ITTO20010203A1 - Dispositivo di controllo per strozzare automatico. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo di controllo per strozzatore automatico"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di controllo per strozzatore (dispositivo di avviamento a freddo) automatico, e più in particolare ad un dispositivo di controllo per strozzatore automatico per facilitare la variazione del tempo durante il quale viene alimentata corrente al riscaldatore dello strozzatore automatico.

Il carburatore di un veicolo può essere provvisto di uno strozzatore automatico in modo da ottenere automaticamente un avviamento o un riscaldamento agevole del motore in funzione della temperatura esterna o di una condizione già calda di un motore. Uno strozzatore automatico può avere un riscaldatore dello strozzatore automatico ed essere provvisto integralmente di un carburatore.

Uno strozzatore automatico provvisto di un riscaldatore dello strozzatore automatico applica una porzione di una tensione generata da un magnetevolano al riscaldatore dello strozzatore automatico e riscalda una piastrina ceramica. Conseguentemente, il calore della piastrina ceramica dilata una cera termica ed attiva un pistoncino di avviamento per regolare la quantità di combustibile alimentata.

Come esempio di tale dispositivo di controllo per strozzatore automatico, la pubblicazione di Brevetto giapponese a disposizione del pubblico n. Hei 8-42.398 descrive la regolazione della tensione per il riscaldatore di uno strozzatore automatico mediante variazione di un valore di resistenza di un resistore regolatore di tensione, che è costituito un resistore esterno.

In particolare, come illustrato nella figura 8, una prima estremità di un riscaldatore 1 di uno strozzatore automatico è collegata ad un transistore di controllo 3 attraverso un resistore regolatore di tensione 2. Il riscaldatore 1 dello strozzatore automatico si dilata con il riscaldamento di una cera termica in modo da chiudere un pistoncino di avviamento (non rappresentato). Inoltre, il resistore regolatore di tensione 2 ha un certo valore di resistenza in modo da regolare la tensione per il riscaldatore 1 dello strozzatore automatico.

Il transistore di controllo 3 riceve in ingresso, quale velocità del motore, un segnale di accensione in corrispondenza di una bobina di accensione 4a di un magnete trifase 4, e quando viene rilevata la velocità del motore, viene applicata tensione al lato del riscaldatore 1 dello strozzatore automatico. La bobina di accensione 4a è collegata ad una candela di accensione 6 attraverso un accenditore a scarica di condensatore ("condenser discharge igniter" - CDI) 5.

Inoltre, l'altra estremità del riscaldatore 1 dello strozzatore automatico è collegata al magnete trifase 4 attraverso un regolatore 7. Una batteria 9 è disposta tra il riscaldatore 1 dello strozzatore automatico ed un interruttore di lampadina 8 per accendere una lampadina 8a.

Con tale struttura, quando la velocità del motore è alimentata al transistore di controllo 3 all'avviamento di un motore, viene applicata tensione al riscaldatore 1 dello strozzatore automatico attivato dal transistore di controllo 3. In questo caso, poiché il resistere regolatore di tensione 2 esegue una regolazione in modo da ridurre la tensione applicata al riscaldatore 1 dello strozzatore automatico, la dilatazione della cera termica (non rappresentata) diventa progressiva. Come risultato, il pistoncino di avviamento (non rappresentato) si chiude progressivamente, evitando una brusca variazione della quantità di combustibile alimentata, impedendo così uno stallo del motore.

Tuttavia, con il dispositivo di controllo per strozzatore automatico secondo la tecnica anteriore precedente, la tensione al riscaldatore 1 dello strozzatore automatico è regolata dal resistore regolatore di tensione 2, che è un resistore esterno. In questo caso, poiché il valore di resistenza del resistore regolatore di tensione 2 è costante, è necessario impostare un valore di resistenza adatto per le caratteristiche del motore su cui esso è montato. Quando si utilizzano motori con caratteristiche differenti, la tensione deve essere regolata mediante sostituzione del resistore regolatore di tensione 2. Pertanto il procedimento di sostituzione di tale resistore regolatore di tensione 2 produce maggiori costi.

