ITMI20132166A1 - Sistema turbo compound migliorato - Google Patents

Sistema turbo compound migliorato

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ITMI20132166A1
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IT
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power turbine
gearbox
ats
turbine
processing means
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IT002166A
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Epiro Clino D
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Fpt Ind Spa
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02—Engines with prolonged expansion
    • F02B41/10—Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/40—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism comprising signals other than signals for actuating the final output mechanisms
    • F16H63/50—Signals to an engine or motor
    • F16H63/502—Signals to an engine or motor for smoothing gear shifts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
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Description

5966PTIT Notarbartolo & Gervasi S.p.A.
Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo:
SISTEMA TURBO COMPOUND MIGLIORATO
***** ***** *****
DESCRIZIONE
Campo di applicazione dell’invenzione
La presente invenzione si riferisce al campo dei sistemi turbocompound, vale a dire quei sistemi in cui una turbina alimentata dai gas di scarico di un motore a combustione interna, ha il proprio asse collegato alla trasmissione veicolare in modo da cooperare col motore a combustione interna.
Tale turbina viene normalmente chiamata, secondo la nomenclatura anglosassone, “power turbine” oppure “turbina del compound”.
Stato della tecnica
La turbina del compound dei sistemi noti è disposta a monte dell’ATS (After Treatment System), vale a dire dei dispositivi di purificazione dei gas di scarico, con il proprio asse collegato all’albero motore del motore a combustione interna, attraverso opportuni ruotismi fissi che consentono di adattare il numero di giri della turbina del compound con il numero di giri dell’albero motore.
Inoltre, l’asse della power turbine è generalmente associato a tali ruotismi attraverso un giunto idraulico, allo scopo di smorzare le irregolarità di rotazione dell’albero motore (vibrazioni torsionali) che danneggerebbero la turbina.
I veicoli, soprattutto i veicoli pesanti che implementano schemi turbocompound, sempre più spesso sono dotati di cambio automatico o automatizzato a doppia frizione, allo scopo di ridurre i vuoti di trasmissione della coppia alle ruote.
Vale la pena evidenziare che ogni rallentamento deve poi essere recuperato bruciando combustibile addizionale e che un cambio di marcia di un veicolo pesante può durare anche alcuni secondi.
Sommario dell’invenzione
Scopo della presente invenzione è quello di presentare un sistema per migliorare il trasferimento della coppia motrice alle ruote senza dover implementare costosi cambi automatici o automatizzati a doppia frizione.
Il principio di base della presente invenzione è quello di collegare una power turbine con un albero a valle del cambio, preferibilmente l’albero secondario del cambio, preferibilmente attraverso una presa di forza opzionale, che generalmente è presente nei cambi dei veicoli industriali e commerciali.
Preferibilmente, la power turbine è a geometria variabile, disposta sulla linea di scarico dei gas esausti.
Preferibilmente, essa è arrangiata a valle dell’unico ATS, cioè a valle del DOC/DPF/SCR per i diesel e del Tree Way Catalyst per i motori a ciclo Otto, in modo da ricevere un flusso di gas esausto costante, quasi del tutto privo di impulsi.
Preferibilmente, il motore a combustione interna è controllato in modo da aumentare i giri motore durante i cambi di marcia in modo da aumentare il carico fluidodinamico sulla turbina.
Preferibilmente, quando la power turbine è a geometria variabile, essa è controllata in modo da assorbire la più alta energia possibile dai gas di scarico durante i cambi di marcia per fornire una opportuna coppia alle ruote, eliminando i vuoti di trazione.
Il motore a combustione interna può essere qualunque.
Secondo una ulteriore variante preferita dell’invenzione, quando il motore è a ciclo diesel, l’ATS può essere dotato di un iniettore secondario di carburante, vale a dire un iniettore disposto sulla linea di scarico dei gas esausti per iniettare carburante durante la rigenerazione del filtro antiparticolato. Secondo tale variante preferita dell’invenzione, tale iniettore è utilizzato in cooperazione con la power turbine anche durante altre condizioni operative del sistema di propulsione, vale a dire per realizzare un ciclo Brayton, cioè sfruttando la linea di scarico dei gas esausti del motore a combustione interna come parte attiva della generazione di energia meccanica veicolare. In altri termini, la stessa linea di scarico può essere controllata in modo da fornire un over-boost al sistema e dunque al veicolo.
