ITRM20130078A1 - UNIVERSAL MULTIVALENT ELECTRONIC CONTROL UNIT FOR OPERATION WITH TWO OR MORE MOTOR FUELS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES WITH CONTROLLED OR SPONTANEOUS IGNITION AND DIRECT OR INDIRECT FUEL INJECTION - Google Patents

UNIVERSAL MULTIVALENT ELECTRONIC CONTROL UNIT FOR OPERATION WITH TWO OR MORE MOTOR FUELS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES WITH CONTROLLED OR SPONTANEOUS IGNITION AND DIRECT OR INDIRECT FUEL INJECTION

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ITRM20130078A1
ITRM20130078A1 IT000078A ITRM20130078A ITRM20130078A1 IT RM20130078 A1 ITRM20130078 A1 IT RM20130078A1 IT 000078 A IT000078 A IT 000078A IT RM20130078 A ITRM20130078 A IT RM20130078A IT RM20130078 A1 ITRM20130078 A1 IT RM20130078A1
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IT
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fuel
original
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electronic device
injector
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Cristiano Beretti
Luca Costi
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Cristiano Beretti
Luca Costi
Romano S R L
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Publication date
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Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

“CENTRALINA ELETTRONICA PLURIVALENTE UNIVERSALE PER IL FUNZIONAMENTO CON DUE 0 PIU' CARBURANTI Di MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA, AD ACCENSIONE â € œUNIVERSAL MULTI-PURPOSE ELECTRONIC CONTROL UNIT FOR OPERATION WITH TWO OR MORE FUELS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES, WITH IGNITION

COMANDATA 0 SPONTANEA ED INIEZIONE DI CARBURANTE DIRETTA 0 INDIRETTA" SPONTANEOUS 0 CONTROL AND DIRECT 0 INDIRECT FUEL INJECTION "

CAMPO DELL’INVENZIONE FIELD OF INVENTION

·- L’invenzione si colloca nel campo applicativo dei motori meccanici a combustione interna, e riguarda un nuovo dispositivo elettronico universale e plurivalente, in grado di gestire l’alimentazione di motori a combustione interna con iniezione di carburante, del tipo ad accensione comandata oppure ad accensione spontanea, che possono impiegare anche un secondo carburante alternativo, in maniera adattiva e proporzionale, mediante una facile integrazione di detto dispositivo nel sistema originario di iniezione elettronica o meccanica dei carburante. · - The invention is placed in the field of application of mechanical internal combustion engines, and concerns a new universal and multivalent electronic device, able to manage the power supply of internal combustion engines with fuel injection, of the ignition type controlled or compression ignition, which can also use a second alternative fuel, in an adaptive and proportional manner, by means of an easy integration of said device into the original electronic or mechanical fuel injection system.

STATO DELL’ARTE PRECEDENTE PREVIOUS STATE OF ART

I moderni motori per autotrazione, dotati di sistemi ad iniezione di benzina, dispongono di una centralina elettronica che, tenendo conto di parametri variabili come il numero di giri al minuto, la coppia meccanica esercitata, eccetera, calcola costantemente la quantità ottimale di benzina da immettere nei cilindri del motore e di conseguenza ne regola opportunamente l'afflusso. Normalmente ciascun cilindro riceve la benzina tramite un dispositivo 'iniettore' che à ̈ pilotato da un circuito elettronico chiamato 'driver', il quale à ̈ situato nella centralina elettronica e determina la corrente che circola nella bobina dell'iniettore e che vi genera un campo magnetico sufficiente a spostare un otturatore, in modo da aprire un ugello calibrato attraverso il quale la benzina transita nei condotti di aspirazione e poi nel cilindro dove brucia. La quantità di benzina che transita dipende sia dal tempo di apertura di detto ugello sia dalla pressione del carburante, e questi due fattori sono costantemente regolati da detta centralina. Modern automotive engines, equipped with petrol injection systems, have an electronic control unit which, taking into account variable parameters such as the number of revolutions per minute, the mechanical torque exerted, etc., constantly calculates the optimal quantity of petrol to be introduced. in the cylinders of the engine and consequently regulates the flow appropriately. Normally each cylinder receives the petrol through an 'injector' device which is piloted by an electronic circuit called 'driver', which is located in the electronic control unit and determines the current that circulates in the injector coil and which generates a field there. magnetic enough to move a shutter, in order to open a calibrated nozzle through which the gasoline passes through the intake ducts and then into the cylinder where it burns. The quantity of petrol that passes through depends both on the opening time of said nozzle and on the fuel pressure, and these two factors are constantly regulated by said control unit.

Al fine di alimentare il motore a benzina anche con un carburante alternativo, come per esempio il metano o il gpl, occorre installare un secondo serbatoio ed un secondo sistema di alimentazione con una centralina elettronica specifica per tale tipologia di motori: chiamata centralina per il carburante alternativo, la quale inibisce l'erogazione della benzina da parte della centralina originale e controlla e regola il flusso di carburante alternativo. In generale i carburanti alternativi sono liquidi o gas, e nel primo caso occorre una pompa che spinga il liquido alla necessaria pressione, nei secondo caso un riscaldatore e stabilizzatore delia pressione del gas. Nella pratica, per installare anche un sistema di carburante alternativo, occorre interrompere il collegamento originale tra ogni iniettore della benzina ed il corrispondente driver, e quindi collegare quest’ultimo ad un dispositivo 'emulatore' dell'iniettore della benzina affinché la centralina originale non si accorga della mancanza di quest’ultimo e non crei problemi di funzionamento. Sostanzialmente detto dispositivo emulatore contiene una impedenza elettrica di valore opportuno, tale cioà ̈ da soddisfare i controlli diagnostici della centralina per la benzina e contemporaneamente ridurre il passaggio di corrente e quindi abbassare il campo magnetico dentro l'iniettore della benzina fino a renderlo insufficiente ad aprire l’ugello e quindi a non fare più fluire benzina al motore. In order to feed the petrol engine also with an alternative fuel, such as methane or LPG, it is necessary to install a second tank and a second fuel system with a specific electronic control unit for this type of engine: called the fuel control unit alternative, which inhibits the delivery of petrol by the original control unit and controls and regulates the flow of alternative fuel. In general, alternative fuels are liquid or gas, and in the first case you need a pump that pushes the liquid to the necessary pressure, in the second case a heater and gas pressure stabilizer. In practice, to also install an alternative fuel system, it is necessary to interrupt the original connection between each petrol injector and the corresponding driver, and then connect the latter to an 'emulator' device of the petrol injector so that the original ECU does not notice the lack of the latter and does not create operating problems. Substantially, said emulator device contains an electrical impedance of an appropriate value, such as to satisfy the diagnostic checks of the petrol ECU and at the same time reduce the passage of current and therefore lower the magnetic field inside the petrol injector until it is insufficient to open the nozzle and therefore no longer allow petrol to flow to the engine.

