ITTO940343A1

ITTO940343A1 - DEVICE FOR TRANSFORMING A PETROL ENGINE INTO AN ENGINE SUITABLE TO OPERATE SELECTIVELY WITH PETROL OR METHANE WINGS AND

Info

Publication number: ITTO940343A1
Application number: IT94TO000343A
Authority: IT
Inventors: Filippo Audisio; Gianpiero Borello; Pietro Gianotti; Riccardo Gozzelino
Original assignee: Fiat Ricerche
Priority date: 1994-04-29
Filing date: 1994-04-29
Publication date: 1995-10-29
Also published as: ITTO940343A0; IT1273167B

Abstract

Un motore inizialmente predisposto per funzionare con iniezione di benzina viene trasformato in un motore atto a funzionare selettivamente con iniezione di benzina o di metano mediante un organo adattatore (6, 11) provvisto sia di una sede (9) per un iniettore di benzina (10), sia di una sede (13) per un iniettore di metano (14). L'organo adattatore ha una cavità interna (7) comunicante con dette sedi e sfociante in un foro di uscita (8) che è ricavato attraverso una porzione (5) dell'organo adattatore (6, 11). La suddetta porzione (5) è inserita in una sede (4) del motore originariamente predisposta per ricevere il dispositivo iniettore di benzina.(Figura 4).An engine initially set up to operate with petrol injection is transformed into an engine capable of operating selectively with petrol or methane injection by means of an adapter (6, 11) provided with both a seat (9) for a petrol injector (10 ), and a seat (13) for a methane injector (14). The adapter member has an internal cavity (7) communicating with said seats and leading into an outlet hole (8) which is obtained through a portion (5) of the adapter member (6, 11). The aforementioned portion (5) is inserted in a seat (4) of the engine originally arranged to receive the petrol injector device (Figure 4).

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo per trasformare un motore a benzina in un motore atto a funzionare selettivamente con alimentazione a benzina o a metano e motore provvisto di tale dispositivo", DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Device for transforming a petrol engine into an engine capable of selectively running on petrol or methane and an engine equipped with this device",

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo per trasformare un motore a combustione interna, provvisto di un sistema di alimentazione di benzina, includente più dispositivi iniettori di benzina rispettivamente associati ai cilindri del motore, in un motore atto a funzionare selettivamente con iniezione di benzina o di metano. The present invention relates to a device for transforming an internal combustion engine, provided with a petrol supply system, including several petrol injector devices respectively associated with the cylinders of the engine, into an engine adapted to operate selectively with petrol injection or of methane.

I limiti sempre più severi imposti dalle varie legislazioni alle emissioni nocive dei motori a combustione interna hanno creato un nuovo interesse da parte dei costruttori per i motori con alimentazione a metano. The increasingly stringent limits imposed by the various legislations on the harmful emissions of internal combustion engines have created a new interest on the part of manufacturers for engines running on natural gas.

Secondo la tecnica tradizionale, i motori a metano sono provvisti di un dispositivo diffusore per dosare il metano da miscelare con l'aria di alimentazione del motore, secondo una disposizione simile a quella di un normale carburatore di un motore a benzina. Tale soluzione, tuttavia, non è più accettabile in quanto non si presta ad operare in congiunzione con un sistema elettronico di controllo del funzionamento del motore che sia in grado in particolare di controllare la dosatura in funzione della composizione dei gas di scarico rilevata mediante una sonda lambda. According to the traditional technique, methane engines are equipped with a diffuser device for metering the methane to be mixed with the engine feed air, according to an arrangement similar to that of a normal carburetor of a petrol engine. This solution, however, is no longer acceptable as it does not lend itself to operating in conjunction with an electronic engine operation control system that is able in particular to control the dosage according to the composition of the exhaust gases detected by a probe. lambda.

Sarebbe pertanto desiderabile disporre di motori alimentati a metano provvisti di un sistema di alimentazione ad iniezione. It would therefore be desirable to have CNG fueled engines equipped with an injection fuel system.

