ITMI980346A1 - Metodo e dispositivo per effettuare l'iniezione di fluidi combustibili e/o lubrificanti in un motore a combustione interna - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

"METODO E DISPOSITIVO PER EFFETTUARE L’INIEZIONE DI FLUIDI COMBUSTIBILI E/O LUBRIFICANTI IN UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA’’.

La presente invenzione riguarda metodi e dispositivi per effettuare l’iniezione di una carica combustibile nei motori a combustione interna ad uno o più cilindri, sia del tipo a due tempi che del tipo a quattro tempi.

Sono già noti da parecchi anni diversi sistemi per l'iniezione diretta e/o indiretta di fluidi combustibili nei motori a combustione interna, soprattutto per quanto riguarda i motori con ciclo a quattro tempi. Sono inoltre stati effettuati diversi studi per applicare i sistemi di Iniezione diretta e/o indiretta anche ai motori del tipo a due tempi, nel tentativo di ovviare ai principali inconvenienti di questi tipi di motori rispetto ai motori a quattro tempi.

Infatti, come è ben noto, i motori con ciclo a due tempi hanno consumi specifici molto elevati e presentano delle emissioni inquinanti (soprattutto ossido di carbonio ed idrocarburi incombusti) notevolmente superiori rispetto ai motori a quattro tempi. Per contro, i motori a due tempi sono costruttivamente più semplici ed economici da realizzare rispetto ai motori a quattro tempi, tanto da renderli comunque idonei e preferibili per determinate applicazioni, ad esempio in campo motociclistico e motonautico.

La causa principale dei problemi a cui sono soggetti i motori a due tempi è dovuta al cattivo “lavaggio" del cilindro. Infatti, dai condotti di travaso non arriva aria pura bensì una carica di aria e carburante che, se da un lato contribuisce ad espellere i gas combusti dal cilindro, dall’altro si mescola agli stessi gas e viene espulsa attraverso lo scarico. Inoltre, è sempre opportuno tenere presente che durante il funzionamento a regime dei motori a due tempi, una parte della carica combustibile viene espulsa per passaggio diretto dai travasi allo scarico. Recentemente, a causa delle normative anti-inquinamento sempre più restrittive, è stata avvertita l'esigenza di realizzare motori a due tempi in grado di limitare il più possibile le emissioni nocive dei motori a combustione interna. Per questo motivo sono state sperimentate diverse soluzioni, alcune delle quali trasferite anche alla produzione di serie, che prevedono l'iniezione diretta del carburante nella camera di combustione. Queste soluzioni, se da un lato risolvono i problemi di consumo ed emissioni, dall'altro comportano l'impiego di apparati complicati con soluzioni meccaniche poco sperimentate. Questo fatto porta ad avere motori a due tempi complicati e costosi quasi quanto i motori a quattro tempi.

Nel caso dei motori a due tempi, l’esigenza di provvedere un'alimentazione ad iniezione diretta si scontra infatti con la necessità di fornire la lubrificazione agli organi reciprocamente in movimento, soprattutto in corrispondenza della testa e del piede di biella. La lubrificazione è infatti ottenuta generalmente miscelando una certa quantità di olio lubrificante al carburante introdotto nel motore.

Infatti, se l'iniezione della carica combustibile viene effettuata direttamente nel cilindro, si perde la possibilità di lubrificare gli organi del motore mediante olio miscelato alla carica combustibile. Ciò comporta l’adozione di apparati ausiliari per la lubrificazione, apparati che complicano notevolmente il motore a due tempi rendendolo poco pratico ed economico da realizzare. Al contrario, se l'iniezione viene effettuata in modo indiretto, ad esempio attraverso il condotto di aspirazione, risulta particolarmente difficoltoso ridurre i consumi ed abbattere le emissioni nocive, se non a prezzo di ulteriori complicazioni realizzative.

In alcuni motori a due tempi di recente fabbricazione la lubrificazione viene effettuata mediante una pompa che immette all'interno del carter una determinata quantità di olio lubrificante con frequenza fissa, ad esempio ogni 50 giri del motore. Ciò viene tuttavia effettuato senza tenere conto della potenza effettivamente erogata dal motore in funzione del regime di giri. Questo sistema di lubrificazione, pur essendo particolarmente semplice da realizzare, risulta in pratica poco efficace e tale da non poter prevenire l'usura degli organi meccanici in movimento ed i conseguenti guasti al motore.

Nei motori a quattro tempi di tipo noto, i problemi di alimentazione insorgono in misura minore, grazie alla presenza di valvole comandate in grado di mantenere aperti o chiusi i vari condotti di aspirazione e di scarico durante i cicli di lavoro del motore. Tuttavia, è opportuno notare che anche nei motori a quattro tempi, proprio per favorire l’evacuazione dei gas di scarico, le valvole di aspirazione vengono mantenute parzialmente aperte per alcuni istanti assieme alle valvole di scarico, motivo per cui anche in questo caso si verifica una perdita di carburante, sia pur limitata, attraverso lo scarico del motore.

Compito della presente invenzione è quello di proporre un metodo ed un dispositivo per effettuare l'iniezione di fluidi in un motore a combustione interna che consentano di risolvere i sopra citati inconvenienti, e in particolare di ridurre drasticamente il consumo specifico di carburante e le emissioni nocive del motore stesso.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo della presente invenzione è quello di proporre un metodo ed un dispositivo per effettuare l'iniezione di fluidi in un motore a combustione interna che consentano di ottenere una distribuzione, o stratificazione, ottimale della carica combustibile nelle camere di combustione del motore.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo per effettuare l'iniezione di fluidi in un motore a combustione interna che consenta di mantenere un’efficace lubrificazione degli organi interni del motore senza complicare la struttura del motore stesso e senza aggiunta di organi supplementari.

Ancora un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo per effettuare l’iniezione di fluidi in un motore a combustione interna che consenta di effettuare l'iniezione di tutta la carica combustibile indipendentemente dalle condizioni di pressione all'interno delle camere di combustione del motore stesso.

Ancora un altro scopo della presente invenzione è quello di proporre un metodo ed un dispositivo che consentano l’iniezione di una carica combustibile completa in ciascun cilindro anche con tempi di iniezione molto brevi.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire gli insegnamenti per realizzare un motore a combustione interna che sia in grado di funzionare sia con ciclo di lavoro a due tempi sia con ciclo di lavoro a quattro tempi.

Infine, ancora un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire gli insegnamenti per realizzare un motore a combustione interna, e in particolare un motore con ciclo di lavoro a quattro tempi, che sia costruttivamente semplice e che consenta di ottenere migliori prestazioni rispetto ai motori a quattro tempi di tipo noto a parità di cilindrata.

Questi scopi sono raggiunti dalla presènte invenzione, che riguarda un metodo per effettuare l'iniezione di fluidi combustibili e/o lubrificanti in un motore a combustione interna ad uno o più cilindri, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno due fasi di iniezione in tempi distinti di uno o più fluidi, oppure di loro miscele, per ogni ciclo di lavoro del motore. Il metodo secondo l'invenzione consente di effettuare almeno una fase di iniezione "ausiliaria" di un fluido lubrificante, oppure di una carica combustibile avente una prima composizione prestabilita ed almeno una fase di iniezione "principale" con carica combustibile avente una seconda composizione prestabilita.

In pratica, le fasi di iniezione ausiliaria vengono effettuate durante il ciclo di lavoro del motore per realizzare il lavaggio, o bilancio, con una carica particolarmente "magra", vale a dire con titolo in combustibile particolarmente basso. Ciò consente di ridurre vantaggiosamente al minimo la quantità di carburante incombusto emesso attraverso lo scarico del motore e quindi di limitare contemporaneamente il consumo specifico e le emissioni nocive del motore stesso.

In particolare, la carica immessa durante la fase di iniezione ausiliario può comprendere anche una minima quantità di olio lubrificante, opportunamente dosato, che consente di lubrificare gli organi dell'imbiellaggio e la parte bassa del cilindro.

