ITRM990045A1 - Procedimento per l'azionamento di un motore a combustione interna. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzióne dal titolo: "Procedimento per l'azionamento di un motore-a combustione interna".

L'invenzione riguarda un procedimento per l'azionamento di un motore a combustione interna, in particolare di un motore diesel con valvole di iniezione, con valvole di immissione e di scarico e con un dispositivo per l'accumulo del gas di scarico per un esercizio di frenatura secondo il tipo definito più da vicino nel preambolo della rivendicazione 1.

La pratica ha dimostrato che nell'esercizio frenante di un motore a combustione interna, in particolare di un motore diesel, in cui l'accumulo di gas di scarico viene ottenuto mediante una apposita valvola a battente, una turbina di un turbocompressore per gas di scarico oppure mediante un collegamento di entrambe le parti con una valvola a battente disposta dietro una turbina del turbocompressore di gas di scarico, si verificano problemi riguardanti gli ugelli di valvole di iniezione. Gli ugelli di iniezione, in particolare le capocchie degli ugelli delle valvole di iniezione, sono spesso danneggiati per surriscaldamento e per cokefazione, a causa di _ residui di combustibile, in particolare in caso di ugelli a foro cieco nello spazio morto oppure a gocciolamenti successivi degli aghi degli ugelli di iniezione che non chiudono completamente oppure si sollevano in modo incontrollato, e originati dalla fase di frenatura del motore prive di accensione.

Poiché a causa delle elevate esigenze poste alla potenza frenante del motore, le sezioni traversali della fessura di valvole a battente di accumulo, devono essere molto ridotte, la carica del motore decresce fortemente a causa delle elevate contropressioni e del grado di alimentazione minore a ciò dovuto. Hanno luogo ricircolazioni dell'aria calda forzata da una valvola di freno nel canale di carico all'indietro nel cilindro. Ciò significa che le aperture per la quantità di ricircolazione possono essere costituite dai canali della valvola di frenatura oppure, per la quantità di ricircolazione principale, dalle valvole di scarico, infatti non è sempre assicurato che le valvole di scarico si aprano solo nella convenzionale operazione di cambio di carico. Mediante le onde di pressione si ottengono spesso fasi di apertura incontrollate, per cui un carico dei cilindri avviene dal lato di scarico, il che è legato con forti aumenti di temperatura nella camera dei cilindri, che contribuiscono a causare.! suddetti problemi.

L’effetto di sovrariscaldamento degli ugelli di iniezione, in particolare delle loro capocchie, riguarda un .sovraccarico meccanico dei fori dell’ugello a causa dei valori di resistenza decrescenti con la temperatura oda causa delle variazioni permanenti del materiale degli ugelli. La conseguenza sfavorevole che ne deriva è uno sfrangiamento dei fori dell'ugello nel normale esercizio di accensione, il che disintpnizza o varia fortemente- in modo svantaggioso l'espansione del getto del combustibile iniettato. In questo modo viene sensibilmente peggiorata la formazione della miscela del combustibile, il che comporta notevoli inconvenienti di consumo e di emissione.

Una .cokefazione dei fori dell'ugello esercita ugualmente un effetto sensibilmente sfavorevole sulla capacità di funzionamento delle valvole di iniezione, con le stesse conseguenze che ne derivano per i valori di consumo e di emissione. Mediante la cokefazione i fori degli ugelli vengono otturati parzialmente o addirittura completamente, il che può causare formazioni asimmetriche del getto durante l'iniezione del combustibile e quindi un peggioramento della formazione della miscela con la conseguente conduzione incompleta dei singoli getti conici.

I problemi precedentemente descritti per sistemi di frenatura con valvole a battente di ristagno, si verificano principalmente anche in caso di maggiori prestazioni di frenatura nei sistemi di frenatura, che presentano una "fessura di frenatura" direttamente prima della girante della turbina oppure griglie di guida regolabili nella turbina per i gas di scarico. Si è tentato di ridurre le elevate sollecitazioni termiche negli ugelli di iniezione mediante accorgimenti dispendiosi, ad esempio mediante il tentativo di dissipare più rapidamente il calore che si forma, per abbassare le punte di temperatura. Oltre agli elevati costi che ne derivano, il risultato era insufficiente.

Pertanto, la presente invenzione· si è posta il compito di realizzare un procedimento del tipo precedentemente indicato, in cui vengano evitati gli inconvenienti dello stato della tecnica, in particolare evitando eccessivi aumenti di temperatura e cokefazioni degli ugelli di iniezione.

Secondo l'invenzione questo compito viene risolto mediante le caratteristiche indicate nella parte caratterizzante della rivendicazione 1.

Con il procedimento di iniezione secondo l'invenzione, durante la fase di frenatura si ottiene in modo semplice un raffreddamento e un impedimento di una cokefazione degli ugelli di iniezione. Si è inoltre dimostrato che già piccole quantità di iniezione durante la fase di frenatura comportano il desiderato effetto di raffreddamento degli ugelli e quindi contribuiscono ad una elevata prestazione di frenatura per aver reso sicuro il lato degli ugelli. Secondo l'invenzione, gli inventori sfruttano l'effetto di raffreddamento, ottenuto all'evaporazione del combustibile, per il raffreddamento degli ugelli di iniezione. Secondo l'invenzione si esegue quindi anche una iniezione in un istante per quanto possibile anticipato, in particolare in un istante, in cui non si ha ancora una compressione sensibile nella camera dei pistoni, per cui l'effetto di raffreddamento mediante il carburante iniettato può essere sfruttato per un periodo di tempo per quanto possibile lungo,prima che eventualmente durante la corrispondente compressione, in particolare in un motore diesel, possa aver luocro l’accensione.

