ITPD20120274A1 - Dispositivo regolatore di pressione per impianti a gas combustibile in motori endotermici, particolarmente per autotrazione - Google Patents

Description

Dispositivo regolatore di pressione per impianti a gas combustibile in motori endotermici, particolarmente per autotrazione

Campo dell’invenzione

La presente invenzione riguarda un dispositivo regolatore di pressione, per impianti con motore endotermico alimentato con gas combustibile (ad esempio metano), particolarmente per autotrazione, avente le caratteristiche del preambolo della rivendicazione principale n. 1.

Sfondo tecnologico

È nota ormai da tempo l’applicazione, su autoveicoli, di impianti di trasformazione in grado di alimentare gli stessi motori anche mediante gas, realizzando così, nel complesso, una alimentazione mista o un alimentazione ad unico combustibile gassoso. Gli impianti di tipo noto sono generalmente costituiti da un serbatoio del gas ad alta pressione, da un riduttore/regolatore di pressione che porta il gas alla pressione utile all’alimentazione del motore, e da una serie di condotti e relativi accessori per un agevole caricamento del serbatoio e per un ottimale funzionamento dell’intero impianto.

Come à ̈ ben noto agli esperti del settore, il regolatore di pressione à ̈ un elemento essenziale di un impianto per motori alimentati con carburanti gassosi. Il regolatore di pressione deve garantire l’erogazione del carburante gassoso nella quantità e alla pressione richiesta. In particolare deve mantenere costante la pressione in uscita:

- sia per variazioni di pressioni graduali della pressione di entrata, sia per variazioni improvvise;

 

- nel tempo di vita del regolatore stesso;

- per variazioni delle portate di gas richieste dal motore;

- per variazioni lente o repentine della temperatura ambiente o della temperatura del circuito di riscaldamento del dispositivo riduttore / regolatore di pressione.

Il regolatore di pressione deve inoltre garantire sensibilità e prontezza di erogazione alla richiesta del motore. Sensibilità e precisione di un regolatore di pressione sono fondamentali per il buon funzionamento dell’impianto di alimentazione di un motore ad iniezione, essendo necessario dosare accuratamente il carburante al motore.

Sono noti regolatori di pressione a membrana elastica ad uno stadio, due stadi o tre stadi di riduzione della pressione. Tali regolatori comprendono un primo stadio che comprende una prima camera comunicante con il serbatoio del carburante mediante una prima valvola, una parte della superficie interna della prima camera essendo formata da una prima membrana elastica. Come il primo stadio, anche gli stadi successivi comprendono una camera dove una parte della superficie interna à ̈ formata da una membrana elastica.

I regolatori così concepiti difficilmente riescono a garantire una pressione in uscita stabile nel tempo; le cause principali sono dovute a:

- la membrana elastica risente delle variazioni di temperatura, aumenti di temperatura comportano diminuzioni della pressione in uscita;

 

- le variazioni della pressione in ingresso si ripercuotono sulla pressione in uscita, questo avviene particolarmente nel caso di riduttore di pressione ad uno stadio;

- la regolazione della pressione risente della differenze di portata di gas di cui il motore necessita, particolarmente quando sono richieste elevate portate; - la membrana degrada nel tempo perdendo le caratteristiche di resistenza ed elasticità che inizialmente garantiscono la buona regolazione della pressione.

Un ulteriore inconveniente dei tradizionali regolatori a membrana elastica à ̈ che, dal punto di vista della robustezza e affidabilità, risultano meno prestanti negli impianti di ultima generazione ad iniezione dove tipicamente si verificano sovrappressioni, pulsazioni, cut-off decisamente gravosi tanto che un regolatore tradizionale a membrana non riesce a compensare repentinamente.

I suddetti problemi di stabilizzazione della pressione nelle diverse condizioni di lavoro sono stati in passato risolti attraverso diverse soluzioni.

