ITPD20060179A1

ITPD20060179A1 - Dispositivo filtrante per il filtraggio di combustibili gassosi in sistemi di alimentazione a gas di motori a cambustione interna

Info

Publication number: ITPD20060179A1
Application number: IT000179A
Authority: IT
Original assignee: Lovato Spa Off
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2006-05-09
Publication date: 2007-11-10
Also published as: US20090282986A1; PT2024629E; EP2024629B1; RU2008148305A; SI2024629T1; BRPI0710433A2; ATE488686T1; WO2007128356A8; EP2024629A1; WO2007128356A1; US8343266B2; ES2355078T3; CN101443545A; DE602007010614D1; CN101443545B; PL2024629T3; RU2435064C2

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo filtrante per sistemi di alimentazione a gas di motori a combustione interna, secondo le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale.

I dispositivi di filtraggio del tipo anzidetto sono tipicamente inseriti nel sistema di alimentazione a gas del motore, tra un riduttore di pressione ed un gruppo di elettro-iniettori ai quali il gas è alimentato con valori di pressione (generati dal riduttore) normalmente prossimi alla pressione atmosferica (per i motori aspirati) o di qualche bar (per i motori ad iniezione). Questi dispositivi di filtraggio, tipicamente provvisti di elementi filtranti del tipo a cartuccia, sono disposti a monte del gruppo di elettro-iniettori a protezione dei medesimi per depurare il gas combustibile da eventuali impurità.

Nei sistemi noti di alimentazione a gas dei motori, al fine di ottenere una corretta gestione elettronica della carburazione è necessaria l'acquisizione di una serie di segnali, tra i quali i più rilevanti sono la pressione e la temperatura di iniezione del gas, nel gruppo iniettori, la pressione assoluta presente nel collettore di aspirazione del motore, il segnale relativo ai giri di rotazione del motore e dei tempi di alimentazione degli iniettori. In relazione ai segnali di pressione e di temperatura anzidetto., una prima soluzione nota prevede l'utilizzo di distinti e separati sensori, fra loro indipendenti. Un esempio di tale realizzazione prevede che i singoli sensori di pressione e temperatura di iniezione siano dislocati nel gruppo iniettori ed il sensore della pressione assoluta al collettore sia posizionato nella centralina elettronica di comando, nella quale è portato il segnale di pressione esistente nel collettore. Uno dei maggiori limiti riscontrabili in questa soluzione nota è dovuto al fatto che i sensori summenzionati comportano una separata e distìnta componentistica che rende più complessa l'installazione dei medesimi, oltre a comportare maggiori costi complessivi di fabbricazione ed una maggiore complessità del "layout" delle tubazioni e dei collegamenti elettrici (per alimentare i sensori ed acquisire i segnali dai rispettivi trasduttori) previsti per il collegamento dell'intero sistema. La maggiore complessità ed onerosità è ovviamente riflessa nelle fasi di installazione e manutenzione del sistema, con rischio anche di erronea installazione dei componenti.

Per ovviare in parte agli inconvenienti citati, la tecnica nota ha messo a disposizione soluzioni tecniche in cui il sensore di pressione di iniezione del gas ed il sensore della pressione assoluta al collettore sono raggruppati in un unico componente, soluzioni che tuttavia risolvono solo in parte la problematica anzidetta.

Sono anche note soluzioni in cui i sensori di pressione e temperatura di iniezione sono combinati in un singolo componente suscettibile di essere associato, tramite reciproco fissaggio relativo, al corpo del dispositivo filtrante del gas previsto nel sistema. Anche questa soluzione dimostra alcuni limiti, se non altro perché obbliga comunque a prevedere un separato e distinto sensore per la rilevazione della pressione al collettore, che in alcune soluzioni note è alloggiato nella centralina elettronica di gestione del sistema, dimostrando parimenti i limiti sopra richiamati.

Lo scopo principale della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo filtrante per sistemi di alimentazione a gas di motori a combustione interna, strutturalmente e funzionalmente concepito per superare i limiti sopra esposti con riferimento alla tecnica nota citata.

