ITUB20152628A1 - METHOD FOR COLD START-UP OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE POWERED BY A FUEL MIXTURE CONTAINING ETHANOL - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
"METODO PER L'AVVIAMENTO A FREDDO DI UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA ALIMENTATO CON UNA MISCELA DI COMBUSTIBILE CONTENENTE ETANOLO" "METHOD FOR COLD STARTING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE POWERED WITH A FUEL MIXTURE CONTAINING ETHANOL"
SETTORE DELLA TECNICA TECHNIQUE SECTOR
La presente invenzione è relativa ad un metodo per l'avviamento a freddo di un motore a combustione interna alimentato con una miscela di combustibile contenente etanolo, The present invention relates to a method for cold starting an internal combustion engine fed with a fuel mixture containing ethanol,
ARTE ANTERIORE ANTERIOR ART
Tipicamente, i motori a combustione interna di un motoveicolo quali, ad esempio, i motori monocilindrico a quattro tempi comprendono un iniettore che inietta il combustibile direttamente nel rispettivo cilindro. Il cilindro a sua volta alloggia un pistone meccanicamente collegato ad un albero motore per trasmettere all'albero motore stesso la forza generata dalla combustione all'interno del cilindro. Typically, the internal combustion engines of a motor vehicle such as, for example, single-cylinder four-stroke engines comprise an injector which injects the fuel directly into the respective cylinder. The cylinder in turn houses a piston mechanically connected to a crankshaft to transmit the force generated by combustion inside the cylinder to the crankshaft itself.
Il cilindro è collegato tramite una rispettiva valvola di aspirazione ad un condotto di adduzione all'interno del quale fluisce un fluido comburente che percorre un collettore di aspirazione e ad un condotto di scarico tramite una rispettiva valvola di scarico. Il condotto di adduzione riceve un flusso di aria fresca proveniente dall'ambiente esterno regolato da un organo di controllo che varia la sezione di passaggio del condotto di adduzione . The cylinder is connected by means of a respective intake valve to an adduction duct inside which a combustive fluid flows which passes through an intake manifold and to an exhaust duct via a respective exhaust valve. The supply duct receives a flow of fresh air coming from the external environment regulated by a control member which varies the passage section of the supply duct.
L'iniettore è collegato ad un circuito di approvvigionamento del combustibile che prevede una pompa di alimentazione che pesca il combustibile da un serbatoio e lo alimenta in pressione all'iniettore attraverso un canale di alimentazione . The injector is connected to a fuel supply circuit which provides a feed pump which draws the fuel from a tank and feeds it under pressure to the injector through a feed channel.
E' importante evidenziare che il combustibile in uso può essere una qualsiasi miscela con un elevato contenuto di etanolo. Nel caso in cui il combustibile in uso nel motore a combustione interna sia una miscela comunemente indicata con E85 (miscela contenente 85% di etanolo e benzina) oppure E10Q (etanolo puro), l'avviamento a freddo del motore a combustione interna è problematico perché 1'etanolo, a differenza della benzina, è contraddistinto da una curva di vaporizzazione molto ripida. In altre parole, la frazione di vapore dell'etanolo varia rapidamente da un valore molto basso a un valore molto alto in corrispondenza di una definita temperatura di vaporizzazione, funzione della pressione del fluido comburente. La benzina, al contrario ha una curva di vaporizzazione assai meno ripida. Per un determinato valore della pressione del fluido comburente, il range di valori di temperatura a cui vaporizza 1'etanolo è piuttosto ridotto e solitamente tali valori di temperatura sono elevati (e comunque maggiori dei valori di temperatura a cui vaporizza la benzina, a parità di valore della pressione del fluido comburente). It is important to point out that the fuel in use can be any mixture with a high content of ethanol. In the event that the fuel used in the internal combustion engine is a mixture commonly referred to as E85 (mixture containing 85% ethanol and gasoline) or E10Q (pure ethanol), cold starting of the internal combustion engine is problematic because Unlike gasoline, ethanol has a very steep vaporization curve. In other words, the vapor fraction of ethanol varies rapidly from a very low value to a very high value at a defined vaporization temperature, a function of the pressure of the oxidizing fluid. Petrol, on the other hand, has a much less steep vaporization curve. For a given value of the pressure of the combustion fluid, the range of temperature values at which ethanol vaporizes is rather small and usually these temperature values are high (and in any case higher than the temperature values at which the gasoline vaporizes, with the same pressure value of the combustion fluid).