Un ulteriore problema consiste nella necessità di adattare un motore ad iniezione di benzina in modo tale da poterlo alimentare a metano. Occorre ancora considerare che a causa dello stato gassoso del metano, i volumi in gioco sono in media dieci volte superiori a quelli di un sistema ad iniezione di benzina. Ciò significa che un dispositivo iniettore destinato all'iniezione di metano è di dimensioni molto più grosse di un dispositivo iniettore per benzina. Questo porta come conseguenza il fatto che la struttura di un motore con iniezione a benzina non è immediatamente utilizzabile per l'iniezione di metano. In particolare le sedi dei dispositivi iniettori di un motore a benzina sono troppo piccole per ricevere i dispositivi iniettori del metano. D'altra parte, sarebbe desiderabile effettuare la trasformazione da motore a benzina a motore a metano senza modificare la struttura e la geometria del motore. A further problem consists in the need to adapt a petrol injection engine in such a way that it can be fueled with methane. It is also necessary to consider that due to the gaseous state of methane, the volumes involved are on average ten times higher than those of a petrol injection system. This means that an injector device intended for methane injection is much larger in size than a petrol injector device. This leads to the fact that the structure of an engine with petrol injection is not immediately usable for the injection of methane. In particular, the seats of the injector devices of a petrol engine are too small to receive the methane injector devices. On the other hand, it would be desirable to carry out the conversion from gasoline engine to natural gas engine without changing the structure and geometry of the engine.

Infine, costituisce uno scopo della presente invenzione quello di risolvere in modo soddisfacente tutti i suddetti problemi, consentendo in particolare di realizzare un motore atto ad operare selettivamente a benzina o a metano, partendo da un motore con iniezione di benzina, senza modificare in modo sostanziale la struttura del motore. Finally, an aim of the present invention is to satisfactorily solve all the aforesaid problems, allowing in particular to make an engine capable of selectively operating on petrol or methane, starting from an engine with petrol injection, without substantially modifying the engine structure.

In vista di raggiungere tale scopo, la presente invenzione ha per oggetto un dispositivo per trasformare un motore a combustione interna, provvisto di un sistema di alimentazione di benzina, includente più dispositivi iniettori di benzina rispettivamente associati ai cilindri del motore, in un motore atto a funzionare selettivamente con iniezione di benzina o di metano, caratterizzato dal fatto che comprende, per ciascun cilindro del motore, un organo adattatore provvisto sia di una sede per un iniettore di benzina, sia di una sede per un iniettore di metano, detto organo adattatore avendo una cavità interna comunicante con dette sedi e sfociante in un foro di uscita, detto foro di uscita essendo ricavato attraverso una porzione di detto organo adattatore che è destinata ad essere inserita in una sede del motore originariamente predisposta per ricevere il dispositivo iniettore di benzina, detto dispositivo comprendendo inoltre un condotto collettore di alimentazione del metano a tutti i dispositivi iniettori di metano. In order to achieve this object, the present invention relates to a device for transforming an internal combustion engine, provided with a petrol supply system, including several petrol injector devices respectively associated with the cylinders of the engine, into an engine adapted to function selectively with petrol or methane injection, characterized in that it comprises, for each cylinder of the engine, an adapter member provided with both a seat for a petrol injector and a seat for a methane injector, said adapter member having an internal cavity communicating with said seats and opening into an outlet hole, said outlet hole being obtained through a portion of said adapter member which is intended to be inserted in a seat of the engine originally arranged to receive the petrol injector device, said device further comprising a manifold conduit for feeding methane to all the methane injector devices.

In una prima forma di attuazione, per ciascun cilindro del motore è previsto un organo adattatore includente un primo elemento in un sol pezzo, includente la suddetta porzione con il foro di uscita e la sede del dispositivo iniettore di benzina, ed un secondo elemento includente la sede per il dispositivo iniettore di metano, posto a distanza dal primo elemento e collegato a questo da un tubo di collegamento che mette in comunicazione il foro di uscita del primo elemento con la sede del dispositivo iniettore di metano portata dal secondo elemento. In a first embodiment, for each cylinder of the engine there is provided an adapter member including a first element in one piece, including the aforementioned portion with the outlet hole and the seat of the petrol injector device, and a second element including the seat for the methane injector device, placed at a distance from the first element and connected to this by a connection pipe which connects the outlet hole of the first element with the seat of the methane injector device carried by the second element.

In una seconda forma di attuazione, è previsto invece per ciascun cilindro un organo adattatore includente la suddetta porzione con il foro di uscita ed entrambe le suddette sedi del dispositivo iniettore di benzina e del dispositivo iniettore di metano. In a second embodiment, instead, an adapter member is provided for each cylinder including the aforementioned portion with the outlet hole and both the aforementioned seats of the petrol injector device and of the methane injector device.

