ITTO990860A1

ITTO990860A1 - Procedimento per determinare la quantita' di carburante che deve essere iniettata in un motore alternativo a combustione interna a due tempi

Info

Publication number: ITTO990860A1
Application number: IT1999TO000860A
Authority: IT
Inventors: Andreas Singer; Jochen Schoenhaar; Wolfgang Hauke; Matthias Bolze; Hartmut Klare
Original assignee: Dolmar Gmbh
Priority date: 1998-10-08
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2001-04-07
Also published as: DE19846310A1; SE9903502L; SE9903502D0; ITTO990860A0; IT1307362B1

Description

DESCRIZIONE DEL BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE Dal titolo: "Procedimento per determinare la quantità di carburante che deve essere iniettata in un motore alternativo a combustione interna a due tempi"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce al settore della tecnica dei motori alternativi a combustione interna a due tempi a iniezione di carburante. Riguarda un procedimento per determinare la quantità di carburante che deve essere iniettata in un motore alternativo a combustione interna a due tempi misurando la corrente delle masse d'aria che il motore alternativo a combustione interna a due tempi aspira tramite un tratto di aspirazione con un filtro aria lato ingresso e una valvola a farfalla lato uscita.

Un procedimento di questo genere è noto per esempio dal DE-Al-196 34 128 della stessa richiedente .

Da molto tempo è noto che per misurare la corrente delle masse aspirate in un motore alternativo a combustione interna vengono impiegati procedimenti a base di anemometri a filo caldo ovvero a pellicola calda (in proposito vedi per esempio: "I sensori danno informazioni", Krafthand, N. 12, 22 giugno 1996, pagine 800-805). Spesso si usano anche bobine di assorbimento combinate a trasduttori di pressione per formare un segnale di iniezione in funzione del carico (DE-A1-41 04 101; DE-C2-40 02 813 o DE-C2-32 38 153). Questi procedimenti sono relativamente impegnativi e trovano impiego soprattutto per i motori alternativi a combustione interna di dimensioni piuttosto grandi.

Dal suddetto documento DE-Al-196 34 128, che è una domanda anteriore della richiedente, è inoltre noto un metodo semplice per rilevare il segnale di pressione. In questo caso si impiega un sensore di pressione assoluta il quale, con l'aiuto di un algoritmo di valutazione, si serve della pressione di cresta di un'onda di pressione non stazionaria per calcolare la quantità che deve essere iniettata. L'inconveniente di questo procedimento noto consiste nel fatto che con l'impiego di mezzi di smorzamento speciali viene valutato solo il valore massimo della depressione dell'onda della pressione di aspirazione e che questo dà luogo a notevoli imprecisioni a tutti i regimi di giri del motore.

La presente invenzione si prefigge lo scopo di perfezionare un procedimento del genere di cui all'introduzione con cui viene formato, in modo poco complicato, un segnale proporzionale alla corrente delle masse aspirate e dotato di grande precisione informativa con il quale è possibile stabilire la quantità che deve essere iniettata nel motore. Questo procedimento è destinato a fornire risultati affidabili a tutti i regimi di giri di un motore alternativo a combustione interna a due tempi, indipendentemente dalla pressione ambiente.

Questo scopo viene raggiunto con tutte le caratteristiche riportate nella rivendicazione 1. Il concetto informatore della presente invenzione è il rilevamento e l'elaborazione dell'andamento non stazionario della pressione nel tubo di aspirazione in ogni ciclo di lavoro. La misurazione viene effettuata da un trasduttore di pressione assoluta tra la valvola a farfalla e il filtro aria del motore. Ogni onda di pressione del sistema di aspirazione è segnata da influssi diversi, per esempio dal carico (posizione della valvola a farfalla), dalla velocità di rotazione nonché dalle riflessioni. Lo scopo è quello di rilevare il segnale proporzionale alla quantità di aria aspirata. A differenza di altre soluzioni note, nella soluzione proposta dalla presente invenzione viene considerata solo una parte dell'andamento della pressione ovvero dell'onda della pressione.

Si parte dal presupposto che durante l'aspirazione, vale a dire quando nel condotto di aspirazione del cilindro viene trasportata una certa quantità di aria, sia l'onda della pressione a fornire le informazioni significanti. Per ogni regime di rotazione ci si serve pertanto della corrispondente parte dell'onda della pressione di cui viene rilevato il valore creando una finestra (valutazione di una frazione di tempo dell'onda della pressione). In questo modo le interferenze dovute alle vibrazioni ovvero alle riflessioni, che influenzano l'andamento della pressione, hanno un ruolo subordinato e non hanno che un'influenza marginale sul risultato della misurazione.