Nel caso in cui la temperatura della miscela con un elevato contenuto di etanolo sia molto bassa (cosiddetto avviamento a freddo), può quindi verificarsi che tale miscela con un elevato contenuto di etanolo non vaporizzi nel fluido comburente, rimanendo allo stato liquido e impedendo la combustione all'interno del cilindro. In the event that the temperature of the mixture with a high content of ethanol is very low (so-called cold start), it may therefore occur that this mixture with a high content of ethanol does not vaporize in the combustive fluid, remaining in the liquid state and preventing combustion. inside the cylinder.
Per porre rimedio a questo problema tecnico, sono stati proposti dei motori a combustione interna provvisti di un circuito dedicato di alimentazione di benzina da utilizzare solo per gli avviamenti a freddo. L'iniettore è collegato al circuito dedicato di approvvigionamento della benzina che prevede una pompa di alimentazione che pesca il combustibile da un serbatoio di dimensioni ridotte e lo alimenta in pressione all'iniettore attraverso un rispettivo canale di alimentazione. Pur consentendo la combustione all'interno del cilindro anche nel caso in cui la temperatura della miscela con un elevato contenuto di etanolo sia molto bassa, tali soluzioni sono però economicamente svantaggiose e ingombranti, To remedy this technical problem, internal combustion engines have been proposed equipped with a dedicated petrol supply circuit to be used only for cold starts. The injector is connected to the dedicated petrol supply circuit which provides a feed pump that draws the fuel from a small tank and feeds it under pressure to the injector through a respective feed channel. While allowing combustion inside the cylinder even if the temperature of the mixture with a high ethanol content is very low, these solutions are however economically disadvantageous and bulky,
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION
Scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire un metodo per 1'avviamento a freddo di un motore a combustione interna alimentato con una miscela di combustibile contenente etanolo che sia privo degli inconvenienti dello stato dell'arte e che sia, al contempo, di facile ed economica implementazione. The object of the present invention is therefore to provide a method for cold starting an internal combustion engine fed with a fuel mixture containing ethanol which is free from the drawbacks of the state of the art and which is, at the same time, easy and economical implementation.
In accordo con la presente invenzione viene fornito un metodo per l'avviamento a freddo di un motore a combustione interna alimentato con una miscela di combustibile contenente etanolo secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate, In accordance with the present invention there is provided a method for cold starting an internal combustion engine fed with a fuel mixture containing ethanol according to what is claimed by the attached claims,
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:
la figura 1 è una vista schematica di un motore a combustione interna alimentato con una miscela di combustibile contenente etanolo; e Figure 1 is a schematic view of an internal combustion engine fueled with a fuel mixture containing ethanol; And
la figura 2 illustra l'andamento della temperatura di vaporizzazione dell'etanolo in funzione della pressione di un fluido comburente. Figure 2 illustrates the trend of the ethanol vaporization temperature as a function of the pressure of a comburent fluid.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL'INVENZIONE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION
Nella figura 1, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un motore a combustione interna di un motoveicolo quale, ad esempio, un motore monocilindrico a quattro tempi. In figure 1, the number 1 indicates as a whole an internal combustion engine of a motor vehicle such as, for example, a single-cylinder four-stroke engine.
Il motore 1 a combustione interna comprende un iniettore 2, preferibilmente elettromagnetico (di tipo noto e non descritto in dettaglio), che inietta il combustibile in un condotto di 6 di adduzione a monte di un cilindro 3. The internal combustion engine 1 comprises an injector 2, preferably electromagnetic (of a known type and not described in detail), which injects the fuel into a supply duct 6 upstream of a cylinder 3.