Secondo un’altra variante preferita dell’invenzione, in cui la power turbine è a geometria variabile, il motore a combustione interna e/o la geometria variabile della turbina e/o l’iniettore di carburante sulla linea di scarico possono essere controllati in modo da aumentare il carico sulla turbina, per fornire coppia motrice alle ruote durante i cambi di marcia e più in generale per dare un over-boost al sistema e dunque al veicolo.
Vantaggiosamente, il fatto di disporre la power turbine a valle dell’ATS consente di variare, in modo controllabile, il tempo di permanenza dei gas all’interno dell’ATS, con incrementi di pressione rispetto all’ambiente superiori ad 1 bar, permettendo sia un più rapido warm up e, successivamente, un miglioramento dell’efficienza dell’ATS, al punto che le sue dimensioni possono essere ridotte pur rimanendo invariata la sua capacità di trattare pari portate di gas esausti.
Secondo una ulteriore variante preferita dell’invenzione, anche l’iniezione di soluzione acquosa a base di urea può essere controllata in modo da cooperare con la power turbine definendo un ciclo Rankine aperto. Anche in questo caso, se la power turbine è a geometria variabile, essa può essere concordemente controllata, ottenendo un over-boost. Vantaggiosamente, a valle dell’SCR e a monte della power turbine può esserci un dispositivo di abbattimento dell’ammoniaca in eccesso (NH3 clean up catalyst), il quale genera calore, nella catalisi dell’ammoniaca. Tale calore viene, pertanto, recuperato della power turbine
La power turbine può essere collegata all’albero secondario del cambio, attraverso opportuni ruotismi oppure attraverso un giunto idraulico tradizionale.
Preferibilmente, la power turbine è operativamente collegata al secondario del cambio mediante una trasmissione a rapporto continuamente variabile anche nota con l’acronimo anglosassone CVT.
E’ oggetto della presente invenzione un sistema turbo compound migliorato, così come descritto nella rivendicazione 1.
Forma pure oggetto della presente invenzione un metodo di controllo del suddetto turbocompound.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione è un veicolo terrestre implementante il suddetto sistema turbo compound.
Le rivendicazioni descrivono realizzazioni preferite dell’invenzione, formando parte integrante della presente descrizione.
Breve descrizione delle figure
Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa (e di sue varianti) e dai disegni annessi dati a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui:
nella figura 1 è indicato uno schema di massima del sistema turbo compound migliorato oggetto della presente invenzione.
Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.
Descrizione di dettaglio di esempi di realizzazione
Secondo la figura 1 un motore a combustione interna E, per esempio Diesel, ha un collettore di aspirazione In ed un collettore di scarico Ex. Una unità di turbo compressione TC definisce un primo stadio di sovralimentazione del motore a combustione interna, eventualmente opzionale, con la prima turbina T operativamente disposta immediatamente a valle del collettore di scarico. Il compressore C, guidato dalla prima turbina T, aspira aria fresca dall’ambiente, la comprime, mentre un intercooler CAC raffredda l’aria compressa prima di entrare nel collettore di aspirazione In.
Un sistema di ricircolazione di gas di scarico EGR può essere implementato. Preferibilmente, esso è del tipo noto in sé “ad alta pressione”, nel senso che la ricircolazione è operata spillando gas esausti a monte della prima turbina ed immettendo tali gas esausti, preventivamente raffreddati, per esempio mediante distinto raffreddatore EGR Cooler, nel collettore di aspirazione In a valle del compressore C.
Un circuito EGR a “bassa pressione”, può altresì essere implementato in aggiunta o in sostituzione di quello alta pressione, con prelievo a monte della “power turbine”, raffreddamento mediante distinto raffreddatore EGR Cooler ed immissione nel circuito aria a monte del compressore C, senza che venga meno il principio di funzionamento e/o regolazione.