Una forma di realizzazione preferita del procedimento conforme alla presente invenzione è caratterizzata dal fatto che, per determinare la pressione dell'aria ambiente in base alla misura dell'andamento non stazionario della pressione, si sceglie una seconda finestra di tempo della pressione e, integrando l'andamento della pressione in questa seconda finestra della pressione, si rileva la pressione dell'aria ambiente. In questo modo sarà possibile eliminare l'influenza esercitata da una diversa pressione ambiente, senza aver bisogno di un secondo trasduttore di pressione.

Ulteriori forme di realizzazione sono riportate nelle rivendicazioni secondarie.

La presente invenzione viene descritta più dettagliatamente qui di seguito sulla scorta di esempi di realizzazione rappresentati nei disegni allegati, dove:

la figura 1 è una vista in sezione di un motore alternativo a combustione interna a due tempi con un trasduttore di pressione disposto sul collettore di aspirazione tra il filtro aria e la valvola a farfalla per rilevare un segnale di carico e determinare la quantità da iniettare e il momento dell'iniezione per il motore secondo il procedimento proposto dalla presente invenzione,

la figura 2 rappresenta un primo schema di valutazione conforme alla presente invenzione con una determinazione separata della pressione dell'aria ambiente a regimi bassi ovvero al minimo e

la figura 3 rappresenta un secondo schema di valutazione conforme alla presente invenzione con una determinazione della pressione dell'aria ambiente a qualsiasi velocità di rotazione.

Nella figura 1 è rappresentato un motore alternativo a combustione interna a due tempi 10 che comprende un cilindro 11 nel quale, secondo un modo e un sistema in sé noti, si muove un pistone disposto girevole su un albero motore. Nel noto ciclo a due tempi il pistone, per mezzo di una flangia 5 disposta sul cilindro 11, aspira l'aria per la combustione attraverso un filtro aria 1 e un tratto di aspirazione 3 e la comprime. Al momento adatto nell'aria compressa per la combustione viene iniettato il carburante per mezzo di un iniettore 8 e quindi avviene l'accensione. In seguito i gas combusti fuoriescono attraverso un condotto di scarico 9. Nel tratto di aspirazione 3 è prevista una valvola a farfalla 12 che è disposta in un apposito involucro 4 flangiato alla flangia 5 ed è destinata a impostare ovvero regolare la corrente delle masse d'aria. Tra la valvola a farfalla 12 e il filtro aria 1 il tratto di aspirazione 3 è costituito da un collettore di aspirazione 2 che nell'esempio di realizzazione rappresentato è piegato ad angolo retto verso l'alto.

Per determinare la quantità di carburante da iniettare in ogni fase di compressione e l'inizio iniezione ovvero la durata iniezione, c'è bisogno di un segnale di carico proporzionale alla corrente delle masse d'aria. Per poter prelevare nel tratto di aspirazione un segnale proporzionale alla corrente delle masse e inviare questo segnale a un sensore di pressione assoluta o anche a un sensore di pressione differenziale ovvero a più sensori, la presente invenzione prevede di misurare la pressione nel tratto di aspirazione 3 tra il filtro aria 1 e la valvola a farfalla 12. A questo scopo, nel collettore di aspirazione 2, per esempio tra il filtro aria 1 e la valvola a farfalla 12, è previsto un foro 13 di prelievo pressione. Cosi, quando il flusso delle masse d'aria è continuo, si evitano ripercussioni della valvola a farfalla 12 sul segnale di corrente non stazionaria. Non sono necessari altri rilevamenti della posizione della valvola a farfalla 12.

Nel caso dei motori a due tempi di dimensioni particolarmente ridotte, che trovano impiego soprattutto in attrezzi manuali come per esempio nelle motoseghe, è da preferirsi la soluzione rappresentata nella figura 1, dove il prelievo della pressione viene eseguito nel raggio esterno del collettore di aspirazione 2. Questo può avvenire per mezzo di una sonda di pressione integrata nella parete oppure per mezzo di un trasduttore di pressione 6 che è disposto direttamente sul foro 13 di prelievo pressione.

Al fine di accertare esattamente le circostanze per la valutazione successiva delle condizioni di esercizio e di determinare la quantità che deve essere iniettata è inoltre vantaggioso misurare direttamente in questa zona anche la temperatura dell'aria aspirata per mezzo di un trasduttore di temperatura 7. Con questi provvedimenti, sulla base della misura dei valori di temperatura e pressione dell'aria aspirata e a seconda di un diagramma delle curve caratteristiche o simili, nel comando di un motore (non rappresentato) è possibile determinare con molta precisione i parametri ottimali per l'iniezione del carburante e servirsene per attivare l'iniettore 8.

Ora, la valutazione dell'andamento della pressione rilevato dal trasduttore di pressione 6 avviene preferibilmente secondo lo schema di valutazione rappresentato nelle figure 2 ovvero 3. Il punto di partenza per la valutazione è costituito in entrambi i casi dalla misura dell'andamento della pressione paspirazione , dalla velocità di rotazione n, dall'angolo di eccitazione αaspirazione, e dall'angolo (opzionale) di sincronizzazione αB/E· Nelle figure la misura dell'andamento della pressione è simbolizzato dalla curva del tempo di una vibrazione smorzata.

