia presenta alcuni inconvenienti.

In primo luogo è necessario azionarlo ogni volta che il motore viene avviato a freddo, per aumentare il flusso d’aria e, quindi, per ridurre il flusso stesso quando il motore ha raggiunto la temperatura di funzionamento, per regolare il minimo, che altrimenti sarebbe troppo alto.

In secondo luogo l’azionamento stesso è poco agevole perché la manopola d’azionamento è nelle immediate vicinanze dei cilindri e, quindi, c’è il rischio di sia di scottature, sia di sporcarsi le mani. Inoltre, poiché la regolazione del minimo va fatta con il motore caldo, quando probabilmente la moto è già in marcia, si è indotti ad effettuare la regolazione in movimento, correndo seri pericoli di cadere.

La presente invenzione risolve i problemi posti proponendo un dispositivo conforme alla rivendicazione 1, per il controllo del regime minimo di rotazione per motori a combustione interna ad accensione comandata, del tipo che prevede l’impiego di un servomeccanismo per azionare un dispositivo IAC per regolare il flusso deU’aria nel condotto del minimo, caratterizzato dal fatto di prevedere mezzi, atti pilotare detto servomeccanismo senza interferire con eventuali altri dispositivi atti a controllare il funzionamento di detto motore.

Secondo una forma preferita di attuazione dell’invenzione, detti mezzi atti a pilotare detto servomeccanismo comprendono:

a. una centralina elettronica, comprendente a sua volta un dispositivo MCU (Micro Controller Unit) che comanda un dispositivo DMD (Driver Motor Dual) per l’azionamento di un motorino passo-passo di controllo dell’apertura di detto IAC; b. un sensore di temperatura, applicato alla testata del motore, collegato con detto dispositivo MCU;

c. una tastiera, collegata con detto dispositivo MCU e azionabile dal pilota, comprendente un primo e un secondo tasto per comandare l’apertura e, rispettivamente, la chiusura di detto IAC, ed un terzo ed un quarto tasto per memorizzare la posizione di massima apertura e, rispettivamente, di massima chiusura dello IAC.

Come verrà meglio specificato nel seguito, agendo sulla la tastiera il pilota sceglie il regime di minimo che ritiene idoneo nei casi di "motore freddo" e di "motore caldo" e li memorizza. Successivamente la centralina MCU utilizzerà tali valori per regolare il regime minimo di rotazione in entrambi detti casi di "motore freddo" e di "motore caldo".

Secondo una variante preferita dell'invenzione, il sensore di temperatura è assente e la centralina MCU comanderà lo IAC ricevendo l'input solamente dalla tastiera. In altre parole è il pilota che, di volta in volta sceglierà il regime minimo di rotazione secondo le sue preferenze.

È evidente che, nel caso di regolazione automatica, gli inconvenienti lamentati sono completamente risolti, ma anche nel caso di pilotaggio manuale, poiché l’operazione da fare consiste solamente nell’azionare due pulsanti, l’operazione è agevole e può essere effettuata in completa sicurezza.

L’invenzione verrà ora descritta secondo una forma preferita di attuazione e con riferimento alle figure allegate, in cui:

• le figure 1 (a, b) mostrano l’inserzione del dispositivo secondo l’invenzione nel condotto di aspirazione;

• la figura 2 è uno schema a blocchi del dispositivo di controllo del minimo;

• la figura 3 mostra un primo diagramma di flusso di funzionamento del dispositivo secondo l’invenzione, nella modalità impostazione del regime minimo di rotazione; • la figura 4 mostra un secondo diagramma di flusso di funzionamento del dispositivo secondo l’invenzione, nella modalità controllo del regime minimo di rotazione;

• la figure S mostra uno schema a blocchi del dispositivo di controllo del minimo secondo una variante;

• la figura 6 mostra il diagramma di flusso del funzionamento del dispositivo di controllo del minimo, secondo detta variante.

Nella fig. 1 è mostrato il cosiddetto corpo farfallato (1), cioè la parte del condotto di aspirazione, in comunicazione con il filtro dell’aria, in cui è alloggiata la valvola a farfalla (non visibile nel disegno). Detto condotto di aspirazione è in comunicazione, tramite un condotto laterale (non visibile nel disegno) proveniente anch’esso dal filtro dell’aria e che si inserisce a valle della valvola a farfalla. Il flusso in detto condotto laterale è controllato da uno IAC (2a, 2b) costituito da una valvola conica (3) comandata manualmente tramite un pomello (4), oppure, in modo automatico, tramite un motorino passo-passo (5) a sua volta comandato da mezzi automatici di controllo (non rappresentati in fig. 1).