In particolare le variazioni di pressione dovute alle variazioni di temperatura sono state risolte o correggendo i tempi di iniezione attraverso comando della centralina elettronica, o riducendo il range di variazione della temperatura con l’utilizzo di un termostato, o utilizzando tecnologie di regolazione differenti, ad esempio la tecnologia a pistone nella quale la funzione della membrana à ̈ sostituita appunto da un pistone movibile di materiale metallico.

 

Le variazioni di pressione in uscita dovute a variazioni della pressione in ingresso sono state parzialmente risolte suddividendo la riduzione della pressione in più stadi, maggiore à ̈ il numero di stadi e maggiore à ̈ l’indipendenza del valore della pressione in ingresso, ma, come si intuisce, maggiori sono le dimensioni di ingombro, le connessioni ed il costo del regolatore. Alternativamente, detto problema à ̈ stato risolto con un sistema appropriato di compensazione che evita, appunto, la variazione della pressione in uscita al variare della pressione in ingresso.

L’abbassamento di pressione in uscita, relativamente alla pressione settata, dovuto all’invecchiamento della membrana à ̈ stato risolto con la sostituzione della membrana. Le estreme condizioni fluidodinamiche a cui la membrana viene sottoposta ne limitano la durata e le prestazioni nel tempo obbligandone la sostituzione dopo un determinato chilometraggio del veicolo e/o rendendo necessaria una ri-taratura manuale della pressione di regolazione, entrambe operazioni che comportano un costo da parte dell’utilizzatore del sistema. Alternativamente sono stati sviluppati regolatori a pistone che non richiedono sostituzioni delle parti.

I regolatori di pressione a pistone citati, come detto risolvono alcuni dei problemi tipici dei tradizionali regolatori a membrana, ma per altri aspetti hanno caratteristiche prestazionali peggiori. In particolare i tempi di risposta alle richieste del motore sono più lunghi con una risposta dinamica peggiore e più elevate fluttuazioni istantanee che non vengono assorbite dalla

 

membrana. Non meno significativo l’aspetto economico, un regolatore a pistone ha costi più elevati e richiede tecnologie produttive più complesse.

Le altre soluzioni elencate, richiedono l’acquisizione di più dati e la gestione elettronica di detti segnali, aumentando notevolmente la complessità software e hardware del sistema di alimentazione. Gli attuatori noti utilizzati, sono interessati da variazioni di pressione elevate e di conseguenza sono caratterizzati necessariamente da una complessità maggiore in termini costruttivi proporzionalmente connessa al costo del dispositivo.

Infine, negli ultimi anni, sono stati sviluppati regolatori di pressione elettronici, la cui caratteristica à ̈ quella di variare la pressione fornita agli iniettori in funzione di determinati dati, tra i quali i parametri motore, questo per allargare il range di portate di carburante e migliorare la stabilità della pressione in uscita. Detti regolatori presentano il principale svantaggio di necessitare di numerosi dati e di un algoritmo di controllo che li elabori e che fornisca al regolatore stesso il corretto segnale affinché la pressione in uscita sia quella desiderata. Anche in questo caso la complessità software e hardware à ̈ elevata, la conseguenza diretta à ̈ un aumento dei costi ed un innalzamento dei tempi e della difficoltà di installazione. Inoltre maggiori sono le variabili necessarie per il funzionamento del regolatore e maggiori sono le possibili cause di non funzionamento dello stesso.

Descrizione dell’invenzione

 

Scopo della presente invenzione à ̈ realizzare un regolatore di pressione in grado di risolvere i problemi sopra citati, non rinunciando ai vantaggi della tecnologia a membrana e alla semplicità in termini di componenti e di installazione dei regolatori tradizionali, garantendo così anche un costo contenuto.