Questo ed altri scopi, che meglio appariranno nel seguito della descrizione, sono conseguiti dal presente trovato mediante un dispositivo filtrante di pressione realizzato in accordo con le rivendicazioni che seguono.

Le caratteristiche e i vantaggi dell'invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata di un suo preferito esempio di realizzazione, illustrato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento agli uniti disegni in cui:

- le figure 1 e 2 sono viste prospettiche di un dispositivo filtrante realizzato secondo la presente invenzione,

- la figura 3 è una vista in sezione assiale del dispositivo di figura 1,

- la figura 4 è una vista schematica di un sistema di alimentazione a gas per motori a combustione interna equipaggiato con il dispositivo secondo l'invenzione, - la figura 5 è una vista corrispondente a quella di figura 3 in una variante realizzativi dell'invenzione. Con riferimento alle figure citate, con 1 è complessivamente indicato un dispositivo filtrante per il filtraggio del combustibile gassoso in sistemi di alimentazione a gas di motori a combustione interna, realizzato in accordo con la presente invenzione.

Nel presente contesto, con il termine gas è inteso indicare un qualsiasi combustibile, impiegato per autotrazione, che nelle condizioni operative di temperatura e pressione di iniezione al motore si presenti in fase gassosa, indipendentemente dal fatto che lo stesso si presenti, nel serbatoio di stoccaggio, in fase gassosa ovvero in fase liquida. Un esempio di gas del primo caso è dato dal metano, mentre un esempio di gas del secondo caso è dato dal GPL.

Resta ovviamente inteso che il concetto inventivo alla base della presente invenzione sia parimenti applicabile in sistemi di alimentazione con l'uno o con l'altro dei combustibili gassosi indicati ovvero con altro eventuale diverso combustibile.

Il dispositivo filtrante 1 è inserito nel sistema di alimentazione di gas combustibile ad un motore a combustione interna, solo schematicamente indicato in figura 4. Nel suo complesso il sistema comprende un serbatoio 2 di stoccaggio del gas combustibile, dal quale il gas è erogato, tramite un condotto 3 ad alta pressione (nel quale sono previste valvole di intercettazione in sé note), ad un dispositivo riduttore di pressione 4. Attraverso il riduttore 4 di pressione, che può altresì svolgere la funzione di vaporizzatore del gas (mediante il riscaldamento ottenuto dal passaggio dell'acqua di raffreddamento del motore mediante condotti 4a, 4b), il gas è portato ad un valore di pressione prescelto (in fase gassosa) per alimentare un gruppo di elettro-iniettori 5, atti a fornire il gas richiesto dal motore per il suo funzionamento. Nella linea di alimentazione gas, tra il gruppo di iniettori 5 ed il riduttore di pressione 4 è posto il dispositivo filtrante 1, atto a filtrare il gas preliminarmente all'iniezione nei cilindri del motore.

A tale scopo il dispositivo filtrante 1 è provvisto di un elemento di filtraggio 6, ad esempio del tipo a cartuccia sostituibile .

Con 7 è altresì indicato (e schematicamente rappresentato) il collettore di aspirazione del motore, all'interno del quale è rilevata la pressione assoluta all'aspirazione, il cui valore è utilizzato per regolare la differenza di pressione imposta nel riduttore 4 dì pressione, come apparirà chiaramente nel seguito,

Per sovrintendere alla gestione del sistema di alimentazione è inoltre prevista, nel sistema, una centralina elettronica, contrassegnata con 8, tipicamente includente un sistema elettronico a microprocessore, il quale elabora in tempo reale i segnali provenienti da una serie di sensori, calcolando ì tempi di iniezione ottimali del gas in base alle condizioni di funzionamento del motore.

Fra i sensori rilevanti ai fini della presente invenzione, il sistema comprende un mezzo sensore 10 della pressione di iniezione del gas al motore, un mezzo sensore 11 della temperatura di iniezione del gas nonché un mezzo sensore 12 della pressione assoluta esistente nel collettore 7 di aspirazione del motore.