La Fig. 1 illustra quanto finora esposto per un singolo iniettore della benzina B. Questo viene normalmente collegato da un lato ad una tensione V derivata dalla tensione di batteria e dall'altro al driver D di comando della centralina benzina. Per impiegare il carburante alternativo, bisogna interrompere il collegamento L e, tira i due punti L’ ed L†così ottenuti, introdurre il dispositivo emulatore E sopra citato. Fig. 1 illustrates what has been described up to now for a single petrol injector B. This is normally connected on the one hand to a voltage V derived from the battery voltage and on the other to the petrol ECU control driver D. To use the alternative fuel, it is necessary to interrupt the connection L and, pull the two points Lâ € ™ and Lâ € thus obtained, introduce the emulator device E mentioned above.

Tale dispositivo emulatore E à ̈ stato ampiamente descritto in più forme realizzative anche nella domanda di brevetto n° RM2012A000068 già depositata a nome degli stessi inventori. In particolare: This emulator device E has been widely described in several embodiments also in the patent application n ° RM2012A000068 already filed in the name of the same inventors. In particular:

la Fig. 2 schematizza una forma realizzativa ad architettura simmetrica, con due transistor T' e T†in configurazione speculare. Durante l’alimentazione con benzina, il relà ̈ R chiude il contatto K fra il driver D e l'iniettore della benzina B; invece, durante l’alimentazione con carburante alternativo, il relà ̈ apre il contatto K e la corrente dell'Iniettore della benzina B passa attraverso l’impedenza Z; con la possibilità di commutazioni graduali tra l’alimentazione con benzina e quella con carburante alternativo, ma anche di alimentare con benzina anche durante l’alimentazione con carburante alternativo, perché la centralina di controllo per il carburante alternativo G può pilotare il transistor T' in modo che all’iniettore B giunga una corrente sufficiente ad aprirne l'ugello. Com’à ̈ noto, il vantaggio di detta architettura simmetrica del dispositivo elimina il bisogno di polarizzare i collegamenti elettrici che perciò diventano più facili e più spediti e senza rischiare malfunzionamenti e danni causati da collegamenti elettrici invertiti. Si noti che tale configurazione prevede un relà ̈ R per attivare l’iniettore della benzina nel caso di guasto della centralina del carburante alternativo G. Infatti quest’ultima preleva la tensione di alimentazione dalla batteria tramite un fusibile di protezione, e questo potrebbe aprirsi per esempio a causa di un cortocircuito accidentale sulla bobina di un iniettore comandato dalla centralina G, così da preservare quest’ultima da un sovraccarico di corrente che potrebbe danneggiarla; in tale evenienza però si disattivano, insieme alla centralina G, sia gli iniettori per il carburante alternativo, che quindi non passa più, sia i dispositivi di emulazione E, perché viene meno il pilotaggio dei transistor V e T†, e quindi nessuna modalità di funzionamento sarebbe più possibile: né quella con carburante alternativo, né quella con carburante originale. Il motore della vettura si spegnerebbe all’istante, dando luogo ad una condizione potenziale di rischio e pericolo per gli occupanti della vettura; i quali per giunta non potrebbero più riaccendere il motore fino a quando il problema del guasto elettrico iniziale del cortocircuito non sarà stato risolto. Fig. 2 schematises an embodiment with symmetrical architecture, with two transistors T 'and Tâ € in a specular configuration. When fueling with petrol, the relay R closes the contact K between the driver D and the petrol injector B; on the other hand, when feeding with alternative fuel, the relay opens the contact K and the current of the petrol injector B passes through the impedance Z; with the possibility of gradual switching between the petrol and alternative fuel supply, but also to feed with petrol even during the alternative fuel supply, because the control unit for the alternative fuel G can drive the transistor T 'so that enough current reaches injector B to open the nozzle. As is known, the advantage of said symmetrical architecture of the device eliminates the need to polarize the electrical connections which therefore become easier and faster and without risking malfunctions and damage caused by inverted electrical connections. Note that this configuration includes a relay R to activate the petrol injector in the event of a failure of the alternative fuel control unit G. In fact, the latter takes the power supply voltage from the battery through a protection fuse, and this could open for example due to an accidental short-circuit on the coil of an injector controlled by the control unit G, so as to protect the latter from an overload that could damage it; in this case, however, together with the control unit G, both the injectors for the alternative fuel, which therefore no longer passes, and the emulation devices E, because the piloting of the transistors V and Tâ € is lost, and therefore no mode of operation would be more possible: neither the one with alternative fuel, nor the one with original fuel. The car engine would stop instantly, giving rise to a potential risk and danger condition for the occupants of the car; which in addition could no longer restart the engine until the problem of the initial electrical fault of the short circuit has been resolved.

La presenza del relà ̈ R invece impedisce lo spegnimento del motore e costituisce pertanto un dispositivo di sicurezza, infatti la bobina del relà ̈ R viene alimentata tramite derivazione prelevata a vaile dello stesso fusibile, e quindi, qualora questo si aprisse, il relà ̈ R non più alimentato andrebbe in posizione di riposo chiudendo il contatto K e ripristinando il collegamento originale tra il driver D e l'iniettore B, consentendo così l'immediato afflusso di carburante al motore. The presence of the R relay, on the other hand, prevents the engine from switching off and therefore constitutes a safety device, in fact the coil of the R relay is powered by a derivation taken from the vaile of the same fuse, and therefore, if this opens, the relay R no longer powered it would go into rest position closing contact K and restoring the original connection between driver D and injector B, thus allowing the immediate flow of fuel to the engine.