In particolare, scopi della presente invenzione sono quelli di:

- garantire una pressione di uscita stabile al variare della temperatura dell’ambiente esterno;

- garantire una pressione di uscita stabile al variare della pressione in ingresso;

- garantire una pressione di uscita stabile al variare della portata richiesta;

- garantire una pressione di uscita stabile nel tempo di vita del regolatore stesso;

- mantenere la tecnologia a membrana, e i quindi i vantaggi che ne derivano, evitando interventi onerosi di manutenzione;

- fornire un dispositivo economico e di facile installazione;

- fornire un dispositivo di semplice utilizzo, che non richieda l’acquisizione di numerosi dati per il suo funzionamento diminuendo così le cause possibili di non funzionamento.

Detti scopi sono raggiunti con un dispositivo regolatore di pressione realizzato in accordo con le rivendicazioni accluse.

Breve descrizione dei disegni

 

L’invenzione risulterà più facilmente comprensibile dalla seguente descrizione di un suo preferito esempio di realizzazione, illustrato a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la Figura 1 mostra uno schema complessivo del dispositivo regolatore di pressione secondo l’invenzione;

la Figura 2 Ã ̈ una vista ingrandita, in parziale sezione, di un particolare dello schema di figura 1.

Esempio preferito dell’invenzione

Con riferimento alle figure citate, con 10 à ̈ complessivamente indicato un dispositivo regolatore di pressione, per impianti per autotrazione con motore alimentato con un gas combustibile, realizzato in accordo con l’invenzione. Il dispositivo à ̈ previsto che sia interposto tra un serbatoio del gas (ad esempio metano) ad alta pressione ed il motore, entrambi non rappresentati.

Il dispositivo comprende un primo stadio 1 di riduzione della pressione, in comunicazione di fluido, attraverso una linea 3 di condotto, con il serbatoio di gas combustibile in pressione; nel serbatoio il gas si trova alla pressione Pin. Aperture di ingresso e di uscita nel primo stadio 1 sono rispettivamente indicate con 1a e 1b.

A valle del primo stadio 1, il dispositivo comprende un secondo stadio 2 di regolazione della pressione, con rispettive aperture di ingresso e di uscita 2a, 2b.

 

L’apertura di ingresso 2a à ̈ in comunicazione fluidica con l’uscita 1b del primo stadio di riduzione e l’uscita 2b à ̈ in comunicazione fluidica con l’utenza, ovvero con una linea 4 di mandata.

I due stadi di regolazione 1, 2 possono essere alloggiati in uno stesso corpo od alternativamente in due corpi separati del dispositivo.

In corrispondenza dell’apertura 1a di ingresso del primo stadio 1 di regolazione, à ̈ prevista una sede 5 di valvola con rispettivo otturatore 6 scorrevolmente guidato da e verso la sede. Ad esempio, detto otturatore à ̈ scorrevole lungo o parallelamente all’asse principale del primo stadio 1 di regolazione. L’organo otturatore 6 à ̈ operativamente collegato ad una membrana elastica 7 regolatrice di pressione, alloggiata in una rispettiva sede ricavata nel corpo (schematicamente rappresentato e contrassegnato con 1c) del primo stadio 1 di riduzione.

In un esempio realizzativo, anche la membrana 7 di regolazione à ̈ movibile lungo o parallelamente all’asse principale del corpo del primo stadio di riduzione 1. In particolare, in una forma preferita di realizzazione, organo otturatore 6 e membrana di regolazione 7 sono coassiali tra loro. In una forma di realizzazione, organo otturatore 6 e membrana di regolazione 7 sono collegati meccanicamente da una spina o stelo di collegamento 8. In accordo con la struttura anzidetta, un movimento della membrana elastica 7 verso l’organo otturatore 6 comporta un allontanamento di detto organo otturatore 6 dalla corrispondente sede 5 e quindi un apertura del passaggio di ingresso 1a.

 

La membrana di regolazione 7 divide il volume interno del primo stadio 1 in una camera anteriore 11 ed in una camera posteriore 12, nella camera anteriore essendo provviste le aperture di ingresso e di uscita 1a, 1b.