Il cilindro 3 alloggia un pistone 4 meccanicamente collegato mediante una biella ad un albero 5 motore per trasmettere all'albero 5 motore stesso la forza generata dalla combustione all'interno del cilindro 3, The cylinder 3 houses a piston 4 mechanically connected by means of a connecting rod to a driving shaft 5 to transmit the force generated by combustion inside the cylinder 3 to the driving shaft 5 itself,
Il cilindro 3 è collegato al condotto 6 di adduzione all'interno del quale fluisce un fluido comburente che percorre un collettore 6* di aspirazione del motore 1 a combustione interna tramite una rispettiva valvola 7 di aspirazione e ad un condotto 8 di scarico tramite una rispettiva valvola 9 di scarico. The cylinder 3 is connected to the adduction duct 6 inside which a combustive fluid flows which passes through an intake manifold 6 * of the internal combustion engine 1 through a respective intake valve 7 and to an exhaust duct 8 through a respective drain valve 9.
Il condotto 6 di adduzione riceve il fluido comburente, cioè aria fresca proveniente dall'ambiente esterno, alla pressione Patmesterna di riferimento e alla temperatura Tatmesterna di riferimento. Inoltre il flusso del fluido comburente in ingresso al motore 1 a combustione interna è regolato da un organo 11 di controllo posto a valle di un filtro 10 e che varia la sezione di passaggio del condotto 6 di adduzione. Il collettore 6* di aspirazione è sostanzialmente definito lungo il condotto 6 di adduzione fra la valvola 7 di aspirazione e l'organo 11 di controllo. The supply duct 6 receives the combustion fluid, ie fresh air coming from the external environment, at the reference external pressure and at the reference external temperature. Furthermore, the flow of the combustion fluid entering the internal combustion engine 1 is regulated by a control member 11 located downstream of a filter 10 and which varies the passage section of the supply duct 6. The intake manifold 6 * is substantially defined along the supply duct 6 between the intake valve 7 and the control member 11.
L'organo 11 di controllo comprende un elemento 12 otturatore il quale è alloggiato almeno parzialmente all'interno del condotto 6 di adduzione ed è atto a parzializzare la portata del fluido comburente in funzione della sua posizione all'interno del condotto 6 di adduzione stesso; ed un dispositivo 13 di azionamento atto a spostare l'elemento 12 otturatore per controllare la portata del fluido comburente. The control member 11 comprises an obturator element 12 which is housed at least partially inside the adduction duct 6 and is able to choke the flow rate of the comburent fluid according to its position inside the adduction duct 6 itself; and an actuation device 13 adapted to move the shutter element 12 to control the flow rate of the comburent fluid.
La manopola (non illustrata) dell'acceleratore del motoveicolo è collegata al comando del motore a combustione interna mediante almeno un cavo 14 metallico di tipo Bowden, il quale è inserito all'interno di una estremità dell'elemento 12 otturatore opposta alla estremità parzialmente disposta all'interno del condotto 6 di adduzione ed è spinto da una molla 15 di ritorno verso una posizione di riposo che corrisponde ad una sezione sostanzialmente nulla di passaggio del fluido comburente (aria) al motore 1 a combustione interna attraverso il condotto 6 di adduzione. La manopola dell'acceleratore può ruotare dalla posizione di riposo corrispondente ad una coppia motrice che mantiene il regime minimo ad una posizione di massima apertura corrispondente ad una coppia motrice massima; e viceversa. La molla 15 di ritorno spinge la manopola dell'acceleratore verso la posizione di riposo e quindi il guidatore deve applicare una coppia torcente sulla manopola dell'acceleratore per spostare la manopola dell'acceleratore stessa dalla posizione di riposo. The handle (not shown) of the motor vehicle accelerator is connected to the control of the internal combustion engine by at least one metal cable 14 of the Bowden type, which is inserted inside one end of the shutter element 12 opposite the partially arranged end. inside the adduction duct 6 and is pushed by a return spring 15 towards a rest position which corresponds to a substantially null section for the passage of the comburent fluid (air) to the internal combustion engine 1 through the adduction duct 6. The throttle grip can rotate from the rest position corresponding to a driving torque which maintains the minimum speed to a maximum opening position corresponding to a maximum driving torque; and viceversa. The return spring 15 pushes the throttle grip towards the rest position and therefore the driver must apply a torque to the throttle grip to move the throttle grip from the rest position.