Secondo una principale caratteristica del trovato, nel dispositivo filtrante 1 sono integrati tutti e tre i mezzi sensori 10, 11 e 12.

Più in particolare, il dispositivo filtrante comprende una camera principale 13 di filtraggio del gas nella quale sono attivi i mezzi sensori di pressione e temperatura 10, 11 ed una separata e distinta camera ausiliaria 14, indipendente dalla camera 13, nella quale è attivo il sensore di pressione 12.

La camera principale 13 è definita in un corpo 15 del dispositivo filtrante sul quale è rimovibilmente connesso (tramite accoppiamento vite-madrevite) un involucro 16 di alloggiamento della cartuccia 6 del filtro. Nel corpo 15 sono delimitate una apertura di ingresso ed una apertura di uscita del flusso di gas, rispettivamente indicate con 17 e 18, le quali sono definite in corrispondenza di rispettivi bocchettoni di ingresso 17a e di uscita 18a del gas. Dal bocchettone di ingresso 17a è esteso un primo passaggio 17b di gas in comunicazione con una sede 19 di alloggiamento della cartuccia, a valle della quale è esteso un secondo passaggio di gas 18b, in comunicazione con la sede 19 e prolungato sino all'apertura di uscita 18a. I sensori di pressione e temperatura 10, 11 sono disposti nella parte della camera a valle della cartuccia 6 del filtro, e convenientemente sono attivi con i loro rispettivi elementi sensibili di rilevazione all'interno del passaggio 18b.

A questo riguardo nel passaggio di gas 18b sono aperti una coppia di fori passanti 20a, 20b, i quali sono comunicanti con una cavità interna 21 del dispositivo interposta tra le camere 13 e 14. Nei fori sono montati gli elementi sensibili dei sensori 10, 11, con bloccaggio a tenuta di gas realizzata tramite uno o più anelli di tenuta, tutti indicati con 20c. Nella cavità 21 è alloggiata una scheda elettronica comprendente un complesso circuitale 22 per l'alimentazione ed il controllo dei mezzi sensori anzidetti, come verrà descritto in dettaglio di seguito. Il complesso circuitale 22 è realizzato in un circuito stampato sul quale sono montati i sensori 10, 11 nonché il sensore 12. L'elemento sensibile di rilevazione del sensore 12 è analogamente montato, con bloccaggio a tenuta di gas tramite anelli di tenuta 23a, in un foro passante 23 che pone in comunicazione la cavità 21 con la camera ausiliaria 14. Preferibilmente il sensore 12 è associato al circuito stampato del complesso circuitale, da parte opposta rispetto ai sensori 10 ed 11, sebbene un diverso posizionamento possa essere ugualmente previsto.

Nella camera ausiliaria 14 sono definite una apertura di ingresso e di uscita del gas, rispettivamente contrassegnate con 24 e 25, le quali sono definite in corrispondenza di rispettivi bocchettoni di ingresso 24a e di uscita 25a del gas. Dal bocchettone di ingresso 24a è esteso una prima canalizzazione 24b del gas in comunicazione con la camera 14 dalla quale è estesa una seconda canalizzazione di gas 25b, prolungato sino all'apertura di uscita 25a.

Preferibilmente i bocchettoni 17a, 18a, così come i bocchettoni 24a, 25a, sono assialmente estesi in reciproco allineamento, come evidenziato in figura 3. Inoltre le direzioni di sviluppo assiale di ciascuna coppia di bocchettoni di ingresso/uscita delle rispettive camere 13, 14 sono parallele e distanziate fra loro.