Una seconda turbina PT, detta power turbine, é disposta sulla linea di scarico IL, a valle della prima turbine T, se presente, secondo il flusso dei gas esausti.
Preferibilmente, la power turbine PT é disposta sulla linea di scarico dei gas esausti IL, a valle dell’ATS, cioè a valle del DOC e dell’SCR.
Preferibilmente, un filtro antiparticolato è arrangiato a valle del DOC e a monte dell’SCR. Subito a monte dell’SCR sono disposti mezzi EJU per iniettare un mistura a base di urea per l’abbattimento, in cooperazione con l’SCR, degli NOx.
Secondo la presente invenzione, l’asse della power turbine è collegato alla trasmissione, a valle del cambio, cioè preferibilmente all’albero secondario del cambio oppure a qualunque albero di trasmissione disposto tra il cambio e le ruote.
Secondo una variante preferita dell’invenzione, il motore a combustione interna è controllato in modo da aumentare il carico fluidodinamico sulla power turbine durante i cambi di marcia, in modo da eliminare vuoti di trazione.
Secondo un’ulteriore variante preferita dell’invenzione la power turbine è a geometria variabile e può essere pertanto regolata in funzione della coppia motrice richiesta alle ruote, sia in fase di cambio marcia e più in generale come over-boost per l’intero sistema.
In particolare, la riduzione della sezione di efflusso del distributore della turbina diventa direttamente proporzionale alla coppia richiesta alla power turbine.
Cosicché, se il motore a combustione è controllato dalla ECU per trovare un equilibrio dinamico ad un carico superiore per via della contropressione generata dalla power turbine, il motore produce una più alta portata di gas esausti ad temperatura superiore, pertanto l’effetto della power turbine risulta amplificato, riuscendo a fornire al veicolo la coppia necessaria a mantenere una velocità costante mentre la frizione è staccata ed il cambio opera il cambio marcia.
Tale controllo è realizzabile abbastanza facilmente se il cambio è automatico o automatizzato, potendosi predire con sufficiente anticipo la cambiata e dunque, potendo controllare l’alimentazione del motore a combustione interna concordemente.
Secondo una ulteriore variante preferita dell’invenzione, la power turbine PT è operativamente collegata direttamente o indirettamente all’albero motore del motore a combustione interna ed è a palette orientabili. Pertanto, per connessione della power turbine alla trasmissione veicolare si intende come un suo collegamento all’albero motore oppure ad un qualunque altro organo coinvolto nella trasmissione del moto alle ruote.
Secondo una ulteriore variante preferita dell’invenzione, la power turbine, non soltanto è in grado di variare la propria sezione di efflusso, ma anche l’angolo di impatto del gas, iniettato dal/dagli ugelli dello scroll, con le palette della propria girante. Preferibilmente, quando il distributore della turbina è a palette orientabili, le sue palette possono orientarsi in modo che l’angolo di impatto del gas sulle palette della girante porti a rallentare il moto rotatorio della girante. La girante non può invertire il proprio senso di rotazione perché vincolata alla trasmissione del veicolo, ma ciò implica il trasferimento di coppia frenante dalla power turbine alla trasmissione veicolare.
Pertanto, secondo una variante preferita della presente invenzione, la power turbine non soltanto è in grado di fornire un over-boost al veicolo, ma anche di fornire coppia frenante.
Secondo una ulteriore variante preferita dell’invenzione, il carico fluidodinamico sulla power turbine può essere aumentato non solo controllando il motore a combustione interna ma anche o in alternativa, mediante l’iniezione di soluzione acquosa a base di urea e/o mediante post iniezioni di carburante, per esempio attraverso di un apposito iniettore disposto a monte dell’ATS.