Le fasi di iniezione principale effettuate durante lo stesso ciclo di lavoro consentono invece di completare la carica combustibile all'interno di ciascun cilindro con una carica combustibile più "grassa". In questo caso, le fasi di iniezione principale sono realizzate come fasi di iniezione diretta nel cilindro.

Preferibilmente, le fasi di iniezione principale vengono effettuate in un periodo del ciclo di lavoro del motore per cui risulta minima la perdita di carburante attraverso la luce di scarico all'interno del cilindro in cui vengono effettuate le fasi di iniezione principale.

Ancor più preferibilmente, le fasi di iniezione principale vengono effettuata in un periodo del ciclo di lavoro del motore in cui risulta sostanzialmente chiusa la luce di scarico all’interno del cilindro in cui vengono effettuate queste fasi di iniezione.

Oltre ai già citati vantaggi, è stato sorprendentemente notato che il metodo secondo l'invenzione consente anche di ottenere una stratificazione ottimale della carica combustibile all'interno della camera di combustione. Conseguentemente, viene ottenuta una combustione ottimale di tutto il carburante ad ogni ciclo, contribuendo così a limitare l’emissione di idrocarburi incombusti.

Nel seguito verrà effettuata una distinzione tra i motori a quattro tempi del tipo tradizionale attualmente noti ed i motori a quattro tempi del tipo "non tradizionale" che possono essere realizzati applicando i principi della presente invenzione. Con l'espressione "motori a quattro tempi del tipo non tradizionale" si vogliono indicare in particolare dei motori a quattro tempi con lubrificazione simile a quella di un motore a due tempi (vale a dire con lubrificazione “a carter chiuso"), cioè motori privi di un impianto di lubrificazione comprendente una pompa, un vano di raccolta dell'olio ed una serie di condotti che portano il lubrificante in pressione sui cuscinetti dell’albero motore. La stessa espressione viene qui utilizzata per indicare anche motori con ciclo di lavoro a quattro tempi eventualmente privi di un sistema dì lubrificazione del tipo a sbattimento, o comunque senza alcun recupero di lubrificante, vale a dire con lubrificante a perdere.

Nel caso di applicazione del metodo secondo l’invenzione ad un motore a due tempi e ad un motore a quattro tempi di tipo "nontradizionale", la fase di iniezione ausiliaria viene effettuata in quello che verrà definito nel seguito lo "spazio del carter", vale a dire in uno spazio compreso tra la parete interna di un pistone e la parete interna del carter. Lo "spazio del carter" racchiude in particolare tutti gli organi di imbiellaggio e i cuscinetti di banco, e comprende inoltre almeno una porzione di uno o più condotti di aspirazione comunicanti con esso, così come con il cilindro in cui scorre il pistone attraverso i rispettivi travasi. In questo caso, la carica combustibile iniettata nelle fasi di iniezione ausiliaria comprende preferibilmente una quantità prestabilita di un prodotto lubrificante, ad esempio olio miscelato al carburante prima dell' iniezione. La miscelazione di olio e combustibile può anche essere effettuata prima dell’immissione del fluido nell’iniettore mediante un dispositivo automatico in grado di regolare la dosatura di olio in funzione del regime di giri e della potenza erogata dal motore.

In alternativa, le fasi di iniezione principale possono comportare l'immissione di solo carburante da parte di uno o più iniettori, mentre le fasi di iniezione ausiliaria possono comportare l'immissione di olio lubrificante e/o carburante. Queste fasi di iniezione ausiliaria vengono preferibilmente effettuate da uno o più iniettori, il cui getto è indirizzato nello spazio del carter, che immettono carburante e/o olio lubrificante provenienti da serbatoi distinti.

Nel caso di applicazione del metodo secondo l'invenzione ad un motore a quattro tempi di tipo tradizionale, le fasi di iniezione ausiliaria vengono effettuate nei condotti di aspirazione di ciascuno dei cilindri. Alternativamente, o in combinazione, le fasi di iniezione ausiliaria vengono effettuate in quello che verrà definito nel seguito come "spazio della camera di combustione", vale a dire uno spazio compreso tra la parete interna della camera di combustione associata a ciascun cilindro, la parete interna del cilindro e la testa del pistone che scorre nel cilindro. Nel caso di un motore a quattro tempi di tipo “non tradizionale”, l’iniezione ausiliario può essere fatta con la stessa modalità descritta in precedenza per quanto riguarda i motori a due tempi. In altre parole, anche nei motori a quattro tempi di tipo "non tradizionale" viene iniettato dell’olio lubrificante nello spazio del carter, creando così un opportuno circuito chiuso nei condotti di lavaggio che consente di far ricircolare il fluido tra il carter del motore e la parte alta del cilindro, vale a dire tra lo spazio del carter e lo spazio della camera di combustione. L’invenzione riguarda ulteriormente un dispositivo per effettuare l'iniezione di fluidi combustibili e/o lubrificanti in un motore a combustione interna ad uno o più cilindri, del tipo comprendente almeno un iniettore per ciascuno dei cilindri, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi per effettuare in tempi distinti almeno due fasi di iniezione in ciascun cilindro per ogni ciclo di lavoro del motore.

Secondo l’invenzione, le fasi di iniezione ausilìaria e le fasi di iniezione principale nei motori sia a due che a quattro tempi vengono realizzate ad ogni ciclo di lavoro del motore mediante un solo iniettore per ciascun cilindro.

Alternativamente, possono anche essere utilizzati due o più iniettori distinti per ciascun cilindro, ad esemplo almeno un iniettore per le fasi di iniezione ausilìaria ed almeno un iniettore per le fasi di iniezione principale. In questo caso, gli iniettori ausiliari possono iniettare anche solo olio lubrificante, o una miscela particolarmente ricca di olio lubrificante, nei punti critici del motore. Pertanto, l'olio giunge proprio dove serve effettivamente in forma micronizzata e può essere opportunamente dosato ad ogni grò del motore, sotto il controllo di un apparato elettronico, in funzione dei parametri che influenzano il sistema di lubrificazione in ogni istante di funzionamento, parametri che possono comprendere ad esempio il regime di giri, la potenza erogata dal motore, la temperatura, e simili.

In particolare, nei caso in cui venga impiegato un solo iniettore in un motore a due tempi, l'iniettore è disposto preferibilmente all'interno del cilindro in posizione tale da effettuare almeno una fase di iniezione principale nello spazio della camera di combustione, ed almeno una fase di iniezione ausilìaria nello spazio del carter. La posizione dell'unico iniettore verrà scelta in modo tale che il getto di iniezione vada a lubrificare i punti critici degli organi in movimento.

Per consentire di effettuare le fasi di iniezione ausilìaria mediante un solo iniettore, soprattutto in un motore a due tempi o in un motore a quattro tempi di tipo "non tradizionale", ciascun pistone ha un mantello comprendente una finestra di accesso alla parete interna del pistone orientata verso l’iniettore, in modo tale che la finestra venga a trovarsi in corrispondenza di esso durante le fasi di iniezione ausilìaria. Alternativamente, il pistone può avere un mantello comprendente almeno una porzione di altezza ridotta orientata verso l’iniettore, o un apposito canale opportunamente sagomato, oppure ancora un pistone avente un mantello di altezza particolarmente ridotta.

Nel caso in cui vengano utilizzati due o più iniettori in un motore a due tempi, almeno un primo iniettore è disposto all'interno del cilindro in posizione tale da effettuare almeno una fase di iniezione principale nello spazio della camera di combustione, ed almeno un secondo iniettore è disposto nel motore in posizione tale da effettuare almeno una fase di iniezione ausiliario nello spazio del carter. In particolare, il secondo iniettore è disposto in posizione tale da effettuare le fasi di iniezione ausiliaria in uno o più condotti di asprazione comunicanti con il cilindro in cui viene effettuata l'iniezione.

Per migliorare la lubrificazione, possono comunque essere previsti più iniettori, alcuni dei quali hanno il getto orientato in modo tale da far giungere il fluido (olio lubrificante o miscela di olio e carburante) nei punti particolarmente critici.

