ITMI991953A1 - Procedimento per aumentare la coppia di un motore endotermico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un procedimento per alimentare la coppia di un motore endotermico, in cui viene aumentato il grado di alimenta zione per la quantità di aria addotta ad ogni cilindro del motore endotermico

Dal volume K. Zinner: Aufladung yon Verbrennunsmotoren, terza edizione , Springer-Verlag 1985 pagg 67, 68 è noto il fatto che la cosiddetta sovraa— limentazione nel tubo a pulsazione porta ad un aume nto della coppia di un motore endotermico. Questo effetto si basa sul fatto che nella fase di aspirazione in seguito all 'inerzia della colonna di aria di aspirazione un' onda di depressione si sposta nel condotto i aspirazione. l 'onda di depressione in corrisponden -za dell'esremità aperta del condotto di aspirazione viene riflessa come onda d’urto. Se la lunghezza del condotto è adattata in modo che l 'onda d 'urto raggiunge il cilindro circa prima della chiusura della rispetti vamente delle valvole di ammissione , allora si verifica , carica susseguente del cilindro. l' aumento della carica del cilindro ha quindi come conseguenza l ' au mento desiderato della coppia. L 'effetto di carica susseguente in seguito alla sovralimentazione nel tubo a pulsazione, conformemente all'attuale stato della tecnica agisce incrementando la coppia soltanto per determinare il numero di giri. Infatti i tempi di comando della valvola di ammissione sono ottimizzati in modo che il massimo del grado di alimentazio ne dell'aria di aspirazione (corrisponde al massimo della coppia) si ha per un numero di giri medio.

Questo dimensionamento comporta un istante di chiùsura medio della valvola di ammissione. In caso di minori numeri di giri, dopo il punto mòrto inferiore guando sono ancora aperte le valvola di ammissione, si verifica un processo di spostamento a ritroso del là massa d'aria già aspirata, nel condotto di aspira -zione. Questo effetto infine porta ad una riduzione del grado di alimentazione, che corrisponde ad una perdita di coppia. In caso di alto numero di giri in -vece il tempo è insufficiente per riempire completamente i cilindri, il che porta parimenti a perdite.

L 'invenzione si pone pertanto il compito di indicare un procedimento del genere menzionato all 'inizio, con cui nel caso di minori e nel caso di alti numeri di giri si provoca· una coppia il più pos sibile elevata del motore endotermico.

Vantaggi dell'invenzione

Il problema posto viene risolto con le caratteristiche della rivendicazione 1 , in quanto all'inizio di una fase di aspirazione del rispettivo cilindro del motore endotermico viene chiusa la valvola a farfalla nel condotto di aspirazione, e inoltre per il fatto che la valvola a farfalla vieni di nuovo aperta dopo un tempo di ritardo. Il tempo di ritardo viene dimensionato in modo che un'onda di pressione , che si verifica nel condotto di aspirazio ne in seguito alla chiusura della valvola a farfalla , raggiunge una o più valvole di ammissione presenti in corrispondenza del cilindro immediatamente prima della loro chiusura provocando una carica susseguente del cilindro.

Conformemente alle sottorivendicazioni la valvola a farfalla dovrà essere aperta il più rapidamente possibile , laddove il grado di apertura co risponde alla richiesta del conducente, L 'operazioni di carica susseguente può essere coadiuvata aggiunti , vamente anche mediante una geometria variabile del condotto di aspirazione.

Secondo l 'invenzione modulando la corren -te dell'aria di aspirazione con l 'ausilio della valvola a farfalla, anche per numerò di giri piccoli fino a medi viene riprodotto ilnaturale comportamento di corrente della colonna di aria di aspirazione nel condotto di aspirazione, che si imposta ad alti nume ri di giri, cosicché non soltanto per alti enumeri di giri ma anche per minori numeri di giri si verifica il desiderato effetto di carica susseguente-Disegno

In base ad un esempio di realizzazione rappresentato nel disegno in seguito l'invenzione viene illustrata più dettagliatamente.

In particolare:

la figura 1 mostra un cilindro di un motore endotermico.

la figura 2 mostra un diagramma di svolgimento per il comando della valvola a farfalla.

la figura 3 mostra un andamento temporale del grado di alimentazione dell'aria di aspirazione ,

la figura 4 mostra una rappresentazione del lavoro di aspirazione e del laverò di compressione nel pistone nel cilindro.