La soluzione acquosa a base di urea, ad alta temperatura, evapora completamente ed in parte si converte in ammoniaca e di conseguenza aumenta la portata massica e volumetrica di gas che investe la power turbine. Pertanto si realizza un ciclo Rankine (o Hirn) aperto, cioè senza il recupero del fluido mediante condensazione, con le seguenti trasformazioni:
- pompaggio nell’ATS a monte dell’SCR, mediante detto iniettore EJU,
- evaporazione, a causa della temperatura dei gas di scarico,
- espansione attraverso la power turbine.
La pratica di iniettare del carburante, come post iniezioni oppure mediante un apposito iniettore EJF alloggiato direttamente nella linea IL di scarico dei gas esausti, a monte del DPF, è nota allo scopo di rigenerare il filtro antiparticolato DPF.
Secondo una variante preferita dell’invenzione, il carico fluidodinamico della power turbine può essere controllato anche attraverso l’iniezione aggiuntiva di carburante, non allo scopo di rigenerare il DPF, ma allo scopo di ottenere ulteriore energia meccanica dalla power turbine.
La porzione di gas di scarico relativo al carburante iniettato mediante le post iniezioni evolve secondo un ciclo di trasformazioni comprendenti:
- Una compressione a pressione superiore all’ambiente (backpressure),
- un riscaldamento (ossidazione carburante post iniettato) a pressione costante ed
- una espansione attraverso la power turbine.
Si tratta, sostanzialmente, di un ciclo Brayton a lavoro positivo, il quale, non solo consente di ottenere ulteriore energia meccanica sulla power turbine, ma consente anche di migliorare l’efficienza del DOC DPF in quanto le reazioni si innescano più facilmente a temperature più basse al crescere della contropressione.
Al limite, le procedure di rigenerazione forzata del DPF vengono eliminate/ridotte, in quanto le reazioni naturali sono fortemente facilitate. Inoltre, se il veicolo è provvisto di EGR, l’aumento della pressione media sulla linea di scarico, facilita la ricircolazione dei gas esausti.
Entrambi gli effetti dell’espansione dell’ammoniaca, che della combustione di carburante iniettato mediante post iniezioni o mediante apposito iniettore risultano apprezzabili soprattutto in combinazione con una power turbine a geometria variabile, che innalza, la pressione media nella linea di scarico su tutto l’arco di utilizzo del motore, aumentando il rapporto di compressione con cui evolvono entrambe le frazioni gassose citate in precedenza. Vantaggiosamente, entrambi i cicli Rankine e Brayton hanno un rendimento crescente con il rapporto tre le pressioni massime e minime tra cui evolve il rispettivo fluido.
Al contrario, tale rapporto di pressioni, in assenza di una turbina a geometria variabile, diventa scarsamente apprezzabile in relazione al suddetto scopo.
Pertanto, il recupero di energia attraverso la power turbine può essere controllato, attraverso il punto motore del motore a combustione interna, attraverso post iniezioni di carburante, attraverso l’iniezione di soluzione acquosa a base di urea, attraverso la regolazione della geometria variabile della power turbine e combinazioni delle precedenti.
Vantaggiosamente, il fatto di operare a pressioni mediamente più alte di quelle note, cioè a valori di pressione dell’ordine di 1-2 bar relativi, consente di adoperare, come power turbine, una turbina centripeta simile alle turbine del gruppo turbocompressore T, C, piuttosto che turbine assiali con grado di reazione prossimo allo zero (impulse turbine).
Secondo la presente invenzione, la power turbine è collegata alla trasmissione a valle del cambio. Preferibilmente è collegata all’albero secondario del cambio G1, preferibilmente attraverso una presa di forza G2, generalmente disponibile nei cambi dei veicoli pesanti.
Vantaggiosamente, dal punto di vista energetico, il collegamento ad un elemento della catena cinematica molto vicino alle ruote del veicolo e quindi non soggetto alle vibrazioni torsionali proprie dell’albero motore, permette l’eliminazione del giunto smorzatore idraulico, tipicamente usato per le power turbine dei sistemi turbocompound. Tale giunto infatti comporta solitamente una perdita energetica pari ad almeno il 15% di quanto recuperato dalla ruota della power turbine.