Nel caso in cui venga utilizzato un solo iniettore per ciascun cilindro in un motore a quattro tempi di tipo tradizionale, l'iniettore è disposto all’interno del cilindro in posizione tale da effettuare almeno una fase di iniezione principale ed almeno una fase di iniezione ausiliaria nello spazio della camera di combustione associata ad un cilindro.

Nel caso in cui vengano utilizzati due o più iniettori per ogni cilindro in un motore a quattro tempi, almeno un primo iniettore è disposto all’interno del cilindro in posizione tale da effettuare almeno una fase di iniezione principale nello spazio della camera di combustione, ed almeno un secondo iniettore è disposto nel motore in posizione tale da effettuare almeno una fase di iniezione ausiliaria in uno o più condotti di aspirazione comunicanti con il cilindro in cui scorre il pistone.

La fase di iniezione ausiliaria può così essere effettuata nel condotto di aspirazione anche in fase di bilancio, vale a dire con valvola di scarico ancora parzialmente aperta. Ciò comporta una eventuale leggera perdita di carburante allo scarico ma genera un’elevata turbolenza e quindi una migliore diffusione del carburante nella carica all’interno del cilindro. L'iniezione principale può quindi essere effettuata direttamente nel cilindro quando la valvola di scarico è completamente chiusa e sta per iniziare la fase di compressione.

In tutti i casi illustrati risulta evidente che ogni iniettore esegue le varie fasi dì iniezione in tempi ben prestabiliti ed in fase con le varie posizioni del pistone durante l'intero ciclo di lavoro del motore, sia esso a due o a quattro tempi. Gli iniettori dovranno quindi essere gestiti mediante opportuni apparati (elettronici, meccanici o pneumatici) in grado di comandare le differenti fasi di iniezione in funzione della posizione dell'albero motore o del pistone.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione saranno più evidenti dalla descrizione che segue, fatta a titolo illustrativo e non limitativo, con particolare riferimento ai disegni schematici allegati in cui: - le Figure 1A-1 D illustrano alcune fasi del ciclo di lavoro di un motore a combustione interna del tipo a due tempi, dotato di un solo iniettore, al quale viene applicato il metodo secondo l’invenzione;

- le Figure 2A-2D illustrano alcune fasi del ciclo di lavoro di un motore a combustione interna del tipo a due tempi, comprendente due iniettori, al quale viene applicato il metodo secondo l’invenzione;

- le Figure 3 e 4 illustrano un motore a combustione interna del tipo a due tempi secondo altre forme di realizzazione dell'invenzione che prevedono l’impiego di almeno due iniettori distinti;

- le Figure da 5 a 8 illustrano un motore a combustione interna del tipo a due tempi secondo altre forme di realizzazione dell'invenzione che prevedono l'impiego di più di due iniettori distinti;

- le Figure 9A-9D illustrano alcune fasi del ciclo di lavoro di un motore a combustione a quattro tempi del tipo tradizionale, dotato di un solo iniettore, al quale viene applicato il metodo secondo l'invenzione;

- le Figure 10A-10D illustrano alcune fasi del ciclo di lavoro di un motore a combustione interna a quattro tempi del tipo tradizionale, comprendente due iniettori, al quale viene applicato il metodo secondo l'invenzione;

- le Figure 11 e 12 illustrano più in dettaglio la disposizione degli iniettori nel motore a combustione interna con ciclo di lavoro a quattro tempi del tipo tradizionale illustrato nelle Figure 10A-10D;

- le Figure 13 e 14 illustrano un motore a combustione interna con ciclo di lavoro a quattro tempi del tipo tradizionale secondo un'altra forma di realizzazione dell'invenzione che prevede l'impiego di almeno due iniettori distinti;

- le Figure 15 e 16 illustrano un motore a combustione interna con ciclo di lavoro a quattro tempi del tipo tradizionale secondo un'ulteriore forma di realizzazione dell'invenzione che prevede l'impiego di almeno due iniettori distinti;

- le Figure 17A-17D illustrano alcune fasi del ciclo di lavoro di un motore a combustione interna a quattro tempi del tipo "non tradizionale", dotato di un solo iniettore, secondo una possibile forma di realizzazione dell'invenzione;

- le Figure 18A-18D illustrano alcune fasi del ciclo di lavoro di un motore a combustione interna a quattro tempi del tipo "non tradizionale", dotato di un solo iniettore, secondo un'altra possibile forma di realizzazione dell'invenzione; e

- le Figure 19A-19C illustrano alcune fasi del ciclo di lavoro di un motore a combustione interna del tipo "non tradizionale”, costruttivamente simile a quello rappresentato nelle Figure 18A-18D, ma con ciclo di lavoro a due tempi.

Il motore a combustione interna rappresentato nelle Figure 1A-1 D è un motore del tipo a due tempi, rappresentato per semplicità ad un solo cilindro, del quale vengono illustrate alcune fasi del ciclo di lavoro. Il motore comprende un iniettore 1 che è disposto in posizione tale da poter effettuare almeno due fasi distinte di iniezione nel cilindro per ogni ciclo di lavoro del motore. Anche se non esplicitamente rappresentato, è previsto un dispositivo elettronico in grado di controllare l'iniettore 1, soprattutto per quanto concerne i tempi di iniezione e le portate di carburante iniettate durante ciascuna fase, in funzione delle condizioni di esercizio del motore.

Il pistone 2 che scorre nel cilindro è dotato di una finestra 3 orientata verso l'iniettore 1 in modo tale che la finestra 3 venga a trovarsi in corrispondenza dell'iniettore 1 durante il movimento del pistone 2 all'interno del cilindro, consentendo così il passaggio del fluido iniettato verso la parete interna del pistone 2.

In particolare, come rappresentato in Figura 1C, l’iniettore 1 consente di effettuare almeno una fase di iniezione principale nello spazio della camera dì combustione, vale a dire in uno spazio compreso tra la parete interna 4 della camera di combustione, la parete interna 5 del cilindro e la testa 6 del pistone 2.

Nelle Figure 1A e 1 D viene invece illustrato il motore durante alcune fasi di iniezione ausiliaria. In particolare, l'iniettore 1 e la finestra 3 sul pistone 2 consentono di effettuare almeno una fase di iniezione ausiliaria nello spazio del carter, vale a dire in uno spazio compreso tra la parete interna del pistone 2 e la parete interna del carter 7. Nello spazio così definito è anche inclusa almeno una porzione del condotto di aspirazione 8 e, naturalmente, lo spazio delimitato dai travasi di alimentazione 9 che pongono in comunicazione di fluido lo spazio interno del carter con lo spazio della camera di combustione.

Alternativamente, invece della finestra 3, il pistone 2 può essere dotato di un mantello avente una porzione di altezza ridotta orientata verso l’iniettore ì, oppure può essere un pistone con mantello di altezza estremamente ridotta, oppure ancora può essere dotato di un apposito canale ricavato nella struttura del pistone, in modo tale da consentire l'iniezione di fluidi nello spazio del carter sottostante al pistone 2.

Nella Figura 1A, è rappresentato il pistone 2 mentre è in corso la fase di espansione dei gas immediatamente successiva alla combustione della carica nel cilindro. Durante la corsa verso il basso, la finestra 3 del pistone 2 viene a trovarsi in corrispondenza dell'iniettore 1, il quale può quindi effettuare una prima fase di iniezione ausiliaria del carburante in pressione proveniente dalla linea di alimentazione 12. In questa fase viene preferibilmente iniettata una quantità molto limitata di fluido, in modo tale che il fluido iniettato vada a miscelarsi nel carter con l'aria prelevata dal condotto di aspirazione 8 durante la fase di aspirazione.

La carica che viene così formata nel carter risulta particolarmente "magra", vale a dire con titolo in carburante notevolmente basso, e quindi non idonea alla combustione. Tuttavia, la carica così formata consente di effettuare il cosiddetto "lavaggio" (o bilancio) all'interno del cilindro riducendo al massimo i consumi di carburante e le emissioni inquinanti attraverso il condotto di scarico 10. Ciò consente inoltre, come è ben noto, di raffreddare le pareti interne 5 del cilindro, la parete interna 4 della camera di combustione e la testa 6 del pistone.