Questa tecnica à ̈ soddisfacente per molti motori convenzionali caratterizzati da suddetto sistema di alimentazione, che à ̈- pure chiamato ad †̃iniezione indiretta’ perché immette il carburante nel condotto di aspirazione da cui poi passa nel cilindro dove avviene la combustione. Però la medesima tecnica non va bene per i motori del tipo ad †̃iniezione diretta', dove cioà ̈ gli iniettori sono attaccati proprio alla camera di combustione; come sappiamo, motori di questo tipo hanno il vantaggio di ridurre consumi ed emissioni inquinanti, perché la carburazione si ottimizza proprio nella camera di scoppio, dove si controlla puntualmente la miscela del combustibile con l’aria e si può iniettare carburante con precisione anche durante la fase di compressione, incrementando l'efficienza. Questi iniettori, dovendo prevalere anche durante lo scoppio della miscela, introducono quest’ultima con altissima pressione, sfruttando una pompa di bassa pressione in serie ad una pompa di alta pressione che lavora tipicamente dai 30 bar ai bassi regimi del motore fino ai 150 bar agli alti giri ed alti carichi; si capisce facilmente che questi iniettori, rispetto a quelli ad iniezione 'indiretta' esposti in precedenza, che usano soltanto una pompa di bassa pressione costante intorno ai 5 bar, sono molto più complessi: infatti, per dosare con precisione la benzina, devono muovere l’ugello con velocità di apertura e di chiusura molto elevate che si ottengono solamente adoperando correnti e tensioni di pilotaggio molto più elevate. Ciò significa che il driver D, mentre nel caso dell’iniezione †̃indiretta’ pilota correnti normalmente minori di 2 A, diversamente nel caso dell’iniezione †̃diretta’ pilota correnti molto maggiori, perfino di 15 A, che si ottengono ancora dalla batteria ma aggiungendo un dispositivo 'boost' di tensione che alza temporaneamente la tensione sugli iniettori anche fino ad 80 V; di conseguenza à ̈ anche piu problematico il dispositivo emulatore E, che deve prevedere componenti elettronici compatibili con le tensioni e le correnti indicate. This technique is satisfactory for many conventional engines characterized by the aforementioned fuel system, which is also called â € indirect injectionâ € ™ because it introduces the fuel into the intake duct from which it then passes into the cylinder where combustion takes place. However, the same technique is not suitable for â € ̃direct injection 'engines, where the injectors are attached precisely to the combustion chamber; as we know, engines of this type have the advantage of reducing fuel consumption and polluting emissions, because carburetion is optimized precisely in the combustion chamber, where the mixture of fuel with air is promptly checked and fuel can be injected with precision even during the compression phase, increasing efficiency. These injectors, having to prevail even during the explosion of the mixture, introduce the latter with very high pressure, using a low pressure pump in series with a high pressure pump that typically works from 30 bar at low engine speeds up to 150 bar at high revs and high loads; it is easy to understand that these injectors, compared to those with 'indirect' injection described above, which use only a constant low pressure pump around 5 bar, are much more complex: in fact, in order to accurately dose the petrol, they must move the € ™ nozzle with very high opening and closing speeds which are obtained only by using much higher driving currents and voltages. This means that the D driver, while in the case of pilot 'indirect' injection, currents normally lower than 2 A, unlike in the case of pilot 'direct' injection, much higher currents, even 15 A, which they are still obtained from the battery but by adding a voltage 'boost' device that temporarily raises the voltage on the injectors even up to 80 V; Consequently, the emulator device E is even more problematic, as it must include electronic components compatible with the indicated voltages and currents.

Esattamente come nei caso dell’iniezione indiretta, anche in questo caso occorrono sia il fusibile protezione sia il relà ̈ di sicurezza. Purtroppo la tecnologia costruttiva odierna difficilmente rende disponibili sui mercato relà ̈ ad uso automobilistico in grado di sopportare le alte correnti e tensioni richieste per if caso dell’iniezione †̃diretta’, e che al contempo siano sufficientemente piccoli e compatti per essere integrati dentro una centralina di dimensioni contenute. Just like in the case of indirect injection, also in this case both the protection fuse and the safety relay are required. Unfortunately, today's construction technology hardly makes available on the market relays for automotive use capable of withstanding the high currents and voltages required for the case of â € directâ € ™ injection, and which at the same time are sufficiently small and compact to be integrated inside a small size control unit.

Questo limite à ̈ ben noto ai costruttori di centraline per carburante alternativo, che si trovano costretti a sviluppare centraline appositamente dedicate alla iniezione †̃diretta’, aventi dimensioni meccaniche superiori rispetto a quelle convenzionali per l’iniezione †̃indiretta’, proprio a causa dell'ingombro dei relà ̈; per giunta questi sviluppano calore e quindi necessitano di una notevole dissipazione termica, creando problemi di posizionamento e di ulteriori ingombri e criticità da risolvere caso per caso onde non siano superate le temperature di esercizio consentite. Pertanto le centraline dedicate all’iniezione †̃diretta’ sono tecnicamente diversificate da quelle per l'iniezione †̃indiretta’ e sono sensibilmente più costose sia da fabbricare sia da applicare. This limit is well known to manufacturers of control units for alternative fuel, who find themselves forced to develop control units specifically dedicated to â € ̃directâ € ™ injection, with mechanical dimensions greater than the conventional ones for â € indirectâ € ™ injection, precisely because of the size of the relays; moreover, these develop heat and therefore require considerable heat dissipation, creating positioning problems and additional dimensions and criticalities to be solved case by case so that the permitted operating temperatures are not exceeded. Therefore the control units dedicated to â € directâ € ™ injection are technically different from those for â € indirectâ € ™ injection and are significantly more expensive both to manufacture and to apply.