Nella camera posteriore 12 à ̈ alloggiata una molla 13 di contrasto, atta a sollecitare la membrana 7 in direzione dell’organo otturatore 6. Detta molla 13 di contrasto à ̈ tarata in funzione della pressione di uscita del primo stadio desiderata (ad esempio 4 Bar in una esecuzione preferita).

La camera anteriore 11 à ̈ anche detta “camera di compensazione†in quanto à ̈ la camera nella quale il gas agisce sulla membrana 7 in modo che questa si trovi, alla pressione di uscita del gas desiderata (indicata con Pout), in equilibrio con la molla di contrasto 13. Detta camera anteriore 11 sfocia, attraverso l’uscita 1b, in un condotto di uscita 14 del gas da detto primo stadio 1. La pressione di uscita del gas dal primo stadio 1 à ̈ la pressione regolata P1 del gas presente nella camera 11, ad esempio 4 Bar.

La camera posteriore 12 à ̈ separata dalla camera anteriore 11 per il tramite della membrana elastica 7 che garantisce anche la tenuta tra le due camere 11, 12. La camera posteriore 12 può essere in comunicazione fluidica con l’atmosfera, di conseguenza l’aria presente al suo interno si trova a pressione atmosferica, oppure può essere in comunicazione fluidica con il collettore d’aspirazione del motore (non rappresentato), di conseguenza l’aria presente al suo interno si trova alla pressione di detto collettore d’aspirazione.

 

Analogamente al primo stadio 1, anche il secondo stadio 2 di regolazione à ̈ provvisto in un corpo 2c (solo schematicamente rappresentato) il cui volume interno à ̈ diviso da una membrana elastica 15, la quale definisce una prima camera (anteriore) 16 ed una seconda camera (posteriore) 17. Nella prima camera 16 sono provviste le aperture di ingresso ed uscita 2a, 2b.

L’ingresso 2a del secondo stadio di regolazione 2, à ̈ in comunicazione fluidica diretta con l’uscita 1b del primo stadio 1 e con la camera 16 del secondo stadio 2, senza l’interposizione di organi di intercettazione.

La membrana 15 di regolazione à ̈ operativamente collegata ad un organo otturatore 18, atto ad intercettare l’apertura di uscita 2b del secondo stadio 2 di regolazione. In corrispondenza di detta uscita 2b à ̈ prevista una sede 19 impegnata dall’otturatore 18, l’otturatore essendo scorrevolmente guidato da e verso la sede stessa. Ad esempio, detto organo otturatore 18 à ̈ scorrevole lungo e parallelamente all’asse principale del secondo stadio 2 di regolazione.

La membrana di regolazione 15 à ̈ movibile lungo o parallelamente all’asse principale del corpo del secondo stadio di regolazione 2 ed à ̈ collegata all’organo otturatore 18 in modo che un suo movimento verso detto organo otturatore comporti una spinta dello stesso verso la propria sede 19 e una conseguente chiusura del passaggio di uscita 2b.

Nella seconda camera 17 à ̈ alloggiata una molla di contrasto 20 che tende a spingere la membrana 15 in posizione avanzata, cioà ̈ verso l’organo

 

otturatore 18. Detta molla di contrasto 13 à ̈ tarata in funzione della differenza di pressione desiderata per permettere l’apertura della sede 19 di valvola connessa alla membrana 15.

La prima camera anteriore 17 à ̈ anche detta “camera di compensazione†in quanto à ̈ quella nella quale il gas agisce sulla membrana 15 in modo che questa si trovi, alla pressione di uscita del gas desiderata Pout, in equilibrio con la molla di contrasto 13 e con la pressione esistente nella seconda camera, pressione indicata con P3.

In accordo con una principale caratteristica dell’invenzione, il dispositivo 10 comprende un circuito secondario (di servo assistenza al circuito principale degli stadi di regolazione) collegato in parallelo al secondo stadio 2 di regolazione, come descritto in maggior dettaglio nel seguito.

