ITTO930647A1

ITTO930647A1 - Sistema di sincronizzazione di un motore a combustione interna

Info

Publication number: ITTO930647A1
Application number: IT000647A
Authority: IT
Inventors: Maurizio Abate; Giorgio Bortignon; Riccardo Buratti
Original assignee: Ct Ricerche Fiat Societa Consortile Per Azion
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 1995-03-03
Also published as: IT1261576B; WO1995006812A1; ITTO930647A0

Description

D E S C R I Z I O N E

La presente invenzione riguarda un sistema di sincronizzazione di un motore a combustione interna. In particolare, il presente sistema ? utilizzabile in un sistema di iniezione elettronica ad alta pressione per motori diesel veloci ad iniezione diretta.

Come ? noto, i sistemi di iniezione elettronica comprendono una centralina di controllo che deve essere sincronizzata con il motore, in modo da sapere in ogni istante e con la massima precisione la fase del motore stesso e la posizione angolare dell'albero a gomiti, in modo da regolare di conseguenza le variabili controllate.

All'accensione del motore, la posizione angolare dell'albero a gomiti non ? conosciuta; infatti, dopo che il veicolo ? stato spento (chiave in posizione off), l'albero a gomiti continua a ruotare lentamente per inerzia e si arresta in una posizione sconosciuta. All'avviamento del veicolo, ? quindi necessario effettuare una operazione di sincronizzazione del motore.

Per tale sincronizzazione, ? noto utilizzare due ruote foniche, calettate rispettivamente sull'albero motore e sull'albero della distribuzione e cooperanti ciascuna con un rispettivo sensore che rileva la sequenza di denti sulla ruota associata e genera un corrispondente segnale elettrico. In particolare, la ruota fonica montata sull'albero motore presenta una pluralit? di denti distribuiti uniformemente sulla periferia della ruota stessa, ad eccezione di un tratto non dentato, la cui ampiezza corrisponde all'assenza di due denti. Tale tratto rappresenta un riferimento o zero per il conteggio dei denti della ruota fonica. Viceversa, la ruota fonica montata sull'albero della distribuzione generalmente comprende soli due denti, posti ad una distanza reciproca di ad esempio 90?.

La sincronizzazione richiede i segnali forniti da entrambe le ruote foniche, dato che ogni ciclo motore corrisponde a due rotazioni dell'albero motore, per cui la sola posizione angolare dell'albero motore non consente l'identificazione della fase motore associata. Di conseguenza, all'avviamento, attualmente vengono rilevati i segnali generati da entrambe le ruote foniche per almeno due rotazioni complete dell'albero motore, verificando la presenza degli impulsi dovuti ai denti della ruota associata all'albero della distribuzione. Tale soluzione ? svantaggiosa in quanto comporta un certo ritardo legato, come indicato, all'effettuazione da parte dell'albero motore di almeno due rotazioni complete.

Inoltre, i segnali forniti dalle ruota foniche presentano ampiezza legata alla velocit? di rotazione del motore. Ci? fa s? che all'avviamento, quando la velocit? di rotazione ? ancora ridotta, l'ampiezza del segnale delle ruote foniche sia talmente basso da non poter essere utilizzato per il riconoscimento dei denti. Tale fatto comporta un ulteriore ritardo di circa mezza rotazione dell'albero prima di ottenere la sincronizzazione.

Scopo della presente invenzione consiste nel realizzare un sistema di sincronizzazione che consenta un riconoscimento pi? rapido della fase motore all'avviamento.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un sistema di sincronizzazione di un motore a combustione interna, comprendente una prima ruota fonica fissata ad un albero motore e dotata di una pluralit? di denti distanziati uniformemente ad eccezione di almeno un tratto non dentato; una seconda ruota fonica fissata ad un albero della distribuzione e comprendente almeno un dente; un primo ed un secondo trasduttore associati rispettivamente a detta prima e a detta seconda ruota fonica ed atti a generare un rispettivo segnale elettrico presentante un impulsi in corrispondenza del rilevamento di ogni dente della ruota fonica associata, caratterizzato dal fatto che dette prima e seconda ruota fonica sono posizionate in modo prefissato una rispetto all'altra.