Questa considerazione vaie anche per i cosiddetti motori ad 'accensione spontanea', aspirati o sovralimentati, che possono adoperare varie tipologie di iniettori: meccanici, elettromeccanici o piezoelettrici, anche posti all'interno delle camere di combustione per iniettare ii carburante in tempi diversi e con somministrazioni multiple non necessariamente durante la fase di compressione o di aspirazione, al fine di migliorare la combustione e quindi l’efficienza. Tali motori hanno il sistema di alimentazione caratterizzato dalla presenza di una pompa di bassa pressione in serie con una pompa di alta pressione, di un condotto comune di accumulo per il combustibile ad alta pressione variabile da 300 bar fino ad oltre 1800 bar, e di iniettori che per funzionare con simili pressioni sono piuttosto complessi e richiedono correnti e tensioni elevate: equiparabili a quelle innanzi citate per i sistemi ad iniezione 'diretta'; e quindi, per gli stessi motivi precedentemente esposti, i costruttori di centraline per carburanti alternativi fabbricano dispositivi costosi appositamente dedicati per questa categoria di motori. This consideration also applies to the so-called 'compression ignition' engines, aspirated or supercharged, which can use various types of injectors: mechanical, electromechanical or piezoelectric, also placed inside the combustion chambers to inject the fuel at different times and with multiple administrations not necessarily during the compression or suction phase, in order to improve combustion and therefore efficiency. These engines have a fuel system characterized by the presence of a low pressure pump in series with a high pressure pump, a common storage duct for the variable high pressure fuel from 300 bar up to over 1800 bar, and injectors. that to operate with such pressures they are rather complex and require high currents and voltages: comparable to those mentioned above for 'direct' injection systems; and therefore, for the same reasons previously explained, the manufacturers of control units for alternative fuels manufacture expensive devices specifically dedicated to this category of engines.

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION

L’invenzione determina un significativo miglioramento nella specifica tecnica rispetto alio stato dell’arte sopra citato, perché introduce un dispositivo emulatore E con architettura innovativa, tale da costituire un perfezionamento delio stato dell’arte precedente rappresentato in Fig. 2; infatti questo nuovo dispositivo permette sempre di passare gradualmente dal funzionamento con carburante originale al funzionamento con carburante alternativo e viceversa, però apporta il vantaggio aggiuntivo della miniaturizzazione molto più spinta in una maniera assolutamente originale. The invention determines a significant improvement in the technical specification with respect to the state of the art mentioned above, because it introduces an emulator device E with innovative architecture, such as to constitute an improvement of the previous state of the art represented in Fig. 2; in fact, this new device always allows the gradual passage from operation with original fuel to operation with alternative fuel and vice versa, but it brings the additional advantage of much more advanced miniaturization in an absolutely original way.

Come ulteriore elemento di distinzione, l'invenzione riesce applicabile indistintamente a tutte le tipologie di motori ad iniezione, e rappresenta perciò per la prima volta la soluzione †̃unica’ sia per i motori ad iniezione †̃diretta’ sia per quelli ad iniezione †̃indiretta†, anche ad †̃accensione spontanea’, aspirati o sovralimentati, eliminando così il suddetto bisogno di fabbricare le centraline per il carburante alternativo in maniera differenziata, e quindi con l’indiscutibile doppio vantaggio sia tecnico sia commerciale di renderle tutte quante più uniformi e più economiche. L'invenzione viene di seguito descritta, a titolo chiarificatore e non certo esaustivo, secondo una prima forma preferita dall'inventore; dove il relà ̈ R, da letteratura e tradizionalmente ritenuto assolutamente indispensabile per la sicurezza, ma che purtroppo costituisce l’ostacolo principale alla miniaturizzazione, risulta ora eliminato. As a further element of distinction, the invention can be applied without distinction to all types of injection engines, and therefore represents for the first time the â € onlyâ € ™ solution for both â € ̃directâ € ™ injection engines and for those with â € ̃indirectâ € injection, also with â € spontaneous ignitionâ € ™, aspirated or supercharged, thus eliminating the aforementioned need to manufacture the control units for alternative fuel in a differentiated manner, and therefore with the indisputable double technical and commercial advantage to make them all smoother and cheaper. The invention is described below, by way of clarification and certainly not exhaustive, according to a first form preferred by the inventor; where the relay R, traditionally considered absolutely essential for safety, but which unfortunately constitutes the main obstacle to miniaturization, is now eliminated.