Più in particolare il circuito secondario comprende un condotto ausiliario 21 atto a collegare, con comunicazione di fluido, la seconda camera posteriore 17 del secondo stadio 2 con la linea 4 di mandata del gas al motore, ed una unità valvolare disposta sul condotto 21. Detta unità valvolare comprende una sede di valvola 22 con rispettivo otturatore 23 ed un attuatore 24 elettromagnetico associato all’otturatore per il comando del medesimo relativamente alla sede di valvola 22.

Con riferimento alla figura 2, l’attuatore 24 elettromagnetico ha struttura tale da presentare un passaggio di ingresso 25 in comunicazione con la seconda camera posteriore 17, mediante un tratto di condotto 21, ed

 

un passaggio di uscita 26 in comunicazione con il condotto della linea 4 di mandata del gas al gruppo iniettori (non rappresentato) del motore, mediante l’altro tratto di condotto ausiliario 21.

Il passaggio di ingresso 25 comunica con una camera 27 collocata posteriormente all’elemento otturatore 23 dell’attuatore elettromagnetico. L’otturatore à ̈ associato alla sede 22 per agire in chiusura della stessa. All’otturatore 23 à ̈ inoltre associata una molla di contrasto 28 tendente a spingere il medesimo normalmente nella posizione di chiusura della sede. Una tale conformazione realizza una elettrovalvola associata all’otturatore 23, tale per cui, con elettrocalamita (dell’attuatore elettromagnetico) diseccitata, la molla di contrasto 28 mantiene l’otturatore 23 nella posizione di chiusura, intercettando così il flusso di fluido proveniente dalla seconda camera 17.

La sede di valvola 22 può essere aperta solo alimentando l’elettrocalamita. In tale caso si produce uno spostamento dell’otturatore 23 e con ciò l’apertura della sede 22 stessa. All’apertura della sede 22, il fluido defluisce nel condotto 4.

In accordo con l’invenzione à ̈ previsto che l’attuatore 24 sia comandato da una centralina 30 elettronica di controllo, la quale, in funzione del valore di pressione in uscita dal dispositivo, comanda l’apertura dell’otturatore 23 al fine di regolare la pressione del gas nella seconda camera 17 del secondo stadio 2, così da mantenere stabile il valore di pressione in uscita del dispositivo.

 

La centralina à ̈ concepita per inviare il comando di attuazione all’elettrovalvola 22-24, comando che à ̈ attivato in funzione dell’analisi ovvero del confronto tra il valore di pressione Pout rilevato a valle del dispositivo, ad esempio con un trasduttore di pressione posizionato nel gruppo iniettori, ed il valore di pressione desiderato in uscita (ad esempio un valore preferito à ̈ pari a 2 Bar). E’ previsto che il trasduttore di pressione rilevi la pressione ed invii un segnale alla centralina rappresentativo della pressione rilevata.

La seconda camera 17 del secondo stadio 2 à ̈ inoltre in comunicazione di fluido con la corrispondente prima camera 16, attraverso un foro 31 passante (ad esempio ricavato passante attraverso la membrana 15). Il foro 31 à ̈ scelto con una sezione trasversale la cui ampiezza à ̈ inferiore alla minima sezione di passaggio presente nel circuito secondario, al fine di garantire il corretto funzionamento del sistema come chiarito in maggior dettaglio nel seguito della descrizione.

In condizioni di non funzionamento del dispositivo 10 e/o portata di gas nulla, la sede valvolare 5 del passaggio di ingresso 1a à ̈ chiusa in quanto la membrana 7 à ̈ mantenuta nella sua posizione di equilibrio dalla pressione P1 presente nella camera 11, che in dette condizioni à ̈ la pressione settata di regolazione del primo stadio 1 (ad esempio 4 Bar). In dette condizioni essendo la camera 11 connessa alla camera 16, quest’ultima a sua volta connessa alla camera 17, a sua volta connessa alla camera 27, la pressione presente in dette camere à ̈ la stessa, pari a P1. La sede valvolare 19 à ̈ chiusa

 

in quanto la forza della molla di contrasto 20 agisce sulla membrana 15 a sua volta connessa meccanicamente all’organo otturatore 18. La sede valvolare 22 à ̈ mantenuta chiusa in quanto l’otturatore 23 à ̈ spinto in posizione avanzata (rispetto a detta sede) dalla molla di contrasto 28 e l’elettrovalvola 22-24 à ̈ diseccitata.