Inoltre, se la tensione al riscaldatore 1 dello strozzatore automatico è semplicemente regolata dal resistore regolatore di tensione 2, poiché il resistore regolatore di tensione 2 ha un valore di resistenza costante, lo strozzatore automatico non è controllato in modo corrispondente alla temperatura del motore. Così, quando una miscela di combustibile temporaneamente diventa più ricca, viene sprecato inutilmente combustibile, oppure, d'altra parte, quando la miscela di combustibile diventa più povera, può essere necessario del tempo per il riscaldamento, compromettendo in ultima analisi la precisione di controllo di uno strozzatore automatico.

La presente invenzione è stata concepita alla luce della situazione precedentemente descritta, ed uno scopo della presente invenzione consiste nel realizzare un dispositivo di controllo per strozzatore automatico per migliorare la precisione di controllo di uno strozzatore automatico senza incorrere in maggiori costi.

Il dispositivo di controllo per strozzatore automatico definito nella rivendicazione 1 è provvisto di un riscaldatore dello strozzatore automatico a cui viene alimentata energia elettrica dalla batteria per fornire calore che fa sì che la cera termica si dilati ed azioni una valvola di strozzamento scorrevole per aprire e chiudere un passaggio di combustibile per avviare un carburatore, controlla il passaggio di corrente da una batteria al riscaldatore dello strozzatore automatico, e comprende mezzi di controllo di impulso per controllare un impulso in modo da controllare il tempo durante il quale viene alimentata corrente al riscaldatore dello strozzatore automatico quando la velocità del motore è uguale o superiore ad una velocità prefissata del motore. Il dispositivo di controllo per strozzatore automatico può comprendere un transistore per interrompere la corrente dalla batteria al riscaldatore dello strozzatore automatico ed un microcalcolatore per applicare un impulso attivo a modulazione di larghezza di impulso ad una base del transistore. Il microcalcolatore può regolare la larghezza dell'impulso attivo in funzione della temperatura rilevata da un sensore di rilevazione di temperatura che rileva la temperatura di un motore e può variare la larghezza dell'impulso attivo in modo che, quando la temperatura rilevata è elevata, la larghezza dell'impulso attivo sulla base del transistore sia resa maggiore, e quando la temperatura rilevata è bassa, la larghezza dell'impulso attivo sulla base del transistore sia resa minore. In un dispositivo di controllo per strozzatore automatico relativo alla presente invenzione, senza utilizzare una resistenza esterna per regolare la tensione per il riscaldatore dello strozzatore automatico, utilizzando mezzi di controllo di impulso, un impulso è controllato in modo da controllare il tempo durante il quale viene alimentata corrente al riscaldatore dello strozzatore automatico quando la velocità del motore è uguale o superiore ad una velocità prefissata, e la larghezza di un impulso attivo è variata in funzione di una temperatura rilevata.

Alcune forme di attuazione della presente invenzione saranno ora descritte nel seguito.

La figura 1 rappresenta il diagramma di un circuito equivalente che mostra una forma di attuazione di un dispositivo di controllo per strozzatore automatico relativo alla presente invenzione.

La figura 2 rappresenta un diagramma che descrive il movimento del dispositivo di controllo per strozzatore automatico rappresentato nella figura 1.

La figura 3 rappresenta un disegno che mostra un esempio di un motore per ciclomotore a cui è applicato il dispositivo di controllo per strozzatore automatico rappresentato nella figura 1.

La figura 4 rappresenta una vista in sezione trasversale che mostra lo strozzatore automatico illustrato nella figura 3.

La figura 5 rappresenta una vista in sezione trasversale lungo la linea a-a che mostra lo strozzatore automatico illustrato nella figura 4.