La Fig. 3 illustra l'invenzione, e schematizza che la centralina per il carburante alternativo G à ̈ dotata di un nuovo dispositivo emulatore E senza relà ̈, con l'aggiunta di un nuovo modulo elettronico M che serve a mantenere la stessa affidabilità e sicurezza innanzi garantita dal relà ̈. Sì noti però che detto modulo M non à ̈ semplicemente sostitutivo del relà ̈, perché in tal caso l’altezza inventiva sarebbe debole. Invece l'impiego del modulo M comporta lo stravolgimento dell'architettura precedente con una nuova architettura assolutamente originale. Infatti, come vediamo nella Fig. 3, il nuovo circuito, qui illustrato a titolo puramente esemplificativo e non certo limitativo, poiché sono disponibili diverse tecnologie per ottenere risultati equivalenti, ha la peculiarità essenziale di ricevere una seconda alimentazione elettrica V’, mediante una derivazione dalla tensione di alimentazione V con cui la centralina del carburante originale alimenta il polo positivo dell’iniettore B, o da una derivazione di qualunque altro segnale idoneo a tal scopo che rimanga alimentato direttamente dalla centralina del carburante originale per tutta la durata che questa intende attivare ì propri iniettori B. Perciò, dato che il polo positivo dell’iniettore B riceve la tensione V, tramite detta derivazione à ̈ presente anche la tensione V’ sul modulo Iti, potendo anche essere V’ = V. Durante il funzionamento a carburante alternativo, la centralina G mantiene persistentemente in conduzione il transistor N, il quale toglie così la tensione di polarizzazione ai gate dei transistor T e T†, che conseguentemente si interdicono; allora l’unico percorso di corrente possibile sull’iniettore B avviene attraverso l’impedenza Z di emulazione, la quale limita l’intensità della corrente ad un valore tale da non provocare l’apertura meccanica dell’ugello. Quando poi si desidera immettere il carburante originale, anche durante il funzionamento con carburante alternativo, la centralina di controllo per il carburante alternativo G spegne il transistor N; allora, attraverso la resistenza di polarizzazione P del modulo Iti, i gate dei transistor T e T†si portano alla tensione V, e quindi detti transistor abilitano il passaggio di corrente; di conseguenza, quando la centralina per il carburante originale pilota il driver D, l’iniettore B dei carburante originale riceve tutta la corrente necessaria per aprire l’ugello: in particolare, nel caso della Fig. 3, tale corrente passa attraverso l’iniettore B, il diodo J†, il transistor T ed il driver D. Fin qui il funzionamento à ̈ regolare; ma consideriamo adesso l’eventualità di un guasto, di un accidentale sovraccarico di corrente che faccia saltare il fusibile di protezione. In tal caso la centralina G del carburante alternativo, posta a valle di detto fusibile, si spegnerebbe; però la tensione V’ rimane sempre presente, perché derivata dalla centralina del carburante originale; allora il modulo M , pur trovandosi integrato nella centralina per il carburante alternativo G, rimane sempre alimentato, e così può garantire il funzionamento del motore con carburante originale anche se la centralina G non funziona più. In definitiva, come un esperto può facilmente intendere, il comportamento del circuito così descritto offre le medesime prestazioni di sicurezza degli altri circuiti già conosciuti nell’arte, però non ha più bisogno di impiegare il consueto relà ̈ R. Pertanto la rimozione del relà ̈ non pregiudica la sicurezza degli utilizzatori ma anzi porta ad una consistente miniaturizzazione del dispositivo che ne facilita l’installazione e fa risparmiare energia. Fig. 3 illustrates the invention, and schematises that the alternative fuel control unit G is equipped with a new emulator device E without relay, with the addition of a new electronic module M which serves to maintain the same reliability and safety first guaranteed by the relay. Note however that said module M is not simply a substitute for the relay, because in this case the inventive height would be low. Instead, the use of the M module involves the overturning of the previous architecture with a completely original new architecture. In fact, as we see in Fig. 3, the new circuit, illustrated here purely by way of example and certainly not limiting, since various technologies are available to obtain equivalent results, has the essential peculiarity of receiving a second electrical power supply Vâ € ™, by means of a derivation from the power supply voltage V with which the original fuel control unit supplies the positive pole of injector B, or from a derivation of any other signal suitable for this purpose which remains powered directly by the original fuel control unit for the entire duration that this intends to activate its own injectors B. Therefore, since the positive pole of injector B receives the voltage V, the voltage Vâ € ™ on the module Iti is also present through this derivation, which could also be Vâ € ™ = V . During operation with alternative fuel, the control unit G keeps the transistor N in conduction persistently, which thus removes the voltage. one of polarization at the gates of transistors T and Tâ €, which consequently interdict each other; then the only possible current path on injector B occurs through the emulation impedance Z, which limits the intensity of the current to a value that does not cause the mechanical opening of the nozzle. When it is then desired to add the original fuel, even during operation with alternative fuel, the control unit for the alternative fuel G switches off the transistor N; then, through the bias resistance P of the module Iti, the gates of the transistors T and Tâ € reach the voltage V, and therefore said transistors enable the passage of current; consequently, when the control unit for the original fuel drives the driver D, the injector B of the original fuel receives all the current necessary to open the nozzle: in particular, in the case of Fig. 3, this current passes through the € ™ injector B, diode Jâ €, transistor T and driver D. Up to now, operation is regular; but now let's consider the possibility of a fault, an accidental current overload that blows the protection fuse. In this case the alternative fuel control unit G, located downstream of said fuse, would switch off; however the voltage Vâ € ™ is always present, because it is derived from the original fuel control unit; then the module M, even if it is integrated in the control unit for the alternative fuel G, remains always powered, and thus can guarantee the operation of the engine with original fuel even if the control unit G no longer works. Ultimately, as an expert can easily understand, the behavior of the circuit described above offers the same safety performance as the other circuits already known in the art, but it no longer needs to use the usual relay R. Therefore, the removal of the relay does not jeopardize the safety of users but rather leads to a substantial miniaturization of the device which facilitates installation and saves energy.

La Fig. 4 introduce una seconda forma realizzativa dell’invenzione, dove l'impedenza Z sopra ..citata à ̈ adesso sostituita da un apposito circuito attivo A che, com'à ̈ noto dal brevetto n° RM2012A000068 innanzi menzionato, sfrutta la tecnica “switching†per incrementare l'efficienza circuitale riducendo la dissipazione di calore; così che anche il nuovo dispositivo emulatore dell'iniettore della benzina, e di conseguenza anche tutta quanta la nuova centralina del carburante alternativo G così concepita, risulta più efficiente e con minore produzione di calore. Questo minore dispendio energetico significa minore fabbisogno di elettricità e minore necessità di dissipare calore, e quindi la possibilità di miniaturizzare ulteriormente tutti i dispositivi. Fig. 4 introduces a second embodiment of the invention, where the impedance Z mentioned above is now replaced by a special active circuit A which, as known from the above-mentioned patent n ° RM2012A000068, exploits the â € œswitchingâ € technique to increase circuit efficiency by reducing heat dissipation; so that the new petrol injector emulator device, and consequently also the whole new G alternative fuel control unit thus conceived, is more efficient and with less heat production. This lower energy expenditure means lower electricity needs and less need to dissipate heat, and therefore the possibility of further miniaturizing all devices.