Secondo la presente invenzione, la power turbine PR è collegata all’albero secondario del cambio mediante rotismi oppure mediante una trasmissione a rapporto continuamente variabile CVT e preferibilmente senza l’implementazione di un giunto idraulico.
L’implementazione di un CVT permette di mantenere la velocità periferica della power turbine sempre nel range di rapporto ottimo U/C, cioè velocità efflusso del gas diviso la velocità periferica della girante, da cui dipende in misura preponderante il rendimento fluidodinamico della turbina stessa.
Pertanto, mediante un CVT è sempre possibile mantenere la power turbine nel regime di funzionamento in cui esprime il miglior rendimento. Ciò consentendo un ottimale recupero dell’energia termodinamica a valle dell’ATS.
Oltre al miglioramento dell’efficienza del recupero, questo ha l’effetto di disaccoppiare, senza penalizzazione, la gestione della geometria variabile della power turbine dalla velocità di rotazione della stessa. Quindi le procedure sopra descritte di gestione della turbina in fase di cambio marcia oppure di over-boost possono essere praticate mantenendo la power turbine in condizioni di massima efficienza.
Grazie ad alcune varianti della presente invenzione, L’ATS diviene parte attiva nella generazione di coppia motrice, pertanto la power turbine, che risulta collegata a valle dell’ATS, ha il proprio albero collegato con la trasmissione a valle del cambio, dunque senza dover implementare ulteriori alberi che trasferiscano il moto della turbina all’albero motore, a monte del cambio, come normalmente i turbocompound sono noti.
Preferibilmente, l’albero secondario G2 del cambio è ulteriormente collegato alle ruote motrici del veicolo, per esempio, attraverso un differenziale D.
Risulta vantaggioso quindi, durante i cambi di marcia
- controllare il motore a combustione interna in modo da incrementare la portata e la temperatura dei gas di scarico, e/o
- incrementare l’iniezione di soluzione acquosa a base di urea, e/o
- realizzare delle post iniezioni di carburante per sfruttare il suddetto ciclo Bryton.
Le precedenti operazioni di controllo possono essere vantaggiosamente implementate in una unità di elaborazione ECU tramite un programma per computer che comprende mezzi di codifica per la realizzazione di uno o più passi del metodo, quando questo programma è eseguito su di un computer. Pertanto si intende che l’ambito di protezione si estende a detto programma per computer ed inoltre a mezzi leggibili da computer che comprendono un messaggio registrato, detti mezzi leggibili da computer comprendendo mezzi di codifica di programma per la realizzazione di uno o più passi del metodo, quando detto programma è eseguito su di un computer.
Sono possibili varianti realizzative all'esempio non limitativo descritto, senza per altro uscire dall’ambito di protezione della presente invenzione, comprendendo tutte le realizzazioni equivalenti per un tecnico del ramo.
Dalla descrizione sopra riportata il tecnico del ramo è in grado di realizzare l’oggetto dell’invenzione senza introdurre ulteriori dettagli costruttivi. Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite possono essere combinati tra loro senza peraltro uscire dall’ambito di protezione della presente domanda. Quanto descritto nella descrizione dello stato della tecnica, se non specificatamente escluso nella descrizione di dettaglio, deve essere considerato in combinazione con le caratteristiche della presente invenzione, formando parte integrante della presente invenzione.
turbine (PT), eseguendo un ciclo Bryton aperto, almeno durante un cambio di marcia di detto cambio (G) e/o per cooperare con detto motore a combustione interna (E).
5. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti 1 - 4, in cui detta power turbine (PT) è a geometria variabile, controllata da mezzi di elaborazione (ECU), ed in cui detti mezzi di elaborazione (ECU) sono configurati per ridurre una sezione statica di efflusso dei gas di scarico attraverso la power turbine (PT) per incrementare una coppia motrice ceduta a detto albero secondario (G1) del cambio (G).
6. Sistema secondo una delle rivendicazioni 1 – 5, in cui detto asse della power turbine (PT) è operativamente collegato all’albero di trasmissione secondario del cambio (G1) mediante opportuni rotismi oppure mediante un convertitore di coppia oppure un cambio CVT controllato da detti mezzi di elaborazione (ECU).