Pertanto, all’avvio del sistema, l’elettrovalvola 22-24 à ̈ eccitata permettendo così l’apertura dell’otturatore 23 dell’attuatore 24, l’apertura del condotto permette il passaggio del gas dalla camera 17 all’utilizzo, pertanto, la pressione del gas P3 presente all’interno della camera 17 scende. Come detto, l’area del foro di passaggio 31 tra le due camere 16, 17 à ̈ minore della minima area di passaggio presente nel circuito secondario, questo permette il crearsi di un differenziale di pressione tra le camere 16 e 17, a favore di quest’ultima, il differenziale essendo tale da permettere l’apertura della sede 19 con erogazione di gas dal secondo stadio 2. Detta pressione, infatti, muove la membrana 15 verso la posizione arretrata, fino al raggiungimento di un equilibrio con la forza della molla 20 e della pressione nella seconda camera (posteriore) 17, opportunamente regolate al fine di erogare in uscita la pressione desiderata. In tale condizione di equilibrio, la membrana 15 si trova in una posizione intermedia; di conseguenza anche l’organo otturatore 18 si muove verso la posizione arretrata rispetto alla propria sede 19, aprendo detta sede.

Il gas fluisce attraverso il condotto 4 alla pressione regolata P2 (2 Bar) verso il gruppo iniettori.

 

Analogamente, durante il funzionamento del sistema, l’equilibrio tra le forze in gioco sulla membrana 15, garantisce in uscita la pressione P2 desiderata. Particolarmente la forza agente posteriormente sulla membrana 15 (ovvero sulla faccia della membrana affacciata alla camera 17) à ̈ generata, oltre che dalla molla 20, dalla pressione P3. Detta pressione P3 à ̈ controllata dall’attuatore 24, che a sua volta à ̈ comandato dalla centralina in funzione del segnale di pressione Pout; detta pressione P3 à ̈ variata al fine di mantenere il valore della pressione di uscita desiderato.

Un tale cinematismo degli organi mobili permette di trovare il corretto posizionamento relativo tra l’organo otturatore 18 e la relativa sede valvolare 19 di tenuta, garantendo così la portata di gas a pressione costante necessaria per alimentare il motore in tutto il range di funzionamento.

Per esempio, un abbassamento della pressione Pout, pari a 1.5 Bar, rispetto al valore desiderato, 2 Bar, à ̈ letto dalla centralina elettronica di controllo la quale comanda l’attuatore 24 prolungando l’apertura dell’otturatore 23 al fine di abbassare la pressione P3 che comporta una maggiore apertura del passaggio attraverso la sede 19 al fine di aumentare la pressione Pout e mantenerla al valore desiderato 2 Bar. Il controllo e la compensazione della pressione vengono quindi fatte basandosi direttamente sul solo segnale della pressione Pout; questo significa che se per uno qualsiasi dei motivi sopra elencati, (invecchiamento della membrana, aumento della temperatura, ecc…) la pressione Pout dovesse variare, abbassare o alzare, si

 

ha un immediata compensazione della stessa, ne consegue un’ottima stabilità del sistema di regolazione in tutte le condizioni di lavoro.

In particolare, se la pressione del gas nel passaggio di uscita à ̈ inferiore ad un valore prestabilito, la membrana del secondo stadio à ̈ spinta in contrasto al mezzo elastico 20, a seguito di una diminuzione della pressione nella seconda camera 17 e l’organo otturatore 18 apre pertanto il passaggio in corrispondenza dell’uscita 2b.