Descrizione di un esempio di realizzazione

Nella figura 1 è rappresentato un cilindro 1 di un motore endotermico con un pistone 1 che si muove in esso. Il cilindro presenta una entrata verso un condotto di aspirazione 3 ed una uscita verso un condotto 4 dei gas di scarico. Nella entra ta verso il condotto di aspirazione 3 si trova almeno una valvola di ammissione 15 enell'uscita verso il condotto di scarico 4 è disposta almo una valvola di scarico 6 nel cilindro. Inoltre anche una candela di accensione 7 è inserita nella testa del cilindro, la quale accende la miscela aria combustibile compressa nel cilindro 1. Nel condotto di aspirazione 3 è disposta una valvola a farfalla 8, che comanda la quantità' di aria aspirata e viene azionata dall'organo di impostazione 9 della valvola a farfalla. Un apparecchio di comando 10 fornisce ad un organo di impostazione 9 della valvola farfalla un segnale di comando per l'azionamento della valvola a farfalla 8, il cui grado di apertura dipenda principalmente dalla richiesta del conducente ricavabile dalla posizione del pedale acceleratore. La posizio-. ne dell'albero a gomiti 11. azionato dal pistone , viene rilevata da un sensore 12 dell'angolo di’ manovella e addotta all'apparecchio di comando 10. L'apparac— chio di comando 10 inoltre riceve l'informazione in merito alla posizione attuale del pistone 2, precisan te se esso si trova ad esempio nel punto mortosuperiore OT oppure nel punto morto inferiore UT.

Il diagramma di svolgimento rappresenta. to in figura 2 illustra il comando della valvola a farfalla 8. provocato dall'apparecchio di comando 10 per ottenere un effetto di carica susseguente nel cilindro 1, da cui segue un aumento della coppia del motore. Nella prima fase 20 del procedimento viene rilevato se il pistone si trova nell'ambito del punto morto superiore OT, ossia se inizia momentaneamen te una fase di aspirazione. Se ciò avviene allora nella fase 21 del procedimento viene chiusa la valvola a farfalla 8. Di conseguenza nel corso ulteriore del la fase di aspirazione nel condotto di aspirazione 3 si forma una depressione. Dopo un'certo tempo di ritardo Δt dovrà essere di nuovo aperta la valvola a farfalla 8. Mediante apertura il più possibile rapida della valvola a farfalla 8 infatti la colonna di aria di aspirazione nel condotto di aspirazione viene fortemente accelerata in seguito alla depressione.

L'onda d'urto che in tal caso si produce si muove dalla valvola a farfalla in direzione delle estremità del condotto di aspirazione, viene ivi riflessa e ritorna fino alla valvola di ammissione 5. Se a questo punto con il raggiungimento della colonna d'aria di aspirazione momentaneamente non è ancora chiusa almeno ma valvola di ammissione 5, l'onda d'urto porta ad un deciso effetto di carica susseguente.

Non si verifica più una spinta della massa d'aria aspirata dal cilindro a ritroso nel condotto di aspirazione, quando lavalvola di ammissione 5 immediatamente dopo l' arrivo dell'onda d'urto del cilindro 1 si chiude. Poichè l'onda d'urto ancora momentaneamente prima della chiusura della valvola di ammissione 5 può entrare nel cilindro e successivamente la valvola di ammissione 5 si chiude immediata mente, cosicché si impedisce una spinta a ritrosodella massa d'aria aspirata dal cilindro 1, decisivo il tempo di ritardo. Δt fra la chiusura e la apertura della valvola a farfalla. Questo tempo di ritardo Λt dipende dal tempo di chiusura della valvola di ammissione 5 ed anche dal numero di giri del motore. L'apparecchio di comando 10 determina il tempo di ritardo Δ t nella fase 22 del procedimento in dipendenza del numero di giri del motore e del tempo di chiusura della valvola di ammissione 5. Nella fase 23 del procedimento viene rilevato il trascorrere del tempo di ritardo Δ t e, quando questo tempo Δtè trascorso, nella fase 24 del procedimento la valvola a farfalla 8 viene di nuovo aperta il più rapidamente possibile, e precisamente con un grado di apertura corrispondente alla richiesta del conducente L 'intera operazione viene illustrata ancora una volta in corrispondenza di un andamento, rappresentato in figura 3 , del grado di alimentazione LL della quantità di aria nel cilindro 1 , Nell'istan te t 1 inizia la corsa di aspirazione e viene chiusa la valvola a farfalla 8. Il grado di alimentazione LL aumenta gradualmente. Dopo il tempo di ritardo Δ t nell'istante t2 viene di nuovo aperta la valvola a farfalla. Dopo un certo tempo t3 , dipendente dal tempo di propagazione dell 'onda d'urto nel condotto di aspirazione 3 , aumenta decisamente il grado di alimentazione LL. Il cilindro 1 pertanto viene caricato susseguentemente con una aggiuntiva quantità di aria di aspirazione. Non appena questa quantità di aria di carica susseguente si trova nel cilindro 1 , nell 'istante t4 si chiude la valvola di ammissione 5 Pertanto tutta la quantità di aria caricata nel cili ndro 1 rimane e non si verifica uno spostamento a ritroso della quantità di aria aspirata nel condotto d aspirazione 3. Pertanto il lavoro di aspirazione del pistone viene selettivamente utilizzato per la sovra alimentazione , senza. che siano necessari aggiuntivi mezzi ausiliari per la sovralimentazione.