Durante le fasi di iniezione ausiliario, viene preferibilmente iniettata anche una certa quantità di olio lubrificante mescolato al carburante in modo tale da consentire la lubrificazione degli organi in movimento all'interno del motore, quali ad esempio la testa ed il piede di biella. Nella Figura 1 B, il pistone 2 sta completando la discesa durante la quale vengono espulsi i gas residui della combustione attraverso il condotto di scarico 10. In questa fase, viene richiamata attraverso i travasi 9 (Fig. 1A) la carica "magra", ottenuta mediante la precedente iniezione ausiliaria, che va ad occupare lo spazio della camera di combustione effettuando così il cosiddetto “lavaggio".

Come illustrato in Figura 1C, il pistone 2 risale quindi verso il punto morto superiore iniziando a comprimere la carica combustibile presente nel cilindro. Nel momento in cui il pistone arriva ad ostruire la luce di scarico comunicante con il condotto 10, inizia quindi la fase di iniezione principale, costituita sostanzialmente da una fase di iniezione diretta, durante la quale viene appunto iniettata una quantità di combustibile particolarmente elevata, fino a che non viene completata la carica necessaria ad ottenere la combustione.

Indipendentemente dalla semplificazione adottata per rappresentare la fase di iniezione principale in Figura 1 C, è opportuno sottolineare che la fase di iniezione principale viene preferibilmente effettuata in un periodo del ciclo di lavoro del motore per cui risulta minima la perdita di carburante attraverso la luce di scarico 13 del condotto di scarico 10. In questo caso, la fase di iniezione principale viene preferibilmente effettuata in un periodo del ciclo di lavoro del motore in cui la pressione interna al cilindro è inferiore a 10 bar, in modo tale da consentire l'impiego di iniettori semplici, del tipo generalmente destinati ai sistemi di iniezione indiretta.

In Figura 1D, il pistone 2 giunge in prossimità del punto morto superiore portando nuovamente la finestra 3 in corrispondenza dell'iniettore 1 e consentendo così di effettuare almeno una seconda fase di iniezione ausiliaria. Anche questa seconda fase di iniezione ausiliario, che può essere effettuata in aggiunta o in alternativa alla prima fase di iniezione ausiliaria rappresentata in Figura 1A, comporta l’iniezione di una limitata quantità di carburante, eventualmente mescolata con olio lubrificante. Quest’ultimo può essere mescolato con il carburante a monte dell'iniettore 1, oppure può essere anche mescolato al carburante in corrispondenza dell’iniettore 1 utilizzando eventualmente, quale iniettore, un iniettore di tipo doppio al quale giungono sia carburante . che olio in pressione da linee di alimentazione distinte.

Il dispositivo elettronico di controllo dell'iniezione provvederà in questo caso a regolare i tempi e le portate necessarie di olio lubrificante e di carburante. In questo modo si rende possibile effettuare delle fasi di iniezione ausiliario di solo carburante, oppure delle fasi di iniezione ausiliario di solo olio lubrificante, riducendo così ulteriormente le emissioni inquinanti.

Inoltre, tenendo presente gli elevati regimi di rotazione che possono essere raggiunti dai motori a combustione interna, soprattutto nel caso dei motori con ciclo a due tempi, è opportuno sottolineare che gli intervalli di tempo per effettuare ciascuna fase di iniezione sono estremamente ridotti. Secondo l’invenzione, effettuando più fasi di iniezione del carburante in ciascun ciclo di lavoro del motore, è possibile completare in modo ottimale la carica combustibile in ciascun cilindro. Nel seguito, per semplicità, gli stessi elementi già illustrati nelle Figure 1A-1D che sono presenti anche nelle forme di realizzazione illustrate in altre figure verranno identificati dagli stessi riferimenti numerici.

Nelle Figure 2A-2D è rappresentato un motore a due tempi sostanzialmente simile al precedente, al quale è stato però aggiunto un secondo iniettore 21, collegato ad una linea di alimentazione 22, in posizione tale da iniettare del fluido nel condotto di aspirazione 8.

Il funzionamento del motore, almeno per quanto riguarda le fasi di iniezione effettuate dall'iniettore 1, è sostanzialmente simile a quello descritto in precedenza. Tuttavia, in questo caso è possibile realizzare più fasi di iniezione ausiliaria per ogni ciclo di lavoro del motore oltre a quelle già descritte con riferimento alle Figure 1 A-l D.

La realizzazione illustrata nelle figure 2A-2D consente di ottenere diversi vantaggi, soprattutto per quanto riguarda l'esecuzione delle fasi dì iniezione ausiliario. Ad esempio, è possibile ridurre ulteriormente i tempi di apertura di ciascun iniettore, conferendo così un maggiore controllo al dosaggio del carburante iniettato durante ogni singola fase dì iniezione ausiliaria. D'altra parte, la possibilità di effettuare più fasi di iniezione ausiliaria in tempi prestabiliti anche con l'iniettore 21 (ad esempio come nelle Figure 2A e 2D), consente di raggiungere il completamento della carica ottimale nel cilindro anche in condizioni di regimi molto elevati. E’ opportuno sottolineare che ogni dispositivo dì controllo degli iniettori, e in particolare un dispositivo di controllo elettronico, consente generalmente di controllare in modo indipendente anche due o più iniettori. Pertanto, il fatto di utilizzare un numero di iniettori superiore ad uno (ad esempio da due a quattro iniettori per ogni cilindro) non comporta un eccessivo incremento di costo dell'impianto di iniezione nel suo complesso, essendo unico il sistema di gestione.

Inoltre, utilizzando due o più iniettori, possono essere vantaggiosamente separate le funzioni degli Iniettori stessi. Ad esempio, facendo riferimento alla forma di realizzazione illustrata nelle Figure 2A-2D, l'iniettore 1 può essere utilizzato per effettuare le sole fasi di iniezione principale (Figura 2C), mentre l’iniettore 21 può essere impiegato per effettuare le sole fasi di iniezione ausiliaria (Figure 2A e 2D). In questo caso, le fasi di iniezione ausiliaria dell'iniettore 1 nelle Figure 2A e 2D potrebbero anche non essere effettuate, rendendo così superflua la presenza della finestra 3 prevista sul mantello del pistone 2.

Un'ulteriore possibilità per il motore illustrato nelle Figure 2A-2D è quella di separare l'alimentazione del carburante, effettuata in particolare dal solo iniettore 1, dall'alimentazione del solo olio lubrificante, che verrà effettuata dal solo iniettore 21.

Le Figure 3 e 4 illustrano differenti forme di realizzazione secondo l'invenzione relative ad un motore a due tempi dotato di due iniettori, destinati rispettivamente ad effettuare fasi di iniezioni ausiliarie e principali.

In particolare, il motore illustrato in Figura 3 è dotato di un iniettore 1 disposto in posizione tale da dirigere il getto di iniezione attraverso la finestra 3 del pistone 2, come è già stato descritto per il corrispondente iniettore 1 nelle Figure 1A-1 D e nelle Figure 2A-2D. L'iniettore 1 può quindi effettuare sia fasi di iniezione ausiliaria, eventualmente iniettando una miscela di olio lubrificante e di carburante, sìa fasi di iniezione principale. Un secondo iniettore 31 è invece disposto in questo caso in modo tale da effettuare almeno una fase di iniezione principale (non illustrata) il cui getto viene diffuso direttamente nello spazio della camera di combustione. Anche in questo caso, la fase di iniezione principale verrà effettuata preferibilmente dopo che il pistone 2 ha chiuso la luce di scarico 13 e prima che la pressione interna alla camera di scoppio raggiunga una pressione superiore a 10 bar.