Si evidenzia inoltre come, la differenza di pressione tra P2 e P3 sia molto bassa durante il funzionamento, questo significa che la portata di gas che fluisce tra la camera 17 e la linea 4 à ̈ molto bassa. Il compito del circuito secondario e dell’attuatore 24 non à ̈ infatti quello di garantire una certa portata, come accade in regolatori di pressione elettronici noti, ma à ̈ quello di variare la pressione P3, questo permette di avere un circuito ed un attuatore 24 di dimensioni contenute e di più semplice realizzazione, con conseguente basso costo e maggiore affidabilità.

Si sottolinea inoltre il vantaggio che, nel dispositivo così concepito, non à ̈ necessaria la presenza di un elettrovalvola in ingresso posta nel condotto ad alta pressione, in quanto l’elettrovalvola 22-24 dell’attuatore ne sostituisce la funzione, ovvero quando à ̈ mantenuta chiusa, le pressioni in gioco sono tali che entrambi gli otturatori 6 e 18 sono mantenuti in posizione di chiusura.

Per quanto detto, il dispositivo à ̈ in grado di mantenere stabile la pressione del gas desiderata in uscita, ad esempio 2 Bar. In un’altra forma di realizzazione, la centralina elettronica di controllo elabora, oltre che il

 

segnale della pressione Pout, altri dati caratteristici, come ad esempio uno o più dei seguenti parametri: velocità di rotazione del motore, tempi di apertura degli iniettori di gas provvisti nel motore, portata di aria comburente, richiesta di coppia al motore. In funzione di detti dati, può essere dato un comando all’attuatore 24 in modo di variare la pressione Pout ad un altro valore desiderato, ad esempio 3 Bar, e mantenerlo stabile.

Detto secondo valore desiderato può assumere come valore massimo il valore della pressione P1 regolata dal primo stadio.

Da notare altresì come nella centralina (30) possano essere convenientemente previsti mezzi di comando dell’attuatore (24) per variare la pressione di uscita dal dispositivo (10) ad un numero prescelto di valori desiderati, ovvero secondo una funzione o curva predefinita.

Inoltre, in un'altra forma di attuazione dell’invenzione, à ̈ previsto che l’attuatore (24) sia comandato tramite una corrente elettrica variabile regolata da un controllo elettronico. In tal caso, la pressione in uscita al dispositivo può ad esempio essere proporzionale alla corrente media.

L’invenzione raggiunge pertanto gli scopi prefissati conseguendo i vantaggi evidenziati rispetto alle soluzioni note.

 