E' altresì previsto che la camera ausiliaria 14 possa essere realizzata in un elemento 26, strutturalmente indipendente dal corpo 15, ma vincolabile a quest'ultimo in modo rimovibile, così che detto elemento 26 e detto corpo 15 delimitino congiuntamente la cavità 21 di alloggiamento del complesso circuitale. Per l'alimentazione elettrica e la trasmissione dei segnali di pressione e temperatura acquisiti dai sensori, il dispositivo filtrante è provvisto di un singolo connettore 27 includente rispettivi terminali elettrici, tutti indicati con 28, i quali sono elettricamente collegati, tramite conduttori elettrici ricavati nel circuito stampato, al complesso circuitale di controllo. Il connettore 27 è convenientemente realizzato di pezzo con il corpo 15 del filtro ed è conformato come connettore-presa idoneo per la connessione con un corrispondente connettore-spina (non rappresentato) al fine di realizzare il collegamento elettrico con la centralina di controllo 8, tramite un cavo 29 a più fili, schematicamente rappresentato nelle figure.

Nell'esempio descritto è previsto che il connettore 27 presenti cinque terminali 28, due diretti all'alimentazione elettrica della scheda del complesso circuitale e tre previsti per i corrispondenti segnali acquisti dai sensori 10,11 e 12 integrati nel dispositivo 1, un numero diverso di terminali potendo ovviamente essere previsto in funzione di diverse specifiche esigenze, restando inteso che i terminali previsti siano comunque integrati in un singolo connettore realizzato di pezzo con il corpo principale del dispositivo filtrante, ad esempio tramite tecnologia di stampaggio in materia plastica.

Ritornando allo schema del sistema di alimentazione rappresentato in figura 4, con 30 è indicata una tubazione idonea a collegare il bocchettone di ingresso 17a con la mandata del riduttore di pressione 4, mentre con 31 è indicata una tubazione idonea a collegare il bocchettone di uscita 18a dalla camera 13 con il gruppo di elettroiniettori 5 ai quali è inviato il gas per essere iniettate nei cilindri del motore. Una tubazione 32 è inoltre prevista per collegare il bocchettone 24b della camera 14 con il collettore di aspirazione del motore ed una ulteriore tubazione 33 è prevista per collegare il bocchettone 25 con il riduttore di pressione 4, in modo tale che il segnale di pressione esistente nel collettore sia portato al riduttore nonché misurato nella camera ausiliaria 14 tramite il sensore 12.

Nel funzionamento, è previsto che tramite il segnale della pressione assoluta nel collettore di aspirazione, rilevata dal sensore 12 integrato nel dispositivo filtrante e tramite i segnali di pressione e temperatura di iniezione, anch'essi rilevati tramite i sensori 10, 11 integrati nel filtro, sia determinata dalla centralina la corretta dosatura del gas da alimentare al gruppo iniettori mediante calcolo dei tempi di iniezione ottimali del gas in base alle condizioni di funzionamento del motore.

In una variante dell'invenzione, rappresentata in figura 5, è previsto che nel dispositivo filtrante 1 sia integrato un ulteriore mezzo sensore 35 per la rilevazione della temperatura dell'aria presente nel collettore di aspirazione del motore. Questo sensore può essere convenientemente integrato nel sensore di pressione 12 per essere attivo con il suo elemento sensibile di rilevazione nella camera ausiliaria 14. In questo caso il complesso circuitale 22 viene predisposto per l'acquisizione del valore della temperatura anzidetta e per il suo trasferimento alla centralina di controllo 8. Un eventuale terminale 28 aggiuntivo può essere previsto per questo segnale di temperatura nel connettore 27.

Il trovato raggiunge così gli scopi proposti superando i limiti citati della tecnica anteriore e conseguendo numerosi vantaggi rispetto alle soluzioni note.