7. Sistema secondo la rivendicazione 6, in cui detta power turbine è operativamente collegata all’albero secondario del cambio (G1) mediante un cambio CVT controllato da detti mezzi di elaborazione (ECU), detti mezzi di elaborazione sono configurati per controllare detto cambio CVT in modo da mantenere la power turbine in un regime di rotazione tale che il suo rendimento sia ottimale.
8. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto sistema di purificazione dei gas esausti (ATS) comprende
- un filtro antiparticolato (DPF) e detti mezzi (EJF) di iniezione di carburante disposti a monte di detto filtro antiparticolato e/o
- un catalizzatore SCR e detti mezzi (EJU) di iniezione di una soluzione acquosa a base di urea disposti a monte di detto catalizzatore SCR, e/o
- in successione, a partire da detto collettore di scarico, secondo un senso di efflusso dei gas esausti:
- mezzi (EJF) di iniezione di carburante,
- un catalizzatore DOC,
- un filtro antiparticolato (DPF),
- mezzi (EJU) di iniezione di una soluzione acquosa a base di urea,
- un catalizzatore SCR.
9. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto motore a combustione interna (E) è ulteriormente munito di un collettore di aspirazione (In) e di un gruppo turbocompressore (T, C) avente una prima turbina (T) disposta a valle del collettore di scarico (Ex) ed a monte di detto sistema di purificazione (ATS).
10. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto motore a combustione interna (E) è ulteriormente munito di mezzi EGR ed in cui detti mezzi di elaborazione (ECU) sono adattati per controllare detta power turbine in modo da favorire una ricircolazione di gas di scarico.
11. Sistema secondo la rivendicazione 10, in cui detti mezzi EGR sono di alta o bassa pressione.
12. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto cambio (G) è automatico o automatizzabile e/o in cui detta power turbine (PT) è associata a detto albero secondario del cambio (G1) attraverso una presa di forza (G2) del cambio.
13. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti 1 – 12, in cui un distributore di detta power turbine è a palette orientabili ed in cui le palette possono orientarsi in modo che un angolo di impatto del gas esausto sulle palette della turbina sia tale da rallentare il moto rotatorio di una girante della power turbine, trasferendo una coppia frenante alla trasmissione veicolare.
14. Sistema secondo la rivendicazione 13, in cui detti mezzi di elaborazione (ECU) sono configurati per controllare della orientazione delle palette in modo che la power turbine possa generare coppia negativa in fase di warm up del sistema di purificazione (ATS) e/o in condizioni di freno motore.
15. Metodo di controllo di sistema turbocompound migliorato secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente il passo di indurre il motore a combustione a trovare un equilibrio dinamico ad un carico superiore per via di una contropressione generata dalla power turbine, amplificando il contributo della power turbine almeno durante un cambio di marcia.
16. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui, se il sistema turbocompound comprende mezzi di post iniezione (EJF) di carburante, il metodo comprende i passi di
- comandare almeno una post iniezione di carburante per incrementare un carico fluidodinamico della power turbine (PT), e
- ridurre concordemente una sezione di efflusso della power turbine (PT),
in modo da incrementare una potenza meccanica recuperata dalla power turbine (PT).
17. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui quando la power turbine è a palette orientabili, il metodo di controllo comprendendo un passo di regolare una orientazione delle palette in modo che la power turbine generi e trasferisca alla trasmissione veicolare coppia frenante in fase di warm up del sistema di purificazione (ATS) e/o in condizioni di freno motore.
18. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti 15 - 17, in cui il sistema turbocompound comprende primi mezzi (EJU) di iniezione di una soluzione acquosa a base di urea in detta linea di scarico e controllati da detti mezzi di elaborazione, allora detti mezzi di elaborazione sono adattati per
- comandare almeno una variazione di iniezione di soluzione acquosa a base di urea, e
- per ridurre concordemente una sezione di efflusso della power turbine (PT),
in modo da incrementare una potenza meccanica recuperata dalla power turbine (PT).