Nella fig. la è mostrata la soluzione attuale, ottenuta sostituendo l’IAC automatico (2a) con uno IAC manuale (2b). Detta soluzione consente di regolare, agendo manualmente sul pomello (4), il regime minimo di rotazione indipendentemente dalla centralina elettronica che controlla l’iniezione del carburante.

La soluzione oggetto della presente invenzione prevede di mantenere l’uso dello IAC automatico originale (2a), ma di pilotare detto IAC automatico (2a) tramite una centralina elettronica (10) (fig. 2) atta ad eseguire automaticamente le manovre altrimenti eseguibili manualmente agendo sul pomello (4).

Secondo una forma preferita (100) di attuazione dell’invenzione, lo IAC automatico (2a) è controllato da detta centralina elettronica (10) la quale comprende un dispositivo MCI) (Micro Controller Unit) (11) che comanda un dispositivo DMD (Driver Motor Dual) (12) per l’azionamento di un motorino passo-passo (5) di controllo del apertura dello IAC (2a). Entrambi detti dispositivi (11) e (12) sono alimentati da un dispositivo regolatore di tensione (13), a sua volta alimentato dalla batteria (14) attraverso un regolatore di polarità (15). Il dispositivo MCU (11) è collegato inoltre con un sensore di temperatura (16), applicato alla testata del motore, e con una tastiera (17), azionabile dal pilota. Detta tastiera (17) comprende un primo e un secondo tasto (17a, 17b) per comandare l’apertura e, rispettivamente, la chiusura dello IAC (2a), ed un terzo ed un quarto tasto (17c, 17d) per memorizzare la posizione di massima apertura e, rispettivamente, di massima chiusura dello IAC (2a).

In alternativa all’impiego dei due tasti (17c, 17b), la memorizzazione della posizione di massima apertura e di massima chiusura può essere ottenuta premendo contemporaneamente i tasti (17a, 17b). Il sistema è in grado di riconoscere se si tratta di memorizzare la massima apertura o la massima chiusura in funzione della temperatura rilevata dal sensore (16). In altre parole, se ci si trova nella condizione di “motore freddo”, verrà memorizzata la massima apertura, mentre se ci si trova nella condizione di “motore caldo”, verrà memorizzata la massima chiusura.

In fig. 3 è mostrato un primo diagramma di flusso del funzionamento del dispositivo secondo l’invenzione, nella modalità impostazione del regime minimo di rotazione, in cui il pilota sceglie i valori del regime di minimo nelle due condizioni di “motore freddo” e “motore caldo”.

Subito dopo aver avviato il motore a freddo (Start), al punto (20), in cui viene effettuato un controllo di temperatura, viene ovviamente rilevata la condizione di “motore freddo” ed il controllo del funzionamento viene indirizzato verso il punto (21) in cui viene rilevato il comando impartito dal pilota attraverso la tastiera (17). Se il pilota vuole aumentare il minimo “a freddo” preme il tasto (17a) e il controllo passa al punto (22) in cui viene inviato un impulso al motore passo-passo (5) che aziona lo IAC (2a) in modo da aumentare il passaggio di aria.

Se il pilota ritiene di dover diminuire il minimo, “a freddo” agirà sulla tastiera (17) premendo il tasto (17b). Di conseguenza il controllo passerà al punto (23) e poi, al punto (24), in cui viene inviato un impulso al motore passo-passo (5) che aziona lo IAC (2a) in modo da diminuire il passaggio di aria.

Raggiunto il regime di minimo che si ritiene ottimale a “motore freddo”, il pilota premerà il tasto (17c) per memorizzare il valore ottimale trovato di massima apertura dello IAC (2a), cioè quello corrispondente alla condizione di “motore freddo”.

Raggiunta la condizione di “motore caldo”, al punto (20) il controllo viene indirizzato verso il punto (25), in cui viene rilevato il comando impartito dal pilota attraverso la tastiera (17). Se il pilota vuole aumentare il minimo “a caldo” preme il tasto (17a) e il controllo passa al punto (26), in cui viene inviato un impulso al motore passo-passo (5) che aziona lo IAC (2a), in modo da aumentare il passaggio di aria.

Se il pilota ritiene di dover diminuire il minimo, “a caldo”, agirà sulla tastiera (17) premendo il tasto (17b). Di conseguenza il controllo passerà al punto (27) e poi, al punto (28), in cui viene inviato un impulso al motore passo-passo (5) che aziona lo IAC (2a) in modo da diminuire il passaggio di aria.

Raggiunto il regime di minimo che si ritiene ottimale a “motore caldo”, il pilota premerà il tasto (17d) per memorizzare il valore ottimale trovato di minima apertura dello IAC (2a), cioè quello corrispondente alla condizione di “motore caldo”.