Nel caso della prima forma di attuazione sopra menzionata, i suddetti secondi elementi degli organi adattatori associati ai vari cilindri del motore sono uniti fra loro, tutti o a gruppi, in una struttura incorporante anche una cavità fungente da condotto collettore per l'alimentazione del metano. In the case of the aforementioned first embodiment, the aforementioned second elements of the adapter members associated with the various cylinders of the engine are joined together, all or in groups, in a structure which also incorporates a cavity which acts as a collector duct for feeding the methane.

Nel caso invece della seconda forma di attuazione, detto condotto collettore per l'alimentazione del metano è costituito da un elemento separato dagli organi adattatori, ciascuno dei quali è collegato ad esso mediante un tubo di collegamento. In the case of the second embodiment, on the other hand, said collector duct for feeding methane consists of an element separate from the adapter members, each of which is connected to it by means of a connection pipe.

In entrambe le forme di attuazione, i suddetti tubi di collegamento sono preferibilmente costituiti da tubi flessibili di gomma o simile, le cui estremità sono calzate su corrispondenti raccordi previsti degli elementi collegati. In both embodiments, the aforesaid connecting pipes are preferably constituted by flexible pipes of rubber or the like, the ends of which are fitted on corresponding provided fittings of the connected elements.

Grazie alle suddette caratteristiche, il dispositivo secondo l’invenzione permette di trasformare mediante operazioni semplici, rapide ed economiche un motore ad iniezione di benzina in un motore atto ad operare selettivamente con iniezione di benzina o con iniezione di metano. Thanks to the aforementioned characteristics, the device according to the invention allows a petrol injection engine to be transformed into an engine capable of selectively operating with petrol injection or methane injection through simple, quick and economical operations.

Naturalmente, l'invenzione ha anche per oggetto il motore a combustione interna provvisto del dispositivo sopra descritto. Naturally, the invention also relates to the internal combustion engine provided with the device described above.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui: Further features and advantages of the invention will emerge from the following description with reference to the attached drawings, provided purely by way of non-limiting example, in which:

- la figura 1 è una vista in sezione di un particolare di una prima forma di attuazione del dispositivo secondo l'invenzione, - figure 1 is a sectional view of a detail of a first embodiment of the device according to the invention,

la figura 2 è una vista frontale del dispositivo della figura 1, Figure 2 is a front view of the device of Figure 1,

- la figura 3 è una variante della figura 1, corrispondente ad una seconda forma di attuazione dell'invenzione, e - figure 3 is a variant of figure 1, corresponding to a second embodiment of the invention, and

- la figura 4 è una vista in sezione del dispositivo della figura 3. Figure 4 is a sectional view of the device of Figure 3.

Con riferimento alla figure 1, 2, il numero 1 indica la testa di un motore a combustione interna inizialmente previsto per l'iniezione di benzina. Alla testa 1 è fissato un collettore di aspirazione 2 avente una pluralità di condotti 3 {uno solo dei quali è visibile nella figura 1) destinati rispettivamente ad alimentare aria ai cilindri del motore. In corrispondenza di ciascun condotto 3, la parete del collettore di aspirazione presenta un foro 4 che costituisce originariamente la sede per il dispositivo iniettore di benzina. With reference to figures 1, 2, the number 1 indicates the head of an internal combustion engine initially provided for the injection of petrol. Fixed to the head 1 is an intake manifold 2 having a plurality of ducts 3 (only one of which is visible in Figure 1) intended respectively to supply air to the cylinders of the engine. In correspondence with each duct 3, the wall of the intake manifold has a hole 4 which originally constitutes the seat for the petrol injector device.

Al-fine di adattare al foro 4 sia il dispositivo iniettore di benzina, sia un ulteriore dispositivo iniettore di metano, in ciascun foro 4 viene inserita una porzione tubolare 5 di un elemento adattatore 6 avente un corpo di conformazione sostanzialmente cilindrica presentante una cavità interna 7 sfociante all'esterno attraverso un foro di uscita 8 definito all'interno della porzione 5. In order to adapt both the petrol injector device and a further methane injector device to the hole 4, a tubular portion 5 of an adapter element 6 having a substantially cylindrical body having an internal cavity 7 is inserted into each hole 4 flowing outward through an outlet hole 8 defined inside portion 5.

I vari elementi adattatori 6 (fig. 2) sono pertanto montati entro le sedi corrispondenti 4 in luogo dei dispositivi iniettori di benzina di cui è originariamente dotato il motore. The various adapter elements 6 (Fig. 2) are therefore mounted within the corresponding seats 4 in place of the petrol injector devices with which the engine is originally equipped.