Un principale vantaggio consiste nel fatto che con il dispositivo dell'invenzione non è necessario prevedere alcuna componentistica aggiuntiva per i sensori del sistema di alimentazione, essendo questi integrati nel dispositivo filtrante, con conseguente riduzione dei costi e semplificazione della installazione e manutenzione del sistema. E' inoltre vantaggiosamente ottenuta una semplificazione nei collegamenti elettrici e pneumatici relativi ai sensori nonché al trasferimento dei segnali rilevati alla centralina di controllo. Tale semplificazione comporta inoltre un minore aggravio dei costi di installazione del sistema oltre a ridurre il rischio di errori nel montaggio dei componenti previsti nel sistema rispetto alle soluzioni note.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo filtrante per sistemi di alimentazione a gas di motori a combustione interna, caratterizzato dal fatto di comprendere, integrati in detto dispositivo, mezzi sensori della pressione e della temperatura di iniezione del gas al motore nonché della pressione al collettore di aspirazione del motore .
2. Dispositivo filtrante secondo la rivendicazione 1, comprendente una camera principale di filtraggio del gas nella quale sono attivi i mezzi sensori della pressione e della temperatura di iniezione del gas al motore, ed una seconda camera ausiliaria di passaggio del gas, separata ed indipendente dalla camera principale, in cui sono attivi i mezzi sensori della pressione al collettore di aspirazione del motore.
3. Dispositivo filtrante secondo la rivendicazione 2, in cui la camera principale comprende una sede di alloggiamento per un elemento filtrante a cartuccia, detti mezzi sensori della pressione e della temperatura di iniezione essendo previsti nella parte di camera principale estesa a valle dell'elemento filtrante, rispetto alla direzione di flusso del gas all'interno del dispositivo.
4. Dispositivo filtrante secondo la rivendicazione 3, in cui detta camera principale di filtraggio comprende aperture di ingresso e di uscita del flusso di gas, per collegare detta camera principale, con comunicazione di fluido, rispettivamente con la mandata di un dispositivo riduttore di pressione e con un gruppo di elettro-iniettori per l'iniezione dal gas nel motore.
5. Dispositivo filtrante secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui detta seconda camera ausiliaria comprende rispettive aperture di ingresso e di uscita del flusso di gas per collegare detta camera ausiliaria, con comunicazione di fluido, rispettivamente con la mandata di un riduttore di pressione e con il collettore di aspirazione del motore.
6. Dispositivo filtrante secondo una o più delle rivendicazioni da 2 a 5, in cui per ciascuna di dette camere sono previsti, in corrispondenza delle aperture di ingresso e di uscita, rispettivi bocchettoni assialmente estesi in allineamento reciproco.
7. Dispositivo filtrante secondo la rivendicazione 6, in cui le direzioni di sviluppo assiale delle coppie di bocchettoni di ingresso e di uscita delle rispettive camere sono parallele e distanziate fra loro.
8. Dispositivo filtrante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente un complesso circuitale per l'alimentazione ed il controllo di detti mezzi sensori integrato in detto dispositivo.
9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, in cui detto complesso circuitale è alloggiato in una cavità interposta tra dette camere ed aperta nelle medesime tramite rispettivi fori atti ad alloggiare i rispettivi elementi sensibili dei rispettivi mezzi sensori, con bloccaggio a tenuta di gas di detti elementi nei corrispondenti fori,
10. Dispositivo filtrante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente, integrato nel dispositivo, un singolo elemento connettore includente rispettivi terminali per l'alimentazione elettrica e l'acquisizione segnali per detti mezzi sensori, detti terminali essendo elettricamente collegati, tramite conduttori elettrici, al complesso circuitale di alimentazione e controllo dei mezzi sensori.
11. Dispositivo filtrante secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta camera ausiliaria è ricavata in un elemento suscettibile di fissaggio rimovibile in un corpo principale del dispositivo filtrante nel quale è delimitata la camera principale di filtraggio.
12. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, in cui detta cavità di alloggiamento a tenuta di gas del complesso circuitale è congiuntamente definita dal corpo principale del dispositivo e da detto elemento rimovibilmente fissato a detto corpo.
13. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente, integrato nel dispositivo, un ulteriore mezzo sensore della temperatura esistente nel collettore di aspirazione del motore.
14. Dispositivo secondo le rivendicazioni 2 e 13, in cui detto mezzo sensore della temperatura al collettore di aspirazione è attivo nella seconda camera ausiliaria.
15. Dispositivo secondo la rivendicazione 14, in cui detto mezzo sensore della temperatura al collettore di aspirazione del motore è integrato nel mezzo sensore della pressione al collettore.