Quando il pilota ritiene di aver effettuato correttamente le regolazioni, non preme più alcun tasto ed il controllo del funzionamento passa al successivo punto (30) che è anche il punto di inizio di un secondo diagramma di flusso.

In fig. 4 è mostrato detto secondo diagramma di flusso di funzionamento del dispositivo secondo l’invenzione, nella modalità controllo del regime minimo di rotazione, secondo i valori preimpostati.

Secondo detto secondo diagramma di flusso, dopo l’avvenuta impostazione dei valori di apertura dello IAC (2a) o, in alternativa, dell’accettazione di valori impostati precedentemente, il controllo passa al punto (31), in cui viene inizializzato l’MCU (11), quindi al successivo punto (32), in cui viene efettuata la prima scelta. Se il motore è stato avviato “a freddo”, il sensore di temperatura (16) rileva detta condizione di “motore freddo” e al punto (33) regola lo IAC (2a) in modo da raggiungere il regime di minimo ritenuto ottimale a “motore freddo”, impostato secondo il diagramma di flusso di fig. 3. Successivamente il controllo del ciclo passa al punto (34), in cui viene effettuato un controllo di temperatura. Finché viene rilevata la condizione di “motore freddo”, lo IAC (2a) rimane aperto. Quando viene rilevata la condizione di “motore caldo” il controllo del ciclo passa al punto (35) e lo IAC (2a) viene regolato in modo da raggiungere il regime di minimo ritenuto ottimale a “motore caldo”, impostato secondo il diagramma di flusso di fig. 3.

In fig. 5 è mostrata una variante (101) del dispositivo secondo invenzione. Detta variante (101) differisce dal dispositivo (100) mostrato in fig. 2 per l’assenza del sensore di temperatura (16), applicato alla testata del motore e collegato con il dispositivo MCU (11). Secondo detta variante il regime di minimo a “motore caldo” e a “motore freddo” viene scelto direttamente dal pilota, agendo sulla tastiera (17), senza memorizzazione delle relative posizioni dello IAC (2a) e, quindi, senza successivo intervento autonomo del dispositivo MCU (11), la cui funzione diviene quindi unicamente quella di pilotare, attraverso il dispositivo DMD (12), il motorino passo-passo (5) di controllo dell’apertura dello IAC (2a).

In fig. 6 è mostrato il diagramma di flusso del ciclo relativo alla variante (101) del dispositivo secondo l’invenzione. Secondo detto diagramma di flusso, dopo avviamento del motore al punto (40) e l’inizializzazione dell’MCU (11) al punto (41), al successivo punto (42) il pilota, agendo sulla tastiera (17), effettua la prima scelta. Se non preme nessuno dei tasti, il controllo del ciclo passa al punto (43) e, perdurando la condizioni di assenza di comandi provenienti dalla tastiera (17), lo IAC (2a) rimane nella posizione in cui si trova.

Nel caso in cui, al punto (42) venga premuto il tasto (17a), il controllo del ciclo passa al punto (44) e il motorino passo-passo (5) viene azionato per aprire lo IAC (2a); detto azionamento perdura fintante che viene mantenuta la pressione sul tasto ( 17a).

Nel caso in cui, al punto (42) venga premuto il tasto (17b), il controllo del ciclo passa prima al punto (43) e poi al punto (45) e il motorino passo-passo (5) viene azionato per chiudere lo IAC (2a); detto azionamento perdura fmtanto che viene mantenuta la pressione sul tasto (17b).

Come si vede, nel caso della variante (101) del dispositivo secondo l’invenzione, l’azionamento dello IAC (2a) avviene per diretto intervento del pilota, al quale spettano le valutazioni relative alle condizioni di “motore freddo” e motore caldo”.

Come appare chiaro dalla descrizione che precede, l’impiego di un dispositivo secondo l’invenzione consente di regolare il regime di minimo del motore senza alcuna interferenza con gli altri sistemi di controllo automatico presenti.