La Fig. 5 schematizza in particolare, a titolo puramente esemplificativo, detto circuito attivo A. Secondo questa nuova forma realizzativa, la centralina per il carburante alternativo G pilota in modalità switching con controllo del duty-cycle il transistor N del modulo M, e di conseguenza controlla l’abilitazione dei due transistor T e T", mentre, inviando un comando apposito sull’ingresso H, abilita circuito attivo A, detto anche circuito di ricircolo; infatti attraverso quest'ultimo, il diodo J’ e la bobina dell’iniettore del carburante originale B si forma un ricircolo di corrente, la quale può essere controllata elettronicamente, tramite l’ingresso H, in maniera tale che, durante ('alimentazione con carburante alternativo, detta corrente abbia intensità non sufficiente per far scattare l’apertura meccanica dell’ugello. Nel caso in cui per qualsiasi motivo la centralina per il carburante alternativo G non riceva più l'alimentazione elettrica, ad esempio per l’interruzione elettrica del fusibile di protezione, il modulo M continua ad essere alimentato dalia tensione V della centralina originate, e quindi anche in questa configurazione vale il discorso precedente, per cui si elimina il relà ̈ dal dispositivo emulatore E senza pregiudicarne la funzionalità e la sicurezza. Bisogna notare che il circuito A ed il modulo M sono strettamente integrati fra loro, seguendo una nuova soluzione circuitale che non à ̈ ovvia, ma che à ̈ rivelata dall’invenzione attraverso una riorganizzazione originale dell’architettura dell’intero complesso. Fig. 5 schematizes in particular, purely by way of example, said active circuit A. According to this new embodiment, the alternative fuel control unit G drives the transistor N of the module M in switching mode with duty-cycle control, and consequently, it controls the enabling of the two transistors T and T ", while, by sending a specific command on input H, it enables active circuit A, also called recirculation circuit; in fact through the latter, the diode Jâ € ™ and the coil of the original fuel injector B a recirculation of current is formed, which can be electronically controlled, through the input H, in such a way that, during the supply with alternative fuel, said current has insufficient intensity to trigger the mechanical opening of the nozzle. In the event that for any reason the control unit for the alternative fuel G no longer receives electrical power, for example for the electrical interruption of the protection fuse, the module M continues to be powered by the voltage V of the original control unit, and therefore also in this configuration the previous discourse applies, for which the relay is eliminated from the emulator device E without compromising its functionality and safety . It should be noted that circuit A and module M are closely integrated with each other, following a new circuit solution which is not obvious, but which is revealed by the invention through an original reorganization of the architecture of the entire complex.

La rimozione del relà ̈ R dal dispositivo emulatore E unitamente all'introduzione del modulo M insieme con il circuito di ricircolo A ed alla riorganizzazione integrata di tutto il complesso consente, in definitiva, di superare criticità e limiti intrinseci dei dispositivi tradizionali, rendendo possibile la fabbricazione di centraline elettroniche di nuova concezione, ossia †̃uniche’ ed †̃universali’ per essere applicate a tutti i tipi di motori meccanici a combustione interna, che possono così impiegare anche uno o più carburanti alternativi, indipendentemente dalle categorie di appartenenza descritte, cioà ̈ indipendentemente da: The removal of the relay R from the emulator device E together with the introduction of the module M together with the recirculation circuit A and the integrated reorganization of the whole complex allows, ultimately, to overcome criticalities and intrinsic limits of traditional devices, making it possible to manufacture of electronic control units of new conception, i.e. â € uniqueâ € ™ and â € universalâ € ™ to be applied to all types of mechanical internal combustion engines, which can thus also use one or more alternative fuels, regardless of the membership described, i.e. regardless of:

• tipologia di carburante originale utilizzato: benzina, diesel o altro; â € ¢ type of original fuel used: petrol, diesel or other;

• tipologia di accensione, comandata o spontanea; â € ¢ type of ignition, controlled or spontaneous;

• tipo e numero degli iniettori originali; â € ¢ type and number of original injectors;

â— tipo di pilotaggio degli iniettori esercitato dalla centralina originale; â— type of injector piloting exercised by the original control unit;

â— tipo e numero degli iniettori del carburante alternativo; â— type and number of alternative fuel injectors;

◠tipo di pilotaggio degli iniettori esercitato dalla centralina per il carburante alternativo; stato fisico, liquido o gassoso, in cui il carburante alternativo si trova al momento dell’iniezione nel motore; ◠type of injector piloting exercised by the control unit for alternative fuel; physical state, liquid or gaseous, in which the alternative fuel is at the moment of injection into the engine;

◠vincoli d’installazione del dispositivo emulatore: a connettori a fili da saldare ◠installation constraints of the emulator device: with wire connectors to be welded

Claims (13)