19. Veicolo terrestre implementante un sistema turbo compound migliorato secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 14.
20. Programma di computer che comprende mezzi di codifica di programma atti a realizzare i passi delle rivendicazioni da 15 a 18, quando detto programma è fatto girare su di un computer.
21. Mezzi leggibili da computer comprendenti un programma registrato, detti mezzi leggibili da computer comprendendo mezzi di codifica di programma atti a realizzare i passi delle rivendicazioni da 15 a 18, quando detto programma è fatto girare su di un computer.
(FIU/lm)

Claims (21)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema turbocompound migliorato, il sistema comprendendo - un motore a combustione interna (E) avente un collettore di scarico (Ex) ed una linea di scarico (IL) collegata e contigua con il collettore di scarico, il motore a combustione interna essendo dotato di un cambio (G) avente un albero secondario di uscita (G1), - un sistema di purificazione dei gas di scarico (ATS) disposto su detta linea di scarico (IL), - una power turbine (PT), disposta sulla linea di scarico (IL) a valle di detto sistema di purificazione (ATS), in cui la power turbine (PT) ha un rispettivo albero collegato con detto albero secondario di uscita (G1).
  2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, ulteriormente comprendente mezzi di elaborazione (ECU) configurati per controllare detto motore a combustione interna (E), in modo da aumentare un carico fluidodinamico su detta power turbine (PT) almeno durante un cambio di marcia di detto cambio (G) e/o per cooperare con detto motore a combustione interna (E).
  3. 3. Sistema secondo una delle rivendicazioni 1 e 2, in cui detto sistema di purificazione (ATS) comprende mezzi (EJU) per iniettare una soluzione acquosa a base di urea controllati da mezzi di elaborazione (ECU), ed in cui detti mezzi di elaborazione sono configurati per incrementare una portata di soluzione acquosa a base di urea iniettata nell’ATS, in modo da aumentare un carico fluidodinamico su detta power turbine (PT), eseguendo un ciclo Rankine aperto, almeno durante un cambio di marcia di detto cambio (G) e/o per cooperare con detto motore a combustione interna (E).
  4. 4. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui detto sistema di purificazione (ATS) comprende mezzi (EJF) per iniettare carburante controllati da mezzi di elaborazione (ECU), ed in cui detti mezzi di elaborazione sono configurati per comandare una iniezione di carburante nel (unico) ATS, in modo da aumentare un carico fluidodinamico su detta power turbine (PT), eseguendo un ciclo Bryton aperto, almeno durante un cambio di marcia di detto cambio (G) e/o per cooperare con detto motore a combustione interna (E).
  5. 5. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti 1 - 4, in cui detta power turbine (PT) è a geometria variabile, controllata da mezzi di elaborazione (ECU), ed in cui detti mezzi di elaborazione (ECU) sono configurati per ridurre una sezione statica di efflusso dei gas di scarico attraverso la power turbine (PT) per incrementare una coppia motrice ceduta a detto albero secondario (G1) del cambio (G).
  6. 6. Sistema secondo una delle rivendicazioni 1 – 5, in cui detto asse della power turbine (PT) è operativamente collegato all’albero di trasmissione secondario del cambio (G1) mediante opportuni rotismi oppure mediante un convertitore di coppia oppure un cambio CVT controllato da detti mezzi di elaborazione (ECU).
  7. 7. Sistema secondo la rivendicazione 6, in cui detta power turbine è operativamente collegata all’albero secondario del cambio (G1) mediante un cambio CVT controllato da detti mezzi di elaborazione (ECU), detti mezzi di elaborazione sono configurati per controllare detto cambio CVT in modo da mantenere la power turbine in un regime di rotazione tale che il suo rendimento sia ottimale.