La figura 6 rappresenta una vista in sezione trasversale che mostra una struttura concreta dello strozzatore automatico illustrato nella figura 4.

La figura 7 rappresenta un diagramma che mostra un'altra forma di attuazione del dispositivo di controllo per strozzatore automatico illustrato nella figura 1.

La figura 8 rappresenta il diagramma di un circuito equivalente che mostra un esempio del dispositivo di controllo per strozzatore automatico secondo la tecnica anteriore.

Inizialmente sarà descritto, utilizzando le figure da 3 a 6, un motore a cui è applicato il dispositivo di controllo per strozzatore automatico illustrato nella figura 1.

Uno stantuffo 12 collegato ad una biella 11 è disposto all'interno di un blocco cilindro 10 di un motore nella figura 3. Una testata 15 formante una camera di combustione insieme con lo stantuffo 12 è disposta in corrispondenza di una parte superiore del blocco cilindro 10.

Una valvola di aspirazione 18 ed una valvola di scarico 19 aperte e chiuse da un albero a camme 16 e da bilancieri 17 sono disposte nella testata 15. Inoltre, un collettore di aspirazione 20 è collegato alla testata 15. Inoltre, un carburatore 21 che produce una miscela di combustibile da alimentare all'interno della camera di combustione è disposto sul collettore di aspirazione 20.

D'altra parte, il carburatore 21 è provvisto, ad esempio, di uno strozzatore automatico 22 come illustrato nella figura 4. Un sistema di regolazione di combustibile di avviamento A ed un dispositivo di comando termico B sono disposti nello strozzatore automatico 22 illustrato nella figura 4, ed un passaggio di aria di avviamento 28 ed un passaggio di miscela di combustibile di avviamento 29 sono previsti nel dispositivo di regolazione di combustibile di avviamento A.

Inoltre, il passaggio di aria di avviamento 28, rappresentato ad esempio nella figura 5, comunica con parte di un passaggio di alimentazione di aria principale 27 a monte di una valvola del gas 26, ed il passaggio di miscela di combustibile di avviamento 29 comunica con parte del passaggio di alimentazione di aria principale 27 a valle della valvola del gas 26. Inoltre, una valvola di strozzamento scorrevole 31 del dispositivo di regolazione di combustibile di avviamento A è montata tra il passaggio di aria di avviamento 28 ed il passaggio di miscela di combustibile di avviamento 29, e la valvola di strozzamento scorrevole 31 comunica con una vaschetta 24.

Una struttura concreta del dispositivo di regolazione di combustibile di avviamento A e del dispositivo dì comando termico B dello strozzatore automatico 22 rappresentato nella figura 4 è illustrata nella figura 6. In particolare, il dispositivo di regolazione di combustibile di avviamento A è provvisto di un corpo principale del carburatore 23 ed il dispositivo di comando termico B è disposto sulla parte superiore del dispositivo di regolazione di combustibile di avviamento A.

Un pozzetto di avviamento 25 comunicante con la vaschetta 24 è previsto nella parte inferiore del corpo principale del carburatore 23. Inoltre, il passaggio di miscela di combustibile di avviamento 29 è disposto all'interno del corpo principale del carburatore 23.

Una valvola dosatrice a spillo 33 inserita in un ugello di combustibile di avviamento 32 è fissata alla valvola di strozzamento scorrevole 31 del dispositivo di regolazione di combustibile di avviamento A. La valvola di strozzamento scorrevole 31 è spinta verso il basso da una molla 35 disposta tra un collare di arresto 34 sul lato del dispositivo di comando termico B.

Un involucro 38 contenente un pistoncino 36 ed un materiale cedevole 37, come gomma o silicone, è inserito nel collare di arresto 34. Un serbatoio chiuso 40 contenente cera termica 39 è fissato all'involucro 38. Il materiale scorrevole 37 e la cera termica 39 sono isolati da una membrana 41.