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo elettronico perfezionato per il sistema di iniezione di due o più carburanti in motori a combustione interna, capace di inibire gli iniettori di un primo carburante, solitamente benzina o diesel, e al tempo stesso emulare il funzionamento normale di detti iniettori per non creare indesiderato allarme nei sistemi diagnostici della centralina elettronica originaria, caratterizzato dal fatto di possedere una architettura simmetrica del proprio circuito elettrico (E), che si compone di due gruppi uguali, dove un primo gruppo contiene almeno un primo transistor (T) con un proprio diodo (J’) ed una propria impedenza (Z') connessi in parallelo, mentre un secondo gruppo contiene almeno un secondo transistor (Τ') con un proprio diodo (J") ed una propria impedenza (Z") connessi in parallelo, e detti due gruppi sono collegati in serie e simmetricamente fra loro, in modo che pure il complesso da essi formato risulta simmetrico, e detto complesso à ̈ inoltre collegato in parallelo ad una impedenza (Z) ovvero ad un circuito attivo (A) in tecnica switching, in modo che tutto quanto il circuito così formato risulta ancora simmetrico, e nel punto centrale della simmetria, cioà ̈ laddove i due transistor (T, T) sono congiunti, à ̈ applicato un sensore (S) che rileva il segnale elettrico generato dal driver (D) per comandare gli iniettori (B); così che i collegamenti (L' L†) di detto circuito elettrico (E) con l’iniettore (B) e con il driver (D) possono essere anche invertiti, senza il bisogno di rispettare la polarità dei collegamenti elettrici; e contro il caso di guasto elettrico o mancanza di alimentazione elettrica à ̈ previsto un apposito modulo (M) che contiene almeno un transistor (N) ed una resistenza (P) per polarizzare i suddetti due transistor (T' T" con una tensione (V') derivata dalla stessa tensione di alimentazione (V) usata dalla centralina del carburante originale affinché detti transistor possano condurre corrente idonea per attivare l’iniettore del carburante originale (B) ed aprirne l'ugello anche se la centralina del carburante alternativo (G) à ̈ guasta o spenta per mancanza di alimentazione o altra circostanza accidentale, così da garantire comunque il funzionamento del motore con carburante originale. CLAIMS 1. Improved electronic device for the injection system of two or more fuels in internal combustion engines, capable of inhibiting the injectors of a first fuel, usually petrol or diesel, and at the same time emulating the normal operation of said injectors in order not to create unwanted alarm in the diagnostic systems of the original electronic control unit, characterized by the fact of having a symmetrical architecture of its own electrical circuit (E), which consists of two equal groups, where a first group contains at least a first transistor (T) with its own diode (Jâ € ™) and its own impedance (Z ') connected in parallel, while a second group contains at least a second transistor (Τ') with its own diode (J ") and its own impedance (Z") connected in parallel , and said two groups are connected in series and symmetrically to each other, so that the complex formed by them is also symmetrical, and said complex is also connected in parallel or to an impedance (Z) or to an active circuit (A) in switching technique, so that the whole circuit thus formed is still symmetrical, and in the central point of the symmetry, i.e. where the two transistors (T, T ) are joined, a sensor (S) is applied which detects the electrical signal generated by the driver (D) to control the injectors (B); so that the connections (L 'Lâ €) of said electrical circuit (E) with the injector (B) and with the driver (D) can also be reversed, without the need to respect the polarity of the electrical connections; and against the case of electrical failure or power failure, a special module (M) is provided which contains at least one transistor (N) and a resistor (P) to polarize the aforementioned two transistors (T 'T "with a voltage ( V ') derived from the same supply voltage (V) used by the original fuel control unit so that said transistors can conduct current suitable to activate the original fuel injector (B) and open the nozzle even if the alternative fuel control unit (G) It is faulty or turned off due to lack of power supply or other accidental circumstance, so as to guarantee the functioning of the engine with original fuel. 2. Dispositivo elettronico, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato da! fatto che il circuito elettrico (E) di emulazione dell’iniettore dei carburante originale (B) assolve la funzione multipla di: ridurre la corrente circolante nell'iniettore (B) per impedirne l’apertura dell'ugello, emulare il funzionamento normale dell’Iniettore (B) in maniera tale che la centralina del carburante originale non se ne accorga, aumentare la corrente circolante nell’Iniettore (B) per fame aprire l’ugello mediante comando elettronico applicato ai transistor (T, T†) allo scopo di alimentare il motore dosando insieme sia il flusso di carburante originale sia il flusso di carburante alternativo, rendere più semplice e sicura l’installazione senza alcun bisogno di badare alla polarizzazione dei collegamenti elettrici rivolti verso l'iniettore del carburante originale (B) e verso il driver (D), ridurre il consumo di elettricità e la generazione di calore grazie all’Impiego del circuito attivo (A) basato sulla tecnica switchlng, rendere molto affidabile tutto il complesso per il fatto che la componentistica à ̈ tutta allo stato solido e cioà ̈ senza relà ̈ (R) e simili parti elettromeccaniche soggette ad usura e logorio. 2. Electronic device, according to the preceding claim, characterized by! the fact that the electrical circuit (E) emulating the original fuel injector (B) performs the multiple function of: reducing the current circulating in the injector (B) to prevent the nozzle from opening, emulating normal operation of the injector (B) in such a way that the original fuel control unit does not notice it, increase the current circulating in the injector (B) to open the nozzle by means of an electronic control applied to the transistors (T, Tâ € ) in order to power the engine by dosing together both the original fuel flow and the alternative fuel flow, making installation easier and safer without any need to pay attention to the polarization of the electrical connections facing the original fuel injector ( B) and towards the driver (D), reduce electricity consumption and heat generation thanks to the use of the active circuit (A) based on the switchlng technique, making everything very reliable the complex due to the fact that the components are all in the solid state and that is without relays (R) and similar electromechanical parts subject to wear and tear. 3. Dispositivo elettronico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato da un circuito funzionante correttamente anche con inversione della polarità applicata ai suoi collegamenti elettrici (L’, L") praticati con l’iniettore originale (B) e col driver (D), indipendentemente dalla modalità di installazione, sia che essa impieghi fili liberi a saldare ovvero connettori, i quali possono essere anche i più semplici, di tipo unipolare e senza riferimenti o vincoli che ne prestabiliscano un precisato innesto in relazione alla polarizzazione. 3. Electronic device, according to the preceding claims, characterized by a circuit functioning correctly even with reverse polarity applied to its electrical connections (Lâ € ™, L ") made with the original injector (B) and with the driver (D) , regardless of the installation method, whether it uses free solder wires or connectors, which can also be the simplest, unipolar type and without references or constraints that predetermine a precise connection in relation to the polarization. 4. Dispositivo elettronico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di sfruttare la tecnica degli alimentatori switching per gestire e controllare la corrente circolante sull’iniettore del carburante originale (B). 4. Electronic device, according to the preceding claims, characterized in that it exploits the switching power supply technique to manage and control the current circulating on the original fuel injector (B). 