Nella forma di realizzazione illustrata in Figura 4, è previsto un primo iniettore 21 disposto sul condotto di aspirazione 8, mentre un secondo iniettore 31 è disposto, come nella forma di realizzazione precedentemente descritta in Figura 3, sulla testa del motore. In questo caso, l'iniettore 21 consente di effettuare le sole fasi di iniezione ausiliaria mentre l’iniettore 31 consente di effettuare le sole fasi di iniezione principale. Le modalità con cui vengono effettuate le fasi di iniezione risultano sostanzialmente invariate rispetto alle forme di realizzazione precedentemente descritte. Nelle forme di realizzazione rappresentate nelle Figure 3 e 4, l’iniettore 31 disposto sulla testa del motore può anche essere del tipo ad alta pressione, vale a dire un iniettore in grado di iniettare anche a pressioni superiori a 10 bar. Questa soluzione presenta comunque il vantaggio di non richiedere una finestra sul mantello del pistone 2 poiché il getto delle fasi di iniezione ausiliaria viene indirizzato nel condotto di aspirazione 8 e non al di sotto del mantello del pistone 2. Nelle Figure da 5 a 8 sono illustrate alcune forme di realizzazione dell’invenzione nelle quali è previsto l’impiego di tre iniettori distinti disposti ciascuno in posizione tale da garantire sia l’alimentazione del carburante che la lubrificazione degli organi particolarmente sollecitati. Il motore illustrato in Figura 5 comprende in particolare i due iniettori 1 e 21 già illustrati nelle Figure 2A-2D ed un terzo iniettore 41 il cui getto è indirizzato direttamente nel carter del motore. Il getto dell'iniettore 41 è orientato in particolare verso il piede di biella nel momento in cui transita in corrispondenza dell’iniettore. Ciò consente di realizzare un'efficace lubrificazione “mirata” degli organi che transitano di fronte all'iniettore 41 ad ogni giro del motore e quindi di dosare con particolare accuratezza la quantità di olio lubrificante iniettata in funzione del regime di gri del motore e della potenza erogata in ciascun istante dal motore stesso. In questa forma di realizzazione l'iniettore 1 potrà effettuare sìa fasi di iniezione principale che fasi di iniezione ausiliaria, mentre gli iniettori 21 e 41 potranno effettuare le sole fasi di iniezione ausiliario. Queste ultime potranno comportare ad esempio l'iniezione di un miscela di carburante ed olio lubrificante da parte di qualsiasi dei tre iniettori, tenendo presente che le fasi di iniezione principale effettuate dall'Iniettore 1 comportano preferibilmente l'iniezione di solo carburante. In questo caso è comunque vantaggiosamente possibile suddividere le funzioni di alimentazione e di lubrificazione dei diversi iniettori, destinando ad esempio l'iniettore 41 all’erogazione controllata di solo olio lubrificante in corrispondenza degli organi in movimento nel carter.

La forma di realizzazione illustrata in Figura 6 prevede l’impiego degli stessi iniettori 1 e 41 già illustrati in Figura 5 e l'impiego di un iniettore 31 con il getto indirizzato direttamente nella camera di combustione del motore. In questo caso l'iniettore 31 effettua solo fasi di iniezione principale, eventualmente col supporto dell'iniettore 1, per consentire di ottenere un completamento ottimale della carica combustibile. L'iniettore 1 può quindi effettuare sia fasi iniezione ausiliaria sia fasi dì iniezione principale, mentre l'iniettore 41 può effettuare solo fasi di iniezione ausiliaria come già descritto per la forma di realizzazione di Figura 5.

In Figura 7 è illustrato un motore secondo una forma di realizzazione sostanzialmente simile a quella di Figura 4. Rispetto a quest’ ultima forma di realizzazione, è previsto un terzo iniettore 51, disposto nella parte anteriore del motore, il cui getto è orientato all'interno del carter, come già descritto per quanto riguarda l'iniettore 41 illustrato nelle Figure 5 e 6. Lo stesso vale per la forma di realizzazione illustrata in Figura 8, nella quale è presente l'iniettore 51 con getto orientato all'interno del carter e gli iniettori 1 e 31 già illustrati nelle Figure precedenti.

Naturalmente, il numero e la disposizione degli iniettori dipende dalle esigenze di alimentazione del motore e dalle esigenze di lubrificazione degli organi in movimento nel motore stesso, tenendo comunque presente i vantaggi ottenibili con le disposizioni finora illustrate, i limiti di ingombro di ciascuna soluzione, nonché l'eventuale complessità costruttiva derivante da queste scelte.

Il motore a combustione interna rappresentato nelle Figure 9A-9D è un motore a quattro tempi del tipo tradizionale, rappresentato per semplicità ad un solo cilindro, del quale vengono illustrate alcune fasi del ciclo di lavoro.

Il motore a quattro tempi, come è ben noto, è dotato di almeno una valvola di aspirazione 35 e di almeno una valvola di scarico 45, entrambe comandate per consentire di mettere in comunicazione di fluido lo spazio della camera di combustione con un condotto di aspirazione 36 ed un condotto di scarico 46.

Similmente al motore a due tempi rappresentato nelle Figura ΙΑ-1D, il motore a quattro tempi rappresentato nelle Figure 9A-9D comprende un iniettore 1 che è disposto in posizione tale da poter effettuare, sotto il controllo di un dispositivo elettronico, almeno due fasi distinte di iniezione nel cilindro per ogni ciclo di lavoro del motore.

Nella Figura 9A, è rappresentato il pistone 2 mentre è in corso la fase di aspirazione immediatamente successiva alle fasi scarico ed espulsione dei gas combusti. In questo caso, mentre la valvola di aspirazione 35 è completamente aperta, la valvola di scarico 45 resta ancora parzialmente aperta per un limitato periodo di tempo, al fine di consentire il cosiddetto "lavaggio" (o bilancio) dei volume interno al cilindro.

Durante la corsa del pistone 2 verso il basso, l'iniettore 1 effettua una prima fase di iniezione ausiliaria del carburante in pressione proveniente dalla linea di alimentazione 12. Come nel caso del motore a due tempi, in questa fase viene preferibilmente iniettata una quantità molto limitata di carburante, in modo tale che il carburante stesso venga miscelato uniformemente all’interno del cilindro con l'aria prelevata dal condotto di aspirazione 36.

La carica aria-carburante così formata risulta particolarmente “magra”, vale a dire con titolo in carburante notevolmente basso, e quindi non idonea alla combustione, ma consente di effettuare il bilancio all’interno del cilindro riducendo al massimo i consumi di carburante e le emissioni inquinanti attraverso il condotto di scarico 46, oltre a consentire, come è noto, un efficace raffreddamento delle pareti interne del cilindro, della camera di combustione e della testa del pistone 2. Nel caso di un motore a quattro tempi non risulta generalmente necessaria l’Iniezione di olio lubrificante mescolato al carburante. La lubrificazione è infatti ottenuta generalmente mediante un impianto distinto che porta olio lubrificante in pressione in corrispondenza delle superflci reciprocamente in movimento.

Nella fase rappresentata in Figura 9B, il pistone 2 sta risalendo dal punto morto Inferiore per effettuare la fase di compressione della carica nel cilindro. A questo punto, le valvole 35 e 45 sono entrambe chiuse e la carica "magra" occupa praticamente tutto lo spazio della camera di combustione. L'iniettore 1 viene quindi comandato per iniziare la fase di iniezione principale, costituita sostanzialmente da una fase di iniezione diretta, durante la quale viene appunto iniettata una quantità di . combustibile particolarmente elevata fino a che non viene completata la carica necessaria ad ottenere la combustione.

La fase di iniezione principale viene pertanto effettuata con la valvola di scarico 45 sostanzialmente chiusa e, preferibilmente, in un periodo del ciclo di lavoro del motore in cui la pressione interna al cilindro è inferiore a 10 bar, in modo tale da consentire l'impiego di iniettori semplici, del tipo generalmente destinati ai sistemi di iniezione indiretta e largamente utilizzati sui motori a quattro tempi in campo automobilistico.

Sia le fasi di iniezione ausiliaria che le fasi di iniezione principale vengono pertanto effettuate in questo caso nello spazio della camera di combustione.

Nelle restanti Figura 9C e 9D, il pistone 2 completa il ciclo di lavoro del motore a quattro tempi. In Figura 9C viene rappresentata la fase di combustione della carica, mentre in Figura 9D, dopo la fase di espansione (non rappresentata), è rappresentata la fase di scarico. Da questa punto, il pistone 2 torna di nuovo verso l’alto per effettuare la fase espulsione dei gas di scarico e riprende poi la fase di aspirazione illustrata in Figura 9A.