Un riscaldatore 42 dello strozzatore automatico di tipo PTC (a coefficiente di temperatura positivo) per un dispositivo di controllo dello strozzatore automatico per la dilatazione della cera termica 39 mediante calore è fissato sulla sommità del serbatoio chiuso 40. Viene alimentata energia elettrica al riscaldatore di tipo PTC 24 attraverso un accoppiatore femmina 45 collegato a terminali 43 e 44.

In altre parole, il dispositivo di controllo dello strozzatore automatico è provvisto di un riscaldatore di tipo PTC 42, di una ECU (unità elettronica di controllo) 48 avente un microcalcolatore 46 ed un transistore 47, di un sensore di rilevazione di velocità 49, e di un sensore di rilevazione di temperatura 50, rappresentati nel diagramma di circuito equivalente illustrato nella figura 1. In questo caso, un mezzo di controllo di impulso è costituito dal microcalcolatore 46 e dal transistore 47.

Il sensore di rilevazione di velocità 49 alimenta una corrente alternata prodotta con la rotazione di un motore, o un segnale di rilevazione da un generatore di impulsi di manovella o simili, alla ECU 48. Il sensore di rilevazione di temperatura 50 rileva la temperatura del motore (temperatura in una camicia di acqua di raffreddamento) ed alimenta il segnale rilevato alla ECU 48.

Una prima estremità del riscaldatore di tipo PTC è collegata ad una linea di alimentazione 51 collegata ad una batteria (non rappresentata). L'altro lato del riscaldatore di tipo PTC è collegato al lato collettore del transistore 47. Un impulso attivo, che è controllato a modulazione di larghezza di impulso (PWM - "Pulse Width Modulation") dal microcalcolatore 46, è applicato alla base del transistore 47.

Il microcalcolatore 46 applica un impulso attivo 51a avente una larghezza PWM (a larghezza di impulso modulata) alla base del transistore 47 per rendere conduttore il transistore 47, ad esempio, quando la velocità del motore ottenuta dal sensore di rilevazione di velocità 49 è uguale o superiore ad una velocità prefissata.

In particolare, tale controllo PWM (a modulazione di larghezza di impulso) è eseguito da un programma memorizzato in precedenza in funzione delle caratteristiche del motore. Come risultato, le caratteristiche del motore durante il riscaldamento presentano lo stesso andamento se i motori sono dello tipo.

Nel seguito, sarà descritto il funzionamento del dispositivo di controllo dello strozzatore automatico in tale struttura.

Inizialmente, quando il motore si avvia, la cera termica 39 rappresentata nella figura 6 si trova in una condizione di dilatazione corrispondente alla temperatura atmosferica, e la misura per cui il pistoncino 36 sporge dall'involucro 38 corrisponde anche alla temperatura atmosferica. In questo modo, la posizione operativa della valvola di strozzamento scorrevole 31 corrisponde anche alla temperatura atmosferica.

In questa condizione, quando un interruttore principale (non rappresentato) è chiuso e ruotato nella posizione di avviamento per avviare il motore, la concentrazione della miscela di combustibile alimentata al motore attraverso il passaggio di aria di avviamento 28 ed il passaggio di miscela di combustibile di avviamento 29 che costituiscono passaggi di combustibile di avviamento è ricca, per cui il motore si avvia facilmente ad una temperatura fredda.

Quando il motore si avvia, la velocità del motore viene rilevata dal sensore di rilevazione di velocità 49, e se la velocità del motore è uguale o superiore ad una velocità prefissata, il microcalcolatore 46 rappresentato nella figura 1 comanda il transistore 47 utilizzando il controllo PWM (a modulazione di larghezza di impulso). Come risultato, il transistore 47 è reso conduttore, e la corrente dalla linea di alimentazione 51 è alimentata al riscaldatore di tipo PTC 42.