Nell'esempio di realizzazione della figura 3 la valutazione segue due percorsi diversi: se la velocità di rotazione n del momento è superiore al minimo nLL (n ≥ nLL) , dall'andamento della pressione Paspirazione si sceglie come finestra di tempo una prima finestra di pressione DF1 e si integra la parte dell'andamento della pressione Paspirazione che si trova in questa finestra di pressione DF1. Il risultato è una pressione di carico pcarico che è una funzione del primo angolo della finestra di pressione αDF1 (Pcarico =

f (αDF1)).

Se il regime di giri del momento è molto basso, in particolare inferiore al mìnimo nL (n ≤ nLL) , dall'andamento della pressione Paspirazione si sceglie come finestra di tempo una seconda finestra di pressione DF2 che si trova nell'onda che si sta smorzando e si integra la parte dell'andamento della pressione paspirazione che si trova in questa finestra di pressione DF2. Il risultato è una pressione dell'aria ambiente paria che è una funzione del secondo angolo della finestra di pressione αDF2 (Paria f (αDF2) ) . Si ottiene così una misurazione molto precisa. Il rilevamento può avvenire in modo prestabilito per mezzo di un contatore 14.

Ora, da entrambi questi valori di pressione, in considerazione della temperatura Tl dell'aria aspirata e della temperatura T2 del motore, mediante una funzione di carico L è possibile rilevare le condizioni di carico sulla base delle quali è possibile estrarre da una memoria 15 dei valori caratteristici il momento ai in cui deve iniziare l'iniezione del carburante e la durata Tt dell'iniezione e impiegarli per attivare l'iniettore 8. La zona ottimale per le finestre delle varie velocità di rotazione viene determinata in modo sperimentale e lo stesso dicasi per un fattore di correzione K nella funzione di carico L il quale funge da coefficiente di portata che caratterizza il tratto di aspirazione percorso nel motore (uguale per ogni tipo di motore). Il coefficiente di portata K viene rilevato facendo una media delle posizioni della valvola a farfalla.

Nell'esempio di realizzazione della figura 3 si effettua il rilevamento della pressione dell'aria ambiente paria a ogni regime di giri, essendo che al superamento del valore segnato dal contatore 14 l'onda della pressione viene valutata in base alle finestre di pressione DF1 ovvero DF2. La precisione della situazione ambientale in questo caso non è elevata come in quello della figura 2, ma è comunque sufficiente per un funzionamento sicuro del motore.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per determinare la quantità di carburante che deve essere iniettata in un motore alternativo a combustione interna a due tempi (10) misurando la corrente delle masse d'aria che il motore alternativo a combustione interna a due tempi (10) aspira tramite un tratto di aspirazione (3) con un filtro aria (1) lato ingresso e una valvola a farfalla (12) lato uscita, caratterizzato dal fatto che in ogni ciclo di lavoro viene misurata la pressione assoluta nel tratto di aspirazione (3) che si trova tra il filtro aria (1) e la valvola a farfalla (12), che in base alla misura dell'andamento non stazionario della pressione (Paspirazione) si sceglie una prima finestra di tempo di pressione (DFl) e, mediante integrazione della parte dell'andamento della pressione (Paspirazione) che si trova nella prima finestra di pressione (DFl), si rileva una pressione di carico (Pcarico) e che dalla pressione di carico (Pcarico) rilevata, in considerazione della pressione dell'aria ambiente (paria), si determinano l'inizio (αi) dell'iniezione e la durata (Ti) dell'iniezione.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che per determinare l'inizio (αi) dell'iniezione e la durata (Ti) dell'iniezione, dalla pressione di carico (pcarico) rilevata si derivano, per mezzo di una funzione di carico (L), le rispettive condizioni di carico e, sulla base di queste condizioni di carico, si estraggono da una memoria (15) dei valori caratteristici i valori necessari per l'inizio (αi) dell'iniezione e la durata (Ti) dell'iniezione.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che, derivando le condizioni di carico, si considerano anche la temperatura dell'aria aspirata (Tl) e la temperatura del motore (T2).
4. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che per determinare la pressione dell'aria ambiente (Paria) in base alla misura dell'andamento non stazionario della pressione (paspirazione) si sceglie una seconda finestra di tempo della pressione (DF2) e, integrando l'andamento della pressione (Paspirazione) nella seconda finestra di pressione (DF2), si rileva la pressione dell'aria ambiente (paria)·
5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la determinazione della pressione dell'aria ambiente (Paria) avviene a regimi (n) molto bassi, preferibilmente al minimo.
6. Procedimento secondo una delle rivendicazioni 4 e 5, caratterizzato dal fatto che la determinazione della pressione dell'aria ambiente (paria) avviene in modo prestabilito per mezzo di un contatore (14).