  8. 8. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto sistema di purificazione dei gas esausti (ATS) comprende - un filtro antiparticolato (DPF) e detti mezzi (EJF) di iniezione di carburante disposti a monte di detto filtro antiparticolato e/o - un catalizzatore SCR e detti mezzi (EJU) di iniezione di una soluzione acquosa a base di urea disposti a monte di detto catalizzatore SCR, e/o - in successione, a partire da detto collettore di scarico, secondo un senso di efflusso dei gas esausti: - mezzi (EJF) di iniezione di carburante, - un catalizzatore DOC, - un filtro antiparticolato (DPF), - mezzi (EJU) di iniezione di una soluzione acquosa a base di urea, - un catalizzatore SCR.
  9. 9. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto motore a combustione interna (E) è ulteriormente munito di un collettore di aspirazione (In) e di un gruppo turbocompressore (T, C) avente una prima turbina (T) disposta a valle del collettore di scarico (Ex) ed a monte di detto sistema di purificazione (ATS).
  10. 10. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto motore a combustione interna (E) è ulteriormente munito di mezzi EGR ed in cui detti mezzi di elaborazione (ECU) sono adattati per controllare detta power turbine in modo da favorire una ricircolazione di gas di scarico.
  11. 11. Sistema secondo la rivendicazione 10, in cui detti mezzi EGR sono di alta o bassa pressione.
  12. 12. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto cambio (G) è automatico o automatizzabile e/o in cui detta power turbine (PT) è associata a detto albero secondario del cambio (G1) attraverso una presa di forza (G2) del cambio.
  13. 13. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti 1 – 12, in cui un distributore di detta power turbine è a palette orientabili ed in cui le palette possono orientarsi in modo che un angolo di impatto del gas esausto sulle palette della turbina sia tale da rallentare il moto rotatorio di una girante della power turbine, trasferendo una coppia frenante alla trasmissione veicolare.
  14. 14. Sistema secondo la rivendicazione 13, in cui detti mezzi di elaborazione (ECU) sono configurati per controllare della orientazione delle palette in modo che la power turbine possa generare coppia negativa in fase di warm up del sistema di purificazione (ATS) e/o in condizioni di freno motore.
  15. 15. Metodo di controllo di sistema turbocompound migliorato secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente il passo di indurre il motore a combustione a trovare un equilibrio dinamico ad un carico superiore per via di una contropressione generata dalla power turbine, amplificando il contributo della power turbine almeno durante un cambio di marcia.
  16. 16. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui, se il sistema turbocompound comprende mezzi di post iniezione (EJF) di carburante, il metodo comprende i passi di - comandare almeno una post iniezione di carburante per incrementare un carico fluidodinamico della power turbine (PT), e - ridurre concordemente una sezione di efflusso della power turbine (PT), in modo da incrementare una potenza meccanica recuperata dalla power turbine (PT).
  17. 17. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui quando la power turbine è a palette orientabili, il metodo di controllo comprendendo un passo di regolare una orientazione delle palette in modo che la power turbine generi e trasferisca alla trasmissione veicolare coppia frenante in fase di warm up del sistema di purificazione (ATS) e/o in condizioni di freno motore.
  18. 18. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti 15 - 17, in cui il sistema turbocompound comprende primi mezzi (EJU) di iniezione di una soluzione acquosa a base di urea in detta linea di scarico e controllati da detti mezzi di elaborazione, allora detti mezzi di elaborazione sono adattati per - comandare almeno una variazione di iniezione di soluzione acquosa a base di urea, e - per ridurre concordemente una sezione di efflusso della power turbine (PT), in modo da incrementare una potenza meccanica recuperata dalla power turbine (PT).
  19. 19. Veicolo terrestre implementante un sistema turbo compound migliorato secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 14.
  20. 20. Programma di computer che comprende mezzi di codifica di programma atti a realizzare i passi delle rivendicazioni da 15 a 18, quando detto programma è fatto girare su di un computer.
  21. 21. Mezzi leggibili da computer comprendenti un programma registrato, detti mezzi leggibili da computer comprendendo mezzi di codifica di programma atti a realizzare i passi delle rivendicazioni da 15 a 18, quando detto programma è fatto girare su di un computer. (FIU/lm)
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