Di preferenza l’iniezione verrà eseguita poco dopo la chiusura della rispettiva valvola dì immissione.

Poiché il passaggio dì aria attraverso il motore è relativamente piccolo con le convenzionali valvole a battente di accumulo, già con piccole quantità di combustìbile iniettato si ottengono miscele suscettibili di accensione. Il baricentro di combustione può trovarsi prima del punto morto superiore PMS grazie all'iniezione anticipata, con l'effetto supplementare di un momento frenante diretto della cowfbuelione sull'albero a manovella. Una combustione durante la continua apertura della valvola, prevista per l'esercizio di frenatura e precisamente della valvola di frenatura, che può essere conformata quale valvola a farfalla costante oppure quale valvola di frenatura sintonizzata, viene facilitata in modo vantaggioso durante la fase di frenatura grazie all'elevata turbolenza del flusso nella camera di combustione, grazie al deflusso e alla ricircolazione dei gas di scarico caldi attraverso la valvola di frenatura o eventualmente anche attraverso la o le valvole di scarico. Quale valvola di frenatura può essere usata eventualmente anche una valvola di scarico, che viene controllata in modo corrispondente.

Nella pubblicazione DE 44 25 956 Al è descritto un procedimento per l'azionamento di un motore diesel, in cui nell'esercizio di frenatura del motore diesel nella fase di compressione con un angolo di manovella di almeno 20° prima del raggiungimento del punto morto superiore (PMS) ha luogo l'iniezione di combustibile con una autoaccensione della miscela di combustibile ed aria, però questo accorgimento aveva luogo per aumentare l'effetto di frenatura del motore. Un raffreddamento di ugelli di iniezione e l'impedimento di una cokefazione non è né previsto, né potrebbe aver luogo con un effetto soddisfacente.. In un ulteriore sviluppo vantaggioso dell'invenzione, questo noto procedimento può essere però combinato in modo sorprendente con la presente invenzione e precisamente di modo che dopo l'iniezione del combustibile, eseguita con un notevole anticipo, per il raffreddamento degli ugelli di iniezione in un istante successivo, ad esempio ad un angolo di manovella di almeno 20° prima del raggiungimento del punto morto superiore oppure anche successivamente, viene eseguita ;l'accensione della miscela di combustibile/aria.

L'inizio dell'iniezione per il raffreddamento degli ugelli d'iniezione può aver luogo ad esempio già a 100® o addirittura già a 150° prima del PMS, ossia poco dopo la chiusura della rispettiva valvola di immissione. Mediante questo accorgimento si può ottenere un raffreddamento ottimale degli ugelli di iniezione. Ciò può essere realizzato già con piccole quantità di iniezione . con un rendimento sufficientemente buono. Eventualmente , non è nemmeno necessario iniettare il combustibile ad ogni fase, bensì solo ad ogni seconda o terza fase.

In certi casi non è nemmeno escluso che una iniezione di combustibile dopo il punto morto superiore in modo alternativo o in aggiunta all'iniezione .prematura possa avere vantaggi in diversi casi. Così, poiché nella fase di espansione la maggior parte dell'aria è già defluita dal cilindro,o dalla camera di pistone/ attraverso la valvola di frenatura si potrebbe ottenere un adattamento del rapporto di combustibile e aria a quantità di iniezione minime, con le quale si deve ancora mantenere una combustione di combustibile. Questo accorgimento potrebbe essere usato per migliorare il comportamento di reazione del turbocompressore nei cosiddetti sistemi di turbofrenatura, in cui la .turbina di gas di scarico viene fatta partecipare all'esercizio di frenatura del motore.

Mediante il procedimento di iniezione di combustibile secondo l'invenzione, durante la fase frenante del motore si può ottenere inoltre in modo vantaggioso una nuova conformazione degli altri componenti previsti per l'esercizio frenante del motore. Così si potrebbe ad esempio aumentare la sezione trasversale della valvola a battente di ristagno, per cui viene ridotta la sensibilità di questi componenti, con un conseguente aumento della portata di aria.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per l'azionamento di un motore a combustione interna, in particolare di un motore diesel, con valvole di iniezione, con valvole di immissione e scarico e con un dispositivo per l'accumulo del gas di scarico per un esercizio di frenatura, in cui nella fase di compressione ha luogo una immissione di combustibile in una camera di pistone e un'accensione della miscela di combustibile e aria, dopo di che il gas di scarico formatosi viene subito espulso attraverso una valvola di scarico e in cui nell'esercizio di frenatura viene aperta una valvola appositamente prevista, caratterizzato dal fatto che per il raffreddamento di ugelli di iniezione delle valvole di immissione, nell'esercizio di frenatura del motore a combustione interna, dopo la chiusura della o delle valvole di emissione, l'iniezione di combustibile nella camera di combustione viene eseguita in un istante della fase di compressione, in cui la miscela di combustibile e di aria non è ancora suscettibile di accensione.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che brevemente dopo la chiusura della o delle valvole di immissione l'iniezione di combustibile avviene ad un angolo di manovella prima di 60° dal punto morto superiore.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la valvola prevista per l'esercizio di frenatura è conformata quale valvola a farfalla costante.
4. 4. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che ha luogo una accensione della miscela iniettata di combustibile e di aria.
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che ad un angolo di manovella di almeno 20° prima del raggiungimento del PM5 ha luogo una accensione della miscela iniettata di combustibile e aria.