Nelle Figure 10A-10D è rappresentato un motore a quattro tempi sostanzialmente simile al precedente, dotato di un secondo iniettore 21, collegato ad una linea di alimentazione 22, in posizione tale da iniettare 11 carburante nel condotto di aspirazione 36.

Anche in questo caso, il funzionamento del motore è sostanzialmente simile a quello già descritto nelle Figure 9A-9D. Tuttavia, la presenza di un secondo iniettore 21 consente di effettuare più fasi di iniezione ausiliario per ogni ciclo di lavoro del motore.

La realizzazione illustrata nelle figure 10A-10D consente di separare le funzioni dei due iniettori, destinando ad esempio l’iniettore 1 per effettuare le sole fasi di iniezione principale (Figura 10B) mentre l'iniettore 21 può essere impiegato per effettuare le sole fasi di iniezione ausiliaria (Figura 10A). Pertanto, la fase di iniezione ausiliaria dell’ iniettore 1, visibile nella Figura 10A, potrebbero anche non essere effettuata, essendo già prevista almeno una fase di iniezione ausiliaria effettuata dall’iniettore 21.

Tuttavia, entrambi gli iniettori 1 e 21 possono comunque essere utilizzati per effettuare più fasi di iniezione ausiliaria in tempi differenti. Le fasi di iniezione principale (Figura 10B) vengono invece effettuate dal solo iniettore 1, come nel caso del motore a quattro tempi illustrato nelle Figure 10A-10D.

In questo caso, poiché gli iniettori 1 e 21 iniettano entrambi solo il carburante (e non anche l'olio lubrificante) i condotti di alimentazione 12 e 22 possono essere raccordati tra loro e collegati ad un'unica sorgente di carburante in pressione.

Le Figure 11 e 12 mostrano in dettaglio un motore a combustione interna a quattro tempi di tipo tradizionale, con gli iniettori 1 e 21 disposti nelle stesse posizioni illustrate nelle Figure 10A-10D. In particolare, la Figura 11 mostra la stessa situazione del ciclo di lavoro illustrata in Figura 10A, vale a dire con la valvola di aspirazione 35 aperta e con la valvola di scarico 45 anch’essa parzialmente aperta ma in fase di chiusura. In questo intervallo di tempo viene comandata una fase di iniezione ausiliaria mediante l’iniettore 21 disposto sul condotto di aspirazione 36 con una carica particolarmente magra. Ciò consente di effettuare il lavaggio della camera di combustione e di espellere completamente i gas di scarico attraverso il condotto 46. In Figura 12, corrispondente alla fase del ciclo illustrata in Figura 1 OB, viene rappresentata la fase di iniezione principale che viene effettuata dall’iniettore 1 mantenendo chiuse entrambe le valvole 35 e 45.

Nelle Figure 13 e 14 è illustrata un'altra possibile forma di realizzazione di un motore a quattro tempi di tipo tradizionale secondo l’invenzione, nel quale un primo iniettore 61 è disposto sulla testa del motore ed un secondo iniettore 71 è disposto sul cilindro. La Figura 13 illustra in particolare un istante della fase di aspirazione immediatamente successiva al lavaggio della camera di combustione. In questo istante la valvola di scarico 45 è già chiusa mentre la valvola di aspirazione 35 è aperta, consentendo l’afflusso d'aria all' interno del cilindro. L’iniettore 71 effettua quindi una prima fase di iniezione ausiliaria del carburante in modo tale da generare una carica combustibile particolarmente magra e dotata di elevata turbolenza. La carica viene quindi completata durante la fase di compressione (Figura 14) dall’iniettore 61 mentre le valvole 35 e 45 sono completamente chiuse. La disposizione degli iniettori 61 e 71 consente di ottenere una stratificazione ottimale della carica, vale a dre una carica il cui tenore di combustibile risulta più elevato in prossimità della candela e decresce gradualmente allontanandosi da essa.

Le Figure 15 e 16 illustrano un’ulteriore forma di realizzazione di un motore a quattro tempi di tipo tradizionale dotato di due iniettori 21 e 61. L'iniettore 21 è disposto sul condotto di aspirazione e consente di effettuare almeno una fase di iniezione ausiliario, mentre l'iniettore 61 è disposto sulla testa del motore per consentire di effettuare indifferentemente fasi di iniezione ausiliario e/o fasi di iniezione principale. Le fasi del ciclo di lavoro illustrate nelle Figure 15 e 16 corrispondono sostanzialmente alle fasi già descritte con riferimento alle Figure 11 e 12.

Anche in questo caso, nelle forme di realizzazione rappresentate nelle Figure da 13 a 16, l’iniettore 61 disposto sulla testa del motore può anche essere del tipo ad alta pressione, vale a dire un iniettore in grado di iniettare anche a pressioni superiori a 10 bar.

Secondo la presente invenzione, sfruttando le possibilità di effettuare più fasi di iniezione per ciascun ciclo del motore, è possibile realizzare motori a combustione interna con nuove soluzioni particolarmente vantaggiose.

Nelle Figure 17A-17D è illustrato schematicamente un motore a combustione interna del tipo che viene definito "non tradizionale” nella presente descrizione, vale a dre un motore a quattro tempi con lubrificante a perdere.

In particolare, il motore a quattro tempi del tipo "non tradizionale" secondo la presente invenzione comprende due o più valvole in testa e/o laterali, nel quale il ciclo di lavoro viene assistito dalle citate valvole di aspirazione e di scarico mentre la parte “Imbiellaggio" del motore compresa tra il cielo del pistone, le pareti del cilindro ed il carter del motore non ha più il tradizionale sistema di lubrificazione dei motori a quattro tempi (nei quali l’olio lubrificante viene portato a lambre i cuscinetti oppure viene portato direttamente sui cuscinetti stessi) ma un sistema di lubrificazione a miscela.

Secondo la presente invenzione è infatti possibile utilizzare, anche nei motori a quattro tempi, un sistema di lubrificazione mediante miscela di olio e carburante come quello già descritto in precedenza con riferimento ai motori con ciclo a due tempi.

Come già anticipato, il motore illustrato nelle Figure 17A-17D è un motore con ciclo a quattro tempi dotato di una valvola di aspirazione 35 e di una valvola di scarico 45 disposte in testa (ma potrebbero anche essere disposte lateralmente) che regolano l'apertura e la chiusura di rispettivi condotti di aspirazione 36 e di scarico 46, nonché di un condotto di aspirazione 8 simile a quello già illustrato nelle forme di realizzazione per i motori con ciclo a due tempi.

Il condotto di aspirazione 8 è posto in comunicazione con il carter 7 e con i canali di travaso che pongono in comunicazione di fluido il carter 7 con la parte alta del cilindro attraverso le luci di travaso 9. L’afflusso di aria attraverso il condotto di aspirazione è regolato da una valvola 11 di tipo automatico (ad esempio una valvola rotante o una valvola del tipo a lamelle) oppure una valvola di tipo controllato che consente l'aspirazione di aria anche nella parte bassa del carter 7 durante le fasi di risalita del pistone (Figure 17B e 17D), vale a dire durante le fasi di compressione e di scarico.

L’unico iniettore 1 illustrato nelle Figure 17A-17D è disposto in posizione sostanzialmente simile a quella rappresentata nelle Figure 1A-1 D relative al motore a due tempi, vale a dire in posizione tale da garantire il miglior effetto di miscelazione e lubrificazione, ed immette preferibilmente una miscela di carburante e olio lubrificante. E' comunque opportuno sottolineare che possono essere previsti anche due o più iniettori disposti secondo le forme di realizzazione dei motori già descritti in precedenza. Nella situazione illustrata in Figura 17A, il pistone 2 inizia la discesa della fase di aspirazione, durante la quale viene aperta completamente la valvola di aspirazione 35 mentre la valvola di scarico 45 risulta parzialmente aperta per un tempo limitato al fine di consentire il lavaggio della camera di combustione. L'iniettore 1 può effettuare in questi istanti almeno una fase di iniezione ausiliaria.