In altre parole, la sezione del condotto 6 di adduzione per il controllo del flusso dell'aria fornita in ingresso al motore 1 a combustione interna può essere variato fra il valore SMIN minimo (che corrisponde alla detta posizione di riposo) ed il valore SMAX massimo; e viceversa. In other words, the section of the adduction duct 6 for controlling the flow of air supplied to the internal combustion engine 1 can be varied between the minimum SMIN value (which corresponds to said rest position) and the maximum SMAX value. ; and viceversa.
L'iniettore 2 è collegato ad un circuito di approvvigionamento del combustibile che prevede una pompa 16 di alimentazione che pesca il combustibile da un serbatoio 17 e lo alimenta in pressione all'iniettore 2 attraverso un canale 18 di alimentazione. The injector 2 is connected to a fuel supply circuit which provides a feed pump 16 which draws the fuel from a tank 17 and feeds it under pressure to the injector 2 through a feed channel 18.
Il condotto 8 di scarico alimenta i gas di scarico prodotti dalla combustione ad un sistema di scarico, il quale emette i gas prodotti dalla combustione nell'atmosfera e comprende normalmente almeno un catalizzatore 19 (eventualmente provvisto di un filtro anti-particolato) . The exhaust duct 8 feeds the exhaust gases produced by combustion to an exhaust system, which emits the gases produced by combustion into the atmosphere and normally comprises at least one catalyst 19 (possibly provided with an anti-particulate filter).
Infine, il motore 1 a combustione interna comprende un motorino di avviamento (non illustrato, di tipo noto e non descritto in dettaglio) che permette la trasformazione dell'energia elettrica scaturita da una batteria nell'energia meccanica necessaria ad avviare il motore 1 a combustione interna e che consente durante la fase di avviamento di raggiungere un numero minimo di giri (rpm). Il motorino di avviamento è composto da un motore elettrico, attivato elettricamente dalla chiave di accensione ed un elettromagnete che collega il motorino di avviamento alla batteria. Il motorino di avviamento ha la caratteristica di avere moltissima coppia in fase di spunto a scapito di una quantità di corrente assorbita molto elevata. Finally, the internal combustion engine 1 comprises a starter motor (not illustrated, of a known type and not described in detail) which allows the transformation of the electrical energy generated by a battery into the mechanical energy necessary to start the combustion engine 1 internal and that allows during the starting phase to reach a minimum number of revolutions (rpm). The starter motor consists of an electric motor, electrically activated by the ignition key and an electromagnet that connects the starter motor to the battery. The starter motor has the characteristic of having a lot of torque in the starting phase at the expense of a very high amount of absorbed current.
Il motore 1 a combustione interna comprende una unità 20 di controllo, la quale sovraintende al funzionamento del motore 1 a combustione interna ed è realizzata per comandare, in particolare, l'iniettore 2 e il dispositivo 13 di azionamento. The internal combustion engine 1 comprises a control unit 20, which supervises the operation of the internal combustion engine 1 and is designed to control, in particular, the injector 2 and the actuation device 13.
E' importante evidenziare che il combustibile in uso può essere una qualsiasi miscela con un elevato contenuto di etanolo, oppure come combustibile può essere utilizzato etanolo puro. In particolare, può essere impiegata ad esempio una miscela comunemente indicata con E85 (miscela contenente 85% di etanolo e benzina) oppure E100 (etanolo puro) . La figura 2 illustra in dettaglio la curva di vaporizzazione dell'etanolo in funzione della pressione Patmesterna di riferimento, cioè della pressione Patmdel fluido comburente, espressa in bar. It is important to underline that the fuel in use can be any mixture with a high content of ethanol, or pure ethanol can be used as fuel. In particular, for example, a mixture commonly indicated with E85 (mixture containing