In questo caso, la cera termica 39 rappresentata nella figura 6 aumenta gradualmente di volume a causa del calore applicato dal riscaldatore di tipo PTC 42, spingendo verso il basso la valvola di strozzamento scorrevole 31, chiudendo così gradualmente l'ugello di combustibile di avviamento 32 con la valvola dosatrice a spillo 33. Inoltre, all'incirca quando l'operazione di riscaldamento del motore è terminata, l'ugello di combustibile di avviamento 32 è completamente chiuso. Come risultato, la quantità di combustibile alimentata al motore attraverso il passaggio di aria di avviamento ed il passaggio di miscela di combustibile di avviamento 29 formanti passaggi di combustibile di avviamento si riduce con il procedere della condizione di riscaldamento, corrispondendo infine ad una concentrazione richiesta della miscela di combustibile.

Incidentalmente, quando la temperatura del motore (temperatura in una camicia di acqua di raffreddamento) aumenta durante il riscaldamento del motore, la temperatura viene rilevata dal sensore di rilevazione di temperatura 50. Di conseguenza, anche se il motore viene arrestato durante il riscaldamento, il microcalcolatore 46 continua a comandare il transistore 47 sotto il controllo PWM (a modulazione di larghezza di impulso) finché la temperatura del motore non è uguale o inferiore ad un valore prefissato.

Dopo l'arresto del motore, se questo viene riavviato mentre la temperatura del motore è ancora elevata, il combustibile attraverso il passaggio di aria di avviamento 28 ed il passaggio di miscela di combustibile di avviamento 29 formanti passaggi di combustibile di avviamento non viene alimentato, e la concentrazione della miscela di combustibile per il motore è uguale a quella nel funzionamento normale, corrispondendo così alla concentrazione richiesta della miscela di combustibile.

Inoltre, quando la temperatura del motore raggiunge un valore uguale o inferiore ad un valore prefissato dopo l'arresto del motore, la cera termica 39 si contrae gradualmente ed il bloccaggio dell'ugello di combustibile di avviamento 32 da parte della valvola dosatrice a spillo 33 è gradualmente rilasciato. Pertanto, quando il motore viene riavviato dopo che è trascorso un tempo considerevole, la concentrazione della miscela di combustibile diventa ricca, in modo simile alla situazione precedentemente descritta durante l'avviamento a temperatura atmosferica.

Pertanto, in questa forma di attuazione, quando la velocità del motore rilevata dal sensore di rilevazione di velocità 49 è uguale o superiore ad una velocità prefissata, il microcalcolatore 46 controlla il tempo durante il quale viene alimentata corrente al riscaldatore 42 dello strozzatore automatico di tipo PTC mediante controllo impulsivo del transistore 47, e quindi non è necessario utilizzare la resistenza esterna, come impiegato nella tecnica anteriore, per regolare la tensione su un riscaldatore dello strozzatore automatico. Inoltre, quando tale strozzatore automatico è applicato a motori aventi caratteristiche differenti, la modifica della larghezza dell'impulso attivo per il microcalcolatore 46 in funzione delle caratteristiche corrispondenti dei motori rende facile gestire la differenza, evitando perciò maggiori costi.

Inoltre, il controllo dello strozzatore automatico mediante controllo PWM (a modulazione di larghezza di impulso) del transistore 47 può produrre minori fluttuazioni del tempo di azionamento per lo strozzatore automatico, rispetto alla regolazione di tensione secondo la tecnica anteriore che fa uso di un resistore esterno. Ciò è dovuto al fatto che la fluttuazione nel controllo PWM (a modulazione di larghezza di impulso) del transistore 47 è piccola rispetto alla fluttuazione di un valore di resistenza di un resistore esterno secondo la tecnica anteriore.

Incidentalmente, in questa forma di attuazione è stato descritto che, quando la velocità del motore è uguale o superiore ad una velocità prefissata, il tempo durante il quale viene alimentata corrente al riscaldatore di tipo PTC 42 è controllato mediante controllo impulsivo del transistore 47, ma la presente invenzione non è limitata a questo esempio, ed è anche possibile eseguire un controllo PWM (a modulazione di larghezza di impulso) del transistore 47 mediante collegamento ad un segnale rilevato dal sensore di rilevazione di temperatura 50 per misurare la temperatura del motore.