Sempre con riferimento alle figure 1, 2, il corpo di ciascun elemento adattatore 6 presenta sulla sua estremità opposta alla porzione tubolare 5, un sede 9, coassiale con il foro di uscita 8, che riceve l’usuale dispositivo iniettore di benzina 10. Quest'ultimo risulta pertanto disposto con il suo asse coincidente con quello del foro 4, ma in posizione leggermente più arretrata rispetto al montaggio tradizionale in un motore funzionante solamente con iniezione di benzina. Again with reference to Figures 1, 2, the body of each adapter element 6 has on its end opposite the tubular portion 5, a seat 9, coaxial with the outlet hole 8, which receives the usual petrol injector device 10. This The latter is therefore arranged with its axis coinciding with that of the hole 4, but in a slightly more rearward position with respect to traditional assembly in an engine operating only with petrol injection.

A ciascun cilindro del motore è associato ancora, in aggiunta al primo elemento adattatore 6, un secondo elemento adattatore 11, il cui corpo è separato e distanziato dal primo elemento 6 ed è sopportato da una staffa 12. Per ciascun cilindro del motore, il rispettivo secondo elemento adattatore 11 presenta una sede 13 per un corrispondente dispositivo iniettore di metano 14. La sede 13 comunica con una cavità interna 15 dell'elemento 11 che è a sua volta posta in comunicazione con la cavità interna 7 del primo elemento 6 tramite un tubo flessibile di gomma o simile 20 le cui estremità sono calzate rispettivamente su raccordi tubolari 6a, Ila, previsti sul primo elemento adattatore 6 e sul secondo elemento adattatore 11. Associated with each cylinder of the engine, in addition to the first adapter element 6, is a second adapter element 11, the body of which is separated and spaced from the first element 6 and is supported by a bracket 12. For each cylinder of the engine, the respective second adapter element 11 has a seat 13 for a corresponding methane injector device 14. The seat 13 communicates with an internal cavity 15 of the element 11 which is in turn placed in communication with the internal cavity 7 of the first element 6 by means of a tube flexible rubber or similar 20 the ends of which are fitted respectively on tubular fittings 6a, 11a, provided on the first adapter element 6 and on the second adapter element 11.

Nel caso dell'esempio illustrato (fig. 2) i secondi elementi adattatori 11 sono associati a due a due in un corpo unico 16 che presenta una cavità interna 17 costituente un collettore di alimentazione del metano. I due condotti interni 17 dei due gruppi 16 sono in comunicazione fra loro mediante un manicotto di gomma flessibile 18 le cui estremità sono calzate su raccordi 19 sporgenti dalle strutture 16. Naturalmente, sarebbe possibile prevedere un'unica struttura incorporante tutti i secondi elementi attuatori 11, oppure ancora, all'inverso, elementi adattatori 11 tutti fra loro separati. Come si vede, la posizione di ciascun dispositivo iniettore 14 rispetto al foro di uscita 8 è relativamente distanziata, ma ciò non porta alcun inconveniente, dal momento che il combustibile alimentato è gassoso e non liquido, come nel caso della benzina. In the case of the illustrated example (fig. 2) the second adapter elements 11 are associated two by two in a single body 16 which has an internal cavity 17 constituting a methane supply manifold. The two internal ducts 17 of the two groups 16 are in communication with each other by means of a flexible rubber sleeve 18 whose ends are fitted on fittings 19 protruding from the structures 16. Naturally, it would be possible to provide a single structure incorporating all the second actuator elements 11 or, conversely, adapter elements 11 all separate from each other. As can be seen, the position of each injector device 14 with respect to the outlet hole 8 is relatively spaced, but this does not lead to any drawbacks, since the fuel supplied is gaseous and not liquid, as in the case of petrol.

Le figure 3, 4 si riferiscono ad una seconda forma di attuazione in cui la posizione di ciascun dispositivo iniettore di metano risulta meno distanziata rispetto al foro di uscita 8. In tali figure, le parti corrispondenti a quelle delle figure 1, 2 sono state indicate con lo stesso numero di riferimento. Figures 3, 4 refer to a second embodiment in which the position of each methane injector device is less spaced than the outlet hole 8. In these figures, the parts corresponding to those of Figures 1, 2 have been indicated with the same reference number.