Per poter produrre l' andamento desiderato del grado di alimentazione LL della quantità di aria 9 al posto della valvola a farfalla è possibile comandare anche un bypass impostabile rispetto alla valvola a farfalla.

L'effetto descritto della carica susseguente del cilindro 1, se è presente un impianto di aspirazione con geometria variabile del condotto di aspirazione, può essere anche incrementato ed ottimizzato in quanto l'andamento e l'intensità dell'onda d'urto vengono influenzati corrispondentemente me diante la geometria del condotto di aspirazione.

Nella figura 4 è rappresentata la relazione fra la pressione P ed il volume V nel cilindro 1. Ve indica il volume di compressione e Vh indica la cilindrata del cilindro, il volume di compressio ne Vc è il volume della miscela compressa, che si trova al disopra del pistone, quando il pistone si trova nel punto morto superiore Ot, e la cilindrata Vh è il volume del cilindro che si trova al disotto del pistone. E' rappresentato l'andamento della pressione nel cilindro durante il processo di aspirazione e du rante. il processo di compressione. La linea continua rappresenta l'andamento della pressione P per un motore endotermico conforme allo stato della tecnica, laddo ve la superficie tratteggiata obliquamente, indicata con A, rappresenta il lavoro di aspirazione del pistone , mentre la superficie tratteggiata obliquamente e indicata con B rappresenta il lavoro di compresalo ne del pistone. Quando viene ora impiegato il proce dimento secondo l 'invenzione si ottiene l'andamento a tratto e punto della pressione P. Dall'aumento di superficie a tratteggio orizzontale si riconosce che sia il lavoro di aspirazione A del pistone , sia anch il lavoro di compressione B del pistone aumentato apprezzabilmente, da cui segue un aumento della coppia del motore. Nella grafica in figura 4 con Po è carat terizzata la pressione atmosferica e i punti Es indi cano la chiusura della rispettivamente delle valvole' di ammissione.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1.
2. Procedimento per aumentare la coppia di un motore endotermico in cui viene aumentato il grado di alimentazione per la quantità di aria addotta ad ogni cilindro del motore endotermico carat terizzato dal fatto che all'inizio di una fasediaspirazione del rispettivo cilindro (1) viene chiusa la valvola a farfalla (8) nel condotto di aspirazione (3), nonché dal fatto che la valvola a farfalla (8) viene di nuovo aperta dopo un tempo di ritardo (Δt), laddove il tempo di ritardo (Δt) è dimensionato in modo che un'onda di pressione che si verifica in se guito alla chiusura della valvola a farfalla (8) nel condotto di aspirazione (3), raggiunge una o più val vole di ammissione (5), presenti sul cilindro (1) di rettamente prima della loro chiusura e provocauna carica susseguente del cilindro (1). 1, caratterizzato dal fatto che la valvola a farfalla (8) viene aperta il più rapidamente possibile ,laddove il comportamento di apertura corrisponde alla richiesta del conducente.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una geometria variabile del condotto di aspirazione viene comandata in modo che così viene coadiuvato il processo di carica susseguente.