5. Dispositivo elettronico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di sfruttare la tecnica switching per la gestione ed il controllo della corrente circolante sugli iniettori del carburante originale (B) indipendentemente dalla polarità applicata ai suoi collegamenti elettrici (L, L†) praticati con l’iniettore (B) e col driver (D). 5. Electronic device, according to the preceding claims, characterized by the fact of exploiting the switching technique for the management and control of the current circulating on the original fuel injectors (B) regardless of the polarity applied to its electrical connections (L, Lâ €) practiced with the injector (B) and with the driver (D). 6. Dispositivo elettronico; secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di sfruttare la tecnica switching per la gestione ed il controllo della corrente circolante sugli iniettori originali (B) indipendentemente dalla tecnologia e dal tipo di circuito adottato per la corrente di ricircolo. 6. Electronic device; according to the preceding claims, characterized by the fact of exploiting the switching technique for the management and control of the current circulating on the original injectors (B) regardless of the technology and type of circuit adopted for the recirculation current. 7. Dispositivo elettronico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di consentire il flusso dosato e modulato a piacere del carburante, sia di un solo tipo sia di più tipi, anche simultaneamente, in maniera differenziata, progressiva, regressiva, alternata, sequenziale eccetera, secondo comandi opportunamente impartiti dalla centralina elettronica, in modalità manuale, semiautomatica o automatica, anche sulla base di appositi programmi computerizzati. , 7. Electronic device, according to the preceding claims, characterized in that it allows the metered and modulated flow of the fuel at will, both of a single type and of several types, even simultaneously, in a differentiated, progressive, regressive, alternating, sequential manner, etc. , according to commands appropriately given by the electronic control unit, in manual, semiautomatic or automatic mode, also on the basis of specific computerized programs. , 8. Dispositivo elettronico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di applicami anche ai preesistenti sistemi di alimentazione del motore funzionanti con iniezione di carburante nei cilindri, conservando totale compatibilità indipendentemente dalla tipologia del sistema di iniezione, sia ad iniezione diretta sia ad iniezione indiretta, indipendentemente dal numero e dal tipo di iniettori, indipendentemente dal numero e dal tipo dei cilindri del motore, indipendentemente dal tipo di accensione, comandata o spontanea, indipendentemente dal tipo di carburante originale utilizzato, che può essere benzina, diesel o altro. 8. Electronic device, according to the preceding claims, characterized by the fact that it is also applied to the pre-existing engine fuel systems operating with fuel injection into the cylinders, maintaining total compatibility regardless of the type of injection system, both direct and indirect injection , regardless of the number and type of injectors, regardless of the number and type of engine cylinders, regardless of the type of ignition, controlled or spontaneous, regardless of the type of original fuel used, which can be petrol, diesel or other. 9. Dispositivo elettronico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di conservare prestazioni corrette indipendentemente dalla natura dei carburante alternativo impiegato, che può essere metano, gpl o altro, e indipendentemente e dallo stato fisico, liquido o gassoso, da esso assunto al momento dell’iniezione nel motore. 9. Electronic device, according to the preceding claims, characterized by the fact that it maintains correct performance regardless of the nature of the alternative fuel used, which can be methane, LPG or other, and regardless of the physical state, liquid or gaseous, assumed by it at the time injection in the engine. 10. Dispositivo elettronico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di adoperare un nuovo originale metodo di sfruttamento della tecnica degli alimentatori switching per ottenere alta efficienza e ridotta generazione di calore da dissipare, consentendo una spinta miniaturizzazione del dispositivo stesso. 10. Electronic device, according to the preceding claims, characterized in that it uses a new original method of exploiting the switching power supply technique to obtain high efficiency and reduced generation of heat to be dissipated, allowing a push to miniaturize the device itself. 11. Dispositivo eletronico, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dai fato di adoperare un modulo (M) per la polarizzazione dei transistor (T, T") con una tensione (V) derivata dalla tensione di alimentazione (V) usata dalla centralina del carburante originale in combinazione con un circuito di ricircolo (A) per ottenere aita efficienza e ridotta generazione di calore da dissipare, consentendo una spinta miniaturizzazione del dispositivo stesso. 11. Electronic device, according to the preceding claims, characterized by the fact of using a module (M) for the polarization of the transistors (T, T ") with a voltage (V) derived from the supply voltage (V) used by the fuel control unit original in combination with a recirculation circuit (A) to obtain high efficiency and reduced generation of heat to be dissipated, allowing a thrust miniaturization of the device itself. 12. Dispositivo eletronico, secondo le rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fato sia di obbedire a segnali eletronici, tramite comandi ai transistori (T, T†) e tramite comandi al circuito ativo (A), sia di generare segnali elettronici, tramite il sensore (S) che legge la tensione causata dai driver (D) o anche tramite altri sensori che leggono altri parametri utili come per esempio la temperatura eccetera; dove deti sensori (S) rimangono operativi indipendentemente dalla polarizzazione applicata al dispositivo, essendo collegati ad un punto di simmetria del circuito elettronico (E), ottenuto ad esempio come punto comune di due impedenze uguali (Ζ', Z". 12. Electronic device, according to the preceding claims, characterized by the fact both of obeying electronic signals, through commands to the transistors (T, Tâ €) and through commands to the active circuit (A), and of generating electronic signals, through the sensor ( S) that reads the voltage caused by the drivers (D) or also through other sensors that read other useful parameters such as for example the temperature and so on; where said sensors (S) remain operative regardless of the polarization applied to the device, being connected to a symmetry point of the electronic circuit (E), obtained for example as a common point of two equal impedances (Ζ ', Z ". 13. Dispositivo elettronico, secondo le rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fatto di funzionare senza dispositivi elettromeccanici, come ad esempio relà ̈ (R), per otenere elevati livelli di affidabilità e di miniaturizzazione fino al punto da poter essere incorporato dentro qualunque tipo di centralina per il carburante alternativo (G) e dare luogo in particolare ad un nuovo tipo di centralina per il carburante alternativo, ossia ad un tipo 'universale' valido per qualunque sistema di iniezione, sia iniezione direta sia iniezione indiretta, e per qualunque tipologia di accensione, sia comandata sia spontanea, e per qualunque tipologia di carburante, come benzina, diesel o altro.13. Electronic device, according to the preceding claims, characterized by the fact that it works without electromechanical devices, such as relay (R), to obtain high levels of reliability and miniaturization up to the point of being incorporated into any type of control unit for alternative fuel (G) and give rise in particular to a new type of control unit for alternative fuel, i.e. a 'universal' type valid for any injection system, both direct and indirect injection, and for any type of ignition, both commanded and spontaneous, and for any type of fuel, such as petrol, diesel or other.
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