Proseguendo nella discesa, il pistone 2 giunge in prossimità del punto morto inferiore ed apre le luci di travaso 9, consentendo così alla carica combustibile preformata nel carter 7 di salire verso la sommità del cilindro (Figura 17B). Viene inoltre effettuata dall'iniettore 1 almeno una fase di iniezione principale, consentendo così di ottenere un’efficace miscelazione di aria e combustibile nel cilindro. Nel momento in cui inizia nuovamente la risalita del pistone 2, inizia la fase di compressione e le valvole di aspirazione 35 e di scarico 45 vengono chiuse.

Dopo la combustione della carica, inizia la fase di espansione (Figura 17C) ed il pistone 2 scende di nuovo verso il punto morto inferiore. In questo intervallo di tempo non viene effettuata alcuna iniezione di combustibile, in modo tale che, quando il pistone 2 apre nuovamente le luci di travaso 9 (Figura 17D) in prossimità del punto morto inferiore, venga travasata solo aria nella parte alta del cilindro. Il pistone 2 inizia quindi la sua risalita per effettuare la fase di scarico durante la quale viene aperta nuovamente la valvola di scarico 45. In questo modo, attraverso il condotto di scarico 46, viene espulsa sostanzialmente solo aria, consentendo così di limitare il consumo di carburante e le emissioni di gas incombusti.

Un motore a quattro tempi così realizzato presenta diversi vantaggi rispetto ai motori a quattro tempi di tipo tradizionale. Innanzitutto, viene eliminato l'impianto di lubrificazione (pompa, vano di raccolta dell'olio, filtro e condotti) con conseguente semplificazione realizzativa. Inoltre, è possibile utilizzare pistoni privi del segmento raschiaolio con conseguente drastica riduzione dell'attrito con il cilindro. Il segmento raschiaolio esercita infatti una notevole pressione radiale, superiore a quella esercitata dai segmenti di tenuta, sulle pareti interne del cilindro.

Oltre alla evidente riduzione del peso e dell'ingombro rispetto ad un equivalente motore a quattro tempi di tipo tradizionale, un ulteriore vantaggio del motore realizzato secondo l’invenzione è dato dalla possibilità di incrementare le prestazioni del motore grazie all’apporto supplementare di aria proveniente dal carter sia per il riempimento del cilindro in fase di compressione, sia per il lavaggio della parte alta del cilindro durante la fase di scarico.

Le Figure 18A-18D illustrano un altra forma di realizzazione di un motore a combustione interna secondo la presente invenzione, nella quale le valvole disposte In testa (o lateralmente) sono destinate a regolare solo la fase di scarico. Sono quindi assenti le valvole comandate di aspirazione dei motori tradizionali con ciclo a quattro tempi.

In questo caso, tutto il riempimento con carica fresca viene realizzato con il solo fluido proveniente dal carter 7 attraverso i canali di travaso e le corrispondenti luci 9.

Tutta l'aria viene quindi aspirata dai pistone 2 durante le fasi di risalita verso il punto morto superiore (Figure 18B e 18D) attraverso il carter 7 ed il condotto di aspirazione 8 dotato di una valvola 11 di tipo automatico o comandato. Anche in questo caso, tutte le fasi di iniezione ausiliaria vengono effettuate dall'iniettore 1 durante la discesa del pistone 2 precedente alla combustione (Figura 18A). Allo stesso modo, le fasi di iniezione principale (Figura 18B) vengono effettuate direttamente nel cilindro appena prima della fase di compressione o durante la fase di compressione stessa.

Durante la discesa del pistone 2 nella fase di espansione (Figura 18C) non viene eseguita alcuna fase di iniezione, in modo tale che, durante la risalita del pistone 2 all'inizio della fase di scarico (Figura 18D) venga travasata solo aria nella parte superiore del cilindro. In questo caso, non essendoci delle valvole di aspirazione comandate come nei tradizionali motori a quattro tempi, durante la fase di aspirazione (Figura Ί8Α) si potrebbe creare un’eccessiva depressione nella parte alta del cilindro, poiché le valvole di scarico 45 sono chiuse. Per evitare questo inconveniente, si possono comandare una o entrambe le valvole di scarico 45 al fine di aprirle leggermente per un tempo limitato, in modo da ridurre la depressione generata dal pistone 2 nella sua fase di discesa. Tale condizione delle valvole 45 è indicata con linea tratteggiata in Figura 18A.

Anche questa forma di realizzazione del motore secondo l’invenzione presenta gli stessi vantaggi del motore a quattro tempi descritto con riferimento alle Figure 17A-17 D.

Un ulteriore vantaggio di questa forma di realizzazione è dato dal fatto che, eliminando le valvole di aspirazione in testa, si semplifica costruttivamente il motore. Inoltre, le prestazioni possono essere ulteriormente incrementate perché rimane più spazio per le valvole di scarico. Queste ultime possono avere quindi dimensioni limitate ed alzate inferiori, con conseguente possibilità di innalzamento del regime massimo del motore.

Con la stessa forma di realizzazione costruttiva, lo stesso motore con ciclo a quattro tempi illustrato nelle Figure 18A-18D può essere fatto funzionare con ciclo di lavoro a due tempi.

In questo caso, la sequenza delle fasi si concluderà in un giro di albero motore e le fasi di iniezione potranno essere effettuate similmente a quanto già spiegato per i motori a due tempi. Le Figure 19A-19C illustrano questo particolare tipo di motore, illustrato per semplicità con un solo iniettore 1 , quando viene fatto funzionare con ciclo di lavoro a due tempi.

Come illustrato in Figura 19A, una fase di iniezione ausiliario viene eseguita quando il pistone è in prossimità del punto morto superiore durante la fase di espansione immediatamente successiva allo scoppio. Quando il pistone raggiunge aH’incirca il punto morto inferiore (Figura 19B) si aprono le valvole di scarico 45 ed il pistone 2 apre le luci di travaso 9 che permettono la risalita della carica aria-carburante “magra" dal carter 7 alla parte superiore del cilindro. In questa fase potrà avvenire una piccola perdita di fluido dai condotti di scarico 46 che risultano aperti.

Quando il pistone 2 risale verso il punto mòrto superiore, le valvole di scarico 45 si chiudono (Figura 19 C) e può così essere realizzata attraverso l'iniettore 1 una fase di iniezione principale di carburante prima di un nuovo scoppio e di una nuova fase di espansione (Figura 19A).

Con questa forma di realizzazione si può quindi ottenere anche un motore in grado di funzionare indistintamente con ciclo a due tempi o con ciclo a quattro tempi, a condizione che vengano regolate la corretta sequenza di apertura delle valvole comandate 45 e la corretta sequenza delle fasi di iniezione. Ciò può essere ottenuto ad esempio con un dispositivo (ad esempio un dispositivo meccanico) in grado di cambiare il rapporto di trasmissione tra l'albero motore e gli alberi a camme ed una opportuno controllo delle fasi di iniezione gestite dalla centralina elettronica che regola le sequenze di iniezione e di accensione. Un motore di questo tipo potrà essere vantaggiosamente fatto funzionare con ciclo a quattro tempi quando c’è poca richiesta di potenza e con ciclo a due tempi quando è richiesta l'erogazione di una potenza elevata.

Nelle forme di realizzazione illustrate nelle figure 17A-17D, nelle Figure 18A-18D, e nelle Figure 19A-19C, la lubrificazione dei restanti organi meccanici (ad esempio alberi a camme, punterie, steli di valvole, ecc.) che vengono normalmente inclusi nel circuito di lubrificazione dei motori a quattro tempi di tipo tradizionale, può essere semplicemente ottenuta applicando gli stessi princìpi della presente invenzione, vale a dire disponendo opportunamente ulteriori iniettori 'in posizione tale da drigere un getto polverizzato di olio lubrificante verso i punti particolarmente critici.

Alternativamente, o in combinazione, una piccola parte del fluido iniettato nel carter e contenente olio lubrificante può essere posta in circolazione mediante opportuni condotti o tubi di collegamento tra il carter e la parte superiore della testa. Il gioco delle pressioni o un’apposita pompa consentiranno di mantenere in movimento la piccola quantità di fluido da ricircolare.