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo regolatore (10) di pressione per impianti a gas combustibile in motori endotermici, particolarmente per autotrazione, il dispositivo essendo interposto tra un serbatoio del gas ad alta pressione ed una linea (4) di mandata del gas al motore, detto dispositivo comprendendo: - almeno un primo stadio (1) di riduzione della pressione del gas recante rispettive aperture di ingresso (1a) e di uscita (1b) del gas, l’apertura di ingresso (1a) essendo in comunicazione di fluido con il serbatoio del gas, la pressione del gas regolata da detto almeno primo stadio (1) essendo di valore intermedio fra la pressione del gas a monte ed a valle del dispositivo, - almeno un secondo stadio (2) di regolazione della pressione del gas del tipo comprendente una membrana (15) elastica regolatrice posta a valle di detto almeno primo stadio (1), detta membrana separando fra loro una prima ed una seconda camera (16, 17) di detto almeno secondo stadio (2), in detta prima camera (16) essendo alimentato il gas regolato con detta pressione intermedia e da detta prima camera (16) essendo erogato il gas alla prescelta pressione di mandata al motore, detto almeno secondo stadio (2) recando rispettive aperture di ingresso (2a) e di uscita (2b) del gas, l’apertura di uscita (2b) da detto almeno secondo stadio (2) essendo in comunicazione di fluido con la linea (4) di mandata del gas al motore,   caratterizzato dal fatto di comprendere un circuito secondario associato al dispositivo e collegato in parallelo a detto almeno secondo stadio (2) di regolazione della pressione, detto circuito comprendendo: - un condotto (21) ausiliario atto a collegare, con comunicazione di fluido, la seconda camera (17) di detto almeno secondo stadio (2) con la linea (4) di mandata del gas al motore, - una unità valvolare disposta su detto condotto (21) ausiliario, detta unità valvolare comprendendo una sede (22) di valvola con un rispettivo otturatore (23) ed un attuatore (24) elettromagnetico operativamente associato a detto otturatore (23) per il comando del medesimo relativamente alla sede di valvola (22), - detto attuatore (24) essendo comandato da una centralina (30) di controllo elettronico la quale, in funzione del valore di pressione in uscita dal dispositivo (10) comanda l’apertura di detto otturatore (23) al fine di regolare la pressione del gas in detta prima camera (16) di detto almeno secondo stadio (2), così da mantenere stabile il valore di pressione in uscita del dispositivo.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 in cui detto almeno primo stadio (1) di riduzione à ̈ del tipo a membrana elastica.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto almeno primo stadio (1) di riduzione à ̈ del tipo a pistone.
4. 4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente un mezzo elastico (28) associato a detto otturatore (23) per   sollecitare il medesimo in chiusura della sede (22) di valvola, in contrasto all’azione di una elettrocalamita di detto attuatore (24) prevista per l’apertura della sede valvolare (22).
5. 5. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui à ̈ previsto un passaggio (31) di comunicazione fra la prima e la seconda camera (16, 17) di detto almeno secondo stadio (2) di regolazione.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui detto passaggio (31) Ã ̈ provvisto nella membrana (15) di separazione fra dette prima e seconda camera (16, 17) di detto almeno secondo stadio (2).
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui detto passaggio (31) ha sezione di ampiezza inferiore alla minima sezione di passaggio prevista nel circuito secondario.
8. 8. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui sono previsti in detta centralina (30) mezzi di comando dell’attuatore (24) per variare la pressione di uscita dal dispositivo (10) ad un numero prescelto di valori desiderati, ovvero secondo una funzione o curva predefinita.
9. 9. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui sono previsti in detta centralina (30) mezzi di comando dell’attuatore (24) in funzione di uno o più dei seguenti parametri: - pressione del gas in uscita, - velocità di rotazione del motore, - tempo di apertura di iniettori di gas combustibile provvisti nel motore, - portata di aria comburente,   - richiesta di coppia al motore.
10. 10. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto attuatore (24) Ã ̈ comandato tramite una corrente elettrica variabile regolata da un controllo elettronico.
11. 11. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la membrana di regolazione (15) à ̈ operativamente collegata ad un organo otturatore (18) atto ad essere impegnato su di una sede di valvola (19) provvista in corrispondenza della apertura di uscita (2b) dal secondo stadio, in modo tale che la pressione sia regolata, mediante l’azione della membrana (15) su detto otturatore (18), dal valore intermedio all’ingresso del secondo stadio al valore della pressione di uscita dal dispositivo.
12. 12. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui, in corrispondenza dell’apertura (1a) di ingresso al primo stadio di riduzione à ̈ prevista una sede (5) di valvola con un rispettivo otturatore (6) scorrevolmente guidato da e verso detta sede.
13. 13. Dispositivo secondo la rivendicazione 12, in cui l’organo otturatore (6) à ̈ operativamente collegato ad una membrana elastica (7) regolatrice di pressione, alloggiata in una rispettiva sede ricavata nel corpo del primo stadio (1) di riduzione.
14. 14. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui à ̈ previsto un trasduttore di pressione atto a rilevare la pressione (Pout) a valle del dispositivo e trasmettere alla centralina (30) un segnale rappresentativo di detta pressione (Pout).