L’invenzione è stata descritta a scopo illustrativo e non limitativo, secondo due forme preferite di attuazione. Il tecnico esperto del settore potrà trovare numerose altre forme di attuazione, tutte ricadenti nell’ambito di protezione delle rivendicazioni che seguono.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (100, 101) per il controllo del regime minimo di rotazione per motori a combustione interna ad accensione comandata, del tipo che prevede l’impiego di un servomeccanismo per azionare un dispositivo IAC (2a) per regolare il flusso dell’aria nel condotto del minimo, caratterizzato dal fatto di prevedere mezzi, atti pilotare detto servomeccanismo senza interferire con eventuali altri dispositivi atti a controllare il funzionamento di detto motore.
2. 2. Dispositivo (100) per il controllo del regime minimo di rotazione, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi, atti pilotare detto servomeccanismo comprendono: a. una centralina elettronica (10) la quale comprende un dispositivo MCU (Micro Controller Unit) (11) che comanda un dispositivo DMD (Driver Motor Dual) (12) per l’azionamento di un motorino passo-passo (5) di controllo dell’apertura di detto IAC (2a); b. un sensore di temperatura (16), applicato alla testata del motore, collegato con detto dispositivo MCU (11); c. una tastiera (17), collegata con detto dispositivo MCU (11) e azionabile dal pilota, comprendente un primo e un secondo tasto (17a, 17b) per comandare l’apertura e, rispettivamente, la chiusura di detto IAC (2a), ed un terzo ed un quarto tasto (17c, 17d) per memorizzare la posizione di massima apertura e, rispettivamente, di massima chiusura dello IAC (2a).
3. 3. Dispositivo (100) per il controllo del regime minimo di rotazione, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di essere atto ad impostare il regime minimo di rotazione nelle condizioni di “motore freddo” attraverso la seguente procedura: a. nella condizione di "motore freddo", rilevata da detto sensore di temperatura (16), il pilota agisce sui tasti (17a, 17b) della tastiera (17) determinando per tentativi l’apertura dello IAC (2a) corrispondente al regime minimo di rotazione nella condizione di “motore freddo”; b. ottenuto il regime minimo di rotazione che si ritiene ottimale, premendo il tasto (17c) di detta tastiera (17) viene impostato il regime minimo di rotazione nella condizione di “motore freddo”.
4. 4. Dispositivo (100) per il controllo del regime minimo di rotazione, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di essere atto ad impostare il regime minimo di rotazione nelle condizioni di “motore caldo” attraverso la seguente procedura: a. nella condizione di "motore caldo", rilevata da detto sensore di temperatura (16), il pilota agisce sui tasti (17a, 17b) della tastiera (17) determinando per tentativi l’apertura dello IAC (2a) corrispondente al regime minimo di rotazione nella condizione di “motore caldo”; b. ottenuto il regime minimo di rotazione che si ritiene ottimale, premendo il tasto (17d) di detta tastiera (17) viene impostato il regime minimo di rotazione nella condizione di “motore caldo”.
5. 5. Dispositivo (100) per il controllo del regime minimo di rotazione, secondo le rivendicazioni 3 e 4, caratterizzato dal fatto di essere atto a regolare il regime minimo di rotazione, attraverso la seguente procedura: a. nella condizione di "motore freddo", rilevata da detto sensore di temperatura (16), la centralina elettronica (10) comanda l’apertura dello IAC (2a) in modo da raggiungere il regime minimo di rotazione impostato nella condizione di “motore freddo”; b. nella condizione di "motore caldo", rilevata da detto sensore di temperatura (16), la centralina elettronica (10) comanda l’apertura dello IAC (2a) in modo da raggiungere il regime minimo di rotazione impostato nella condizione di “motore caldo”.
6. Dispositivo (100) per il controllo del regime minimo di, rotazione, secondo le rivendicazioni da 2 a 5, caratterizzato dal fatto di prevedere, sulla tastiera (17), solamente i tasti (17a, 17b), la memorizzazione della posizione di massima apertura e di massima chiusura essendo ottenuta premendo contemporaneamente detti tasti (17a, 17b) ed il sistema essendo in grado di riconoscere se si tratta di memorizzare la massima apertura o la massima chiusura in funzione della temperatura rilevata dal sensore (16).
7. Dispositivo (101) per il controllo del regime minimo di, rotazione, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti mezzi, atti pilotare detto servomeccanismo comprendono: a. una centralina elettronica (10) la quale comprende un dispositivo MCU (Micro Controller Unit) (11) che comanda un dispositivo DMD (Driver Motor Dual) (12) per razionamento di un motorino passo-passo (5) di controllo dell’apertura di detto IAC (2a); b. una tastiera (17), collegata con detto dispositivo MCU (11) e azionabile dal pilota, comprendente un primo e un secondo tasto (17a, 17b) per comandare l’apertura e, rispettivamente, la chiusura di detto IAC (2a).
8. 8. Dispositivo (101) per il controllo del regime minimo di rotazione, secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto di essere atto a regolare il regime minimo di rotazione, sia nella condizione di "motore freddo", sia nella condizione di "motore caldo", attraverso l'intervento diretto del pilota che, agendo su detti tasti (17a, 17b) di detta tastiera (17), regola l'apertura dello IAC (2a) in modo di determinare di volta in volta il regime minimo di rotazione che ritiene ottimale.