La principale differenza della soluzione delle figure 3, 4 rispetto a quella delle figure 1, 2 risiede nel fatto che in questo caso i due elementi 6, 11 sono incorporati in un unico pezzo, la cui cavità interna 7 comunica con la sede 15 del dispositivo iniettore 14 di metano tramite un condotto interno 21. In questo caso, pertanto, a ciascun cilindro è associato un organo adattatore 6, 11 separato dagli altri. I vari organi adattatori 6, 11 sono posti in comunicazione con un condotto collettore 23 tramite rispettivi tubi flessibili di gomma 24 le cui estremità sono calzate su raccordi 25, 26 ricavati rispettivamente sul suddetto condotto collettore 23 e sui vari elementi 11. Il condotto collettore 23 è costituito da un elemento separato dagli organi adattatori 6, 11 e sopportato mediante una staffa 27 (fig. 3). The main difference of the solution of figures 3, 4 with respect to that of figures 1, 2 lies in the fact that in this case the two elements 6, 11 are incorporated in a single piece, whose internal cavity 7 communicates with the seat 15 of the device methane injector 14 through an internal duct 21. In this case, therefore, an adapter member 6, 11 separate from the others is associated with each cylinder. The various adapter members 6, 11 are placed in communication with a collector duct 23 by means of respective flexible rubber tubes 24, the ends of which are fitted on fittings 25, 26 obtained respectively on the aforementioned collector conduit 23 and on the various elements 11. The collector conduit 23 it consists of an element separated from the adapter members 6, 11 and supported by a bracket 27 (fig. 3).

Come risulta evidente dalla descrizione che precede, il dispositivo secondo l'invenzione, sia nella forma di attuazione illustrata nelle figure 1, 2, sia nella forma di attuazione illustrata nelle figure 3, 4, consente di trasformare con operazioni semplici, rapide ed economiche un motore ad iniezione di benzina in un motore atto ad operare selettivamente con iniezione di benzina o con iniezione di metano. As is evident from the foregoing description, the device according to the invention, both in the embodiment illustrated in Figures 1, 2 and in the embodiment illustrated in Figures 3, 4, allows to transform a petrol injection engine in an engine adapted to operate selectively with petrol injection or methane injection.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the details of construction and the embodiments may vary widely with respect to those described and illustrated purely by way of example, without thereby departing from the scope of the present invention.

Claims

CLAIMS 1. Device for transforming an internal combustion engine, equipped with a petrol supply system, including several petrol injector devices (10) respectively associated with the engine cylinders, into an engine capable of selectively operating with petrol or methane injection , characterized in that it comprises, for each cylinder of the engine, an adapter member (6, 11) provided with both a seat (9) for a petrol injector (10) and a seat (13) for a methane injector (14), said adapter member (6, 11) having an internal cavity (7) communicating with said seats (9, 13) and opening into an outlet hole (8), said outlet hole (8) being obtained through a portion (5) of said adapter member (6, 11) which is intended to be inserted in a seat (4) of the engine originally arranged to receive the petrol injector device (10), said device further comprising a collector duct (17, 23) for power supply of methane to all methane injector devices (14).

2. Device according to claim 1, characterized in that for each cylinder of the engine an adapter member is provided including a first element in one piece (6), including the aforementioned portion (5) with the outlet hole (8) and the seat (9) of the petrol injector device (10), and a second element (11) including the seat (13) for the methane injector device (14), located at a distance from the first element (6) and connected to it by a connecting pipe (20) which connects the outlet hole (8) of the first element with the seat (13) of the methane injector device (14) carried by the second element (11).

3. Device according to claim 1, characterized in that for each cylinder of the engine an adapter member (6, 11) is provided, including the aforementioned portion (5) with the outlet hole (8) and both of the aforementioned seats (9, 13) of the petrol injector device (10) and of the methane injector device (14).

4. Device according to claim 2, characterized in that the aforesaid second elements (11) of the adapter members associated with the various cylinders of the engine are formed, all together or in groups, in a single structure (11) also incorporating a cavity (17 ) acting as a collector duct for the supply of methane.

5. Device according to claim 3, characterized in that said methane supply manifold conduit consists of an element (23) separated from the adapter members (6, 11), each of which is connected to it by means of a connection pipe (24).

6. Device according to claim 2 or 5, characterized in that each connection tube is a flexible rubber tube or the like, the ends of which are fitted on corresponding fittings (6a, 11a, 25, 26) provided in the connected elements. All substantially as described and illustrated and for the specified purposes.