In questo caso, come illustrato ad esempio nella figura 7, il microcalcolatore 46 dovrebbe contenere una mappa che indica la relazione tra la temperatura rilevata e la larghezza di un impulso attivo 51a sulla base del transistore 47. Quindi, quando la temperatura rilevata dal sensore di rilevazione di temperatura 50 è elevata, il tempo per il controllo dello strozzatore automatico può essere accorciato aumentando la larghezza dell'impulso attivo 51a sulla base del transistore 47.

Inoltre, quando la temperatura rilevata dal sensore di rilevazione di temperatura 50 è bassa, il tempo per il controllo dello strozzatore automatico può essere aumentato riducendo la larghezza dell'impulso attivo 51a sulla base del transistore 47. In questo modo, la miscela di combustibile non diventa più temporaneamente troppo ricca e quindi non viene sprecato combustibile, e la miscela di combustibile non diventa neppure troppo povera, in modo che sia richiesto molto tempo per il riscaldamento, rendendo possibile migliorare la precisione di controllo di uno strozzatore automatico.

Inoltre, quando deve essere rilevata la temperatura del motore, è anche possibile utilizzare mezzi per rilevare direttamente la temperatura di un corpo principale di un motore, quale un blocco cilindro o una testata, o mezzi per rilevare la temperatura dell'acqua di raffreddamento in un motore raffreddato ad acqua. Inoltre, per quanto riguarda il transistore 47, utilizzando un FET ("field effect transistor" - transistore ad effetto di campo), l'uscita di un dispositivo di controllo dello strozzatore automatico è aumentata, permettendo così una maggiore flessibilità.

Il dispositivo di controllo dello strozzatore automatico a cui si riferisce la presente invenzione esegue un controllo impulsivo, senza utilizzare un resistore esterno per regolare la tensione su un riscaldatore dello strozzatore automatico, utilizzando mezzi di controllo di impulso, in modo da controllare il tempo per cui viene alimentata corrente al riscaldatore dello strozzatore automatico quando la velocità del motore è uguale o superiore ad una velocità prefissata, oltre a regolare la larghezza dell'impulso attivo in funzione della temperatura rilevata, migliorando pertanto la precisione del controllo di uno strozzatore automatico senza maggiori costi.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di controllo per strozzatore automatico, provvisto di un riscaldatore dello strozzatore automatico a cui viene alimentata energia elettrica dalla batteria per fornire calore facendo in modo che una cera termica si dilati e comandi una valvola di strozzamento scorrevole per aprire e chiudere un passaggio di combustibile per avviare un carburatore, per controllare il passaggio di corrente da una batteria al riscaldatore dello strozzatore automatico, comprendente mezzi di controllo di impulso per controllare un impulso in modo da controllare il tempo durante il quale viene alimentata corrente al riscaldatore dello strozzatore automatico quando la velocità del motore è uguale o superiore ad una velocità prefissata del motore.
2. 2. Dispositivo di controllo per strozzatore automatico secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi di controllo di impulso comprendono un transistore per interrompere la corrente dalla batteria al riscaldatore dello strozzatore automatico ed un microcalcolatore per applicare un impulso attivo a modulazione di larghezza di impulso ad una base del transistore.
3. 3. Dispositivo di controllo per strozzatore automatico secondo la rivendicazione 2, in cui il microcalcolatore regola la larghezza dell'impulso attivo in funzione di una temperatura rilevata da un sensore di rilevazione di temperatura che rileva la temperatura di un motore, e varia la larghezza dell'impulso attivo in modo che, quando la temperatura rilevata è elevata, la larghezza dell'impulso attivo sulla base del transistore sia aumentata, e quando la temperatura rilevata è bassa, la larghezza dell'impulso attivo sulla base del transistore sia ridotta.