In ogni caso, può anche essere prevista una piccola pompa di recupero dell’olio che può depositarsi sulle pareti del carter. Queste piccole quantità di olio che non sono entrate in creolo durante la fase di alimentazione della miscela (e che quindi non sono state bruciate con essa nella camera di combustione), possono essere recuperate e rimandate ad un serbatoio di raccolta per poter essere di nuovo messe in circolo.

Claims (33)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per effettuare l'iniezione di fluidi combustibili e/o lubrificanti in un motore a combustione interna ad uno o più cilindri, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno due fasi di iniezione in tempi distinti di uno o più di detti fluidi, oppure di loro miscele, per ogni ciclo di lavoro del motore.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una fase di iniezione ausiliaria di un fluido lubrificante.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una fase di iniezione ausiliaria di una carica combustibile all'interno di detto motore, detta carica combustibile avendo una prima composizione prestabilita.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una fase di iniezione principale di una carica combustibile in ciascuno di detti uno o più cilindri, detta carica combustibile avendo una seconda composizione prestabilita.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che la prima composizione prestabilita della carica combustibile iniettata in detta almeno una fase di iniezione ausiliaria ha titolo minore o uguale in carburante rispetto alla seconda composizione prestabilita della carica iniettata in detta almeno una fase di iniezione principale.
6. 6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la prima composizione prestabilita della carica combustibile iniettata in detta almeno una fase di iniezione ausiliaria comprende una quantità prestabilita di un fluido lubrificante.
7. 7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una fase di iniezione principale viene effettuata nello spazio della camera di combustione associata a ciascun cilindro.
8. 8. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una fase di iniezione principale viene comandata in un periodo del ciclo di lavoro del motore per cui risulta minima la perdita di carburante attraverso la luce di scarico all’interno di un cilindro in cui viene effettuata detta almeno una fase di iniezione principale.
9. 9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una fase di iniezione principale viene comandata in un periodo del ciclo di lavoro del motore in cui risulta sostanzialmente chiusa la luce di scarico all'interno di un cilindro in cui viene effettuata detta almeno una fase di iniezione principale.
10. 10. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una fase di iniezione principale viene comandata in un periodo del ciclo di lavoro del motore in cui la pressione interna al cilindro dove viene effettuata detta almeno una fase di iniezione principale è inferiore a 10 bar.
11. 11. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una fase di iniezione ausiliaria viene effettuata nello spazio del carter.
12. 12. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una fase di iniezione ausiliaria viene effettuata nel condotto di aspirazione di ciascuno di detti cilindri.
13. 13. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una fase di iniezione ausiliaria viene effettuata nello spazio della camera di combustione associata a ciascun cilindro.
14. 14. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette almeno due fasi di iniezione in tempi distinti vengono effettuate da un solo iniettore per ciascun cilindro.
15. 15. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 13, caratterizzato dal fatto che dette almeno due fasi di iniezione in tempi distinti vengono effettuate da due o più iniettori distinti per ciascun cilindro.
16. 16. Dispositivo per effettuare l'iniezione di fluidi combustibili e/o lubrificanti in un motore a combustione interna ad uno o più cilindri, del tipo comprendente almeno un iniettore per ciascuno di detti cilindri, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi per effettuare in tempi distinti almeno due fasi di iniezione in ciascun cilindro per ogni ciclo di lavoro del motore.
17. 17. Dispositivo secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detto motore a combustione interna è un motore a due tempi e dal fatto che detto almeno un iniettore è disposto all'interno di detto cilindro in posizione tale da effettuare almeno una fase di iniezione principale nello spazio della camera di combustione associata a ciascun cilindro, ed almeno una fase di iniezione ausiliaria nello spazio del carter.
18. 18. Dispositivo secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che detto pistone ha un mantello comprendente una finestra di accesso alla parete interna del pistone orientata verso detto almeno un iniettore ed atta a trovarsi in corrispondenza di esso durante detta almeno una fase di iniezione ausiliaria.
19. 19. Dispositivo secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che detto pistone ha un mantello comprendente almeno una porzione di altezza ridotta orientata verso detto almeno un iniettore ed atta a trovarsi in corrispondenza di esso durante detta almeno una fase di iniezione ausiliaria.
20. 20. Dispositivo secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che detto pistone comprende un condotto di accesso alla parete interna del pistone orientato verso detto almeno un iniettore ed atto a trovarsi in corrispondenza di esso durante detta almeno una fase di iniezione ausiliaria.
21. 21. Dispositivo secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detto motore a combustione interna è un motore a due tempi e dal fatto di comprendere almeno un primo iniettore disposto all'Interno di detto cilindro in posizione tale da effettuare almeno una fase di iniezione principale nello spazio della camera di combustione associata a ciascun cilindro, ed almeno un secondo iniettore disposto in detto motore in posizione tale da effettuare almeno una fase di iniezione ausiliaria nello spazio del carter.
22. 22. Dispositivo secondo la rivendicazione 21, caratterizzato dal fatto detto almeno un secondo iniettore è disposto in posizione tale da effettuare detta almeno una fase di iniezione ausiliario in detti uno o più condotti di aspirazione.
23. 23. Dispositivo secondo la rivendicazione 21, caratterizzato dal fatto che detto almeno un secondo iniettore è disposto in posizione tale da effettuare detta almeno una fase di iniezione ausiliario direttamente nel carter di detto motore.
24. 24. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 23, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un terzo iniettore in posizione tale da effettuare detta almeno una fase di iniezione principale nello spazio della camera di combustione associata a ciascun cilindro.
25. 25. Dispositivo secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detto motore a combustione interna è un motore a quattro tempi e dal fatto che detto almeno un iniettore è disposto all'interno di detto cilindro in posizione tale da effettuare almeno una fase di iniezione principale ed almeno una fase di iniezione ausiliaria nello spazio della camera di combustione associata a ciascun cilindro.
26. 26. Dispositivo secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detto motore a combustione interna è un motore a quattro tempi e dal fatto di comprendere almeno un primo iniettore disposto all’interno di detto cilindro in posizione tale da effettuare almeno una fase di iniezione principale nello spazio della camera di combustione associata a ciascun cilindro, ed almeno un secondo iniettore disposto in detto motore in posizione tale da effettuare almeno una fase di iniezione ausiliaria nello spazio comprendente almeno una porzione di uno o più condotti di aspirazione comunicanti con il cilindro in cui scorre detto pistone.
27. 27. Motore a combustione interna, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo di iniezione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 26.
28. 28. Motore a combustione interna secondo la rivendicazione 27, del tipo comprendente una o più valvole comandate associate a ciascun cilindro, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un primo condotto di aspirazione che pone in comunicazione di fluido il carter di detto motore con l’atmosfera ed uno o più condotti di travaso atti a porre in comunicazione di fluido lo spazio del carter con lo spazio della camera di combustione.
29. 29. Motore a combustione interna secondo la rivendicazione 28, caratterizzato dal fatto di comprendere una valvola automatica o controllata all'interno di detto condotto di aspirazione.
30. 30. Motore a combustione interna secondo la rivendicazione 28 o 29, caratterizzato dal fatto che dette una o più valvole comandate associate a ciascun cilindro sono valvole atte ad aprire e chiudere uno o più condotti di scarico.
31. 31. Motore a combustione interna secondo la rivendicazione 28 o 29, caratterizzato dal fatto di essere un motore con ciclo di lavoro a due tempi.
32. 32. Motore a combustione interna secondo la rivendicazione 28 o 29, caratterizzato dal fatto di essere un motore con ciclo di lavoro a quattro tempi.
33. 33. Motore a combustione interna secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 28, 29 o 32, caratterizzato dal fatto che dette una o più valvole comandate associate a ciascun cilindro comprendono almeno una valvola atta ad aprire e chiudere almeno un condotto di scarico ed almeno una valvola atta ad aprire e chiudere almeno un secondo condotto di aspirazione che pone in comunicazione di fluido lo spazio della camera di combustione con l'atmosfera.