Per una migliore comprensione della presente invenzione ne viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 presenta una vista delle ruote foniche utilizzate con il sistema di sincronizzazione secondo l'invenzione; e

- la figura 2 mostra i segnali elettrici correlati alla lettura delle ruote foniche di figura 1.

In figura 1 sono mostrate le due ruote foniche utilizzate nel presente sistema. Con 1 ? indicata la ruota fonica calettata sull'albero motore 2 di un motore diesel veloce ad iniezione diretta (non mostrato). Nell'esempio illustrato, la ruota fonica 1 (chiamata anche ruota fonica motore) comprende 58 denti 3 (uno ogni 6?) ed un tratto non dentato (indicato con 4) di larghezza corrispondente a due denti, che costituisce il riferimento iniziale per il conteggio dei denti. In posizione affacciata alla ruota motore 1 ? presente un sensore o "pick-up" 5 di tipo induttivo, che rileva la sequenza di denti della ruota motore 1 e genera un segnale elettrico che, dopo filtraggio e squadratura, d? origine al segnale SM (figura caratterizzato da una sequenza di.impulsi {corrispondenti ai denti 3) interrotta solo in corrispondenza del tratto non dentato 4 (tratto 6 del segnale).

La ruota fonica calettata sull'albero della distribuzione 8 (chiamata anche ruota fonica camme) ? indicata con 9 e presenta, in modo noto, solo due denti 10 e 11, disposti, ad esempio, ad un angolo di 90? uno dall'altro nella direzione di rotazione A. Alla ruota camme 8 ? associato un sensore 12, analogo al sensore 5, che genera un segnale che, elaborato come sopra descritto per il segnale SM, d? origine al segnale Sc mostrato in figura 2, presentante due soli impulsi 13 e 14, in corrispondenza dei denti 11, 12 .

Nell'esempio di realizzazione considerato, il motore (non mostrato) presenta una successione di fasatura 1-3-4 -2, e il punto morto superiore al termine della fase di compressione di ciascun cilindro corrisponde al posizionamento dei denti numero 23 e 53 della ruota fonica motore 1 di fronte al sensore 5. Dato che, come detto, ogni ciclo motore corrisponde a due rotazioni dell'albero motore, ne consegue che quando il dente N. 23 ? in corrispondenza del sensore 5, il motore presenta alternativamente il terzo e il secondo cilindro nella posizione di punto morto superiore di compressione (fase PMS3 o PMS2), mentre quando il dente N. 53 ? in corrispondenza del sensore 5, il motore presenta alternativamente il primo e il quarto cilindro nella posizione di punto morto superiore di compressione (fase PMS1 o PMS4). In pratica, se in un giro il passaggio del dente N. 23 di fronte al sensore 5 corrisponde al punto morto superiore del terzo cilindro (PMS3), nello stesso giro il successivo passaggio del dente N. 53 corrisponde al punto morto superiore del quarto cilindro (PMS4), e nel giro successivo, il passaggio del dente N. 23 corrisponde al punto morto superiore del secondo cilindro (PMS2) e il passaggio del dente N. 53 corrisponde al punto morto superiore del primo cilindro (PMS1), come indicato anche in figura 2. All'avviamento, per identificare se il passaggio del dente N. 23 corrisponde al punto morto superiore del terzo o del secondo cilindro, ? necessario quindi utilizzare il segnale generato dal sensore 12 associato alla ruota fonica camme 9, avente periodo doppio rispetto a quello della ruota fonica motore 1 e per la quale quindi la posizione degli impulsi dovuti ai denti 10 e 11 ? univocamente legata alla posizione dei cilindri motore.

Secondo l'invenzione, per rendere pi? veloce la sincronizzazione iniziale all'avviamento, la ruota fonica camme 9 viene disposta in una posizione angolare ben precisa rispetto alla ruota fonica motore 1. In dettaglio, le ruote foniche 1 e 9 vengono calettate in modo tale che il dente 10, che precede di 90? il dente 11 nella direzione di rotazione A della ruota fonica camme 9, venga rilevato dal relativo sensore 12 quando di fronte al sensore 5 della ruota fonica motore 1 passa uno dei primi dieci denti, come mostrato in figura 2.

La procedura di sincronizzazione prevede che, dopo l'avviamento, il sistema di elaborazione, che riceve i segnali e Sc correlati ai segnali dei sensori 5 e 12, si ponga in attesa del tratto 6 del segnale SM- Non appena viene riconosciuto il tratto 6 (passaggio del tratto non dentato 4 davanti al sensore 5), il sistema si pone in attesa dell'impulso 13 dovuto al passaggio del dente 10 della ruota camme 9. Se tale impulso 13 viene rilevato nel tempo corrispondente a dieci impulsi del segnale SM, ci? significa che il prossimo punto morto superiore (passaggio del dente N. 23) corrisponde al PMS3, altrimenti, il successivo passaggio del dente N. 23 corrisponde al PMS2- In tal modo il sistema ? in grado di conoscere con esattezza la fase del motore (e quindi attivare la corretta sequenza di iniezione) con un ritardo massimo pari ad una rotazione di 420? (risultante da un intero giro pi? l'angolo a corrispondente ai primi dieci denti della ruota fonica motore i)?

Nelle figure sono inoltre mostrate le zone corrispondenti alle fasi di iniezione dei cilindri, che possono essere comandate in modo corretto grazie alla fasatura iniziale descritta sopra. Tali zone, indicate con 15, sono delimitate dal rilevamento dei denti 16 e 27 e dei denti 46 e 57, rispettivamente.

Con il sistema di sincronizzazione descritto ? quindi possibile ottenere il rilevamento della fase motore, e di conseguenza la sincronizzazione, in modo estremamente rapido, riducendo al minimo i tempi di avviamento e il raggiungimento di una condizione di regime per il motore.

Il sistema descritto richiede inoltre l'uso di ruote foniche di tipo convenzionale e del resto utilizza procedure software facilmente implementabili a costi ridotti su elementi gi? disponibili, e quindi non comporta costi aggiuntivi.

Risulta infine chiaro che al sistema qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall'ambito protettivo della presente invenzione. In particolare, si sottolinea il fatto che la ruota fonica camme potrebbe presentare un solo dente, invece che due, dato che la procedura di sincronizzazione descritta non richiede la presenza del secondo dente, anche se questo pu? essere utile in alcune situazioni, in quanto si crea una ridondanza in grado di offrire maggiori garanzie. Inoltre si sottolinea il fatto che il presente sistema, bench? riferito ad un motore a quattro cilindri ? applicabile ugualmente anche al caso di motore a cinque sei cilindri.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di sincronizzazione di un motore a combustione interna, comprendente una prima ruota fonica (1) fissata ad un albero motore (2) e dotata di una pluralit? di denti (3) distanziati uniformemente ad eccezione di almeno un tratto non dentato (4); una seconda ruota fonica (9) fissata ad un albero della distribuzione (8) e comprendente almeno un dente (10); un primo ed un secondo trasduttore (5, 12) associati rispettivamente a detta prima e a detta seconda ruota fonica ed atti a generare un rispettivo segnale elettrico (S^, Sc) presentante un impulso in corrispondenza del rilevamento di ogni dente della ruota fonica associata, caratterizzato dal fatto che detto almeno un dente (10) di detta seconda ruota fonica (9) ? disposto in modo da essere rilevato dal rispettivo trasduttore (12) associato in corrispondenza al rilevamento di uno dei primi n denti di detta prima ruota fonica (1) dopo detto tratto non dentato (4), ogni due rotazioni di detto albero motore (2).
2. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che n ? pari a dieci.
3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (5) atti a rilevare il passaggio di detto tratto non dentato (4) su detta prima ruota fonica (1), e mezzi (12) atti a rilevare l'eventuale passaggio di detto almeno un dente (10) su detta seconda ruota fonica (9) in corrispondenza di detti primi n denti di detta prima ruota fonica (1) per la determinazione di una prima fase motore o l'assenza di detto almeno un dente su detta seconda ruota fonica in corrispondenza di detti primi n denti di detta prima ruota fonica per la determinazione di una seconda fase motore.
4. Sistema di sincronizzazione di un motore a combustione interna, come descritto con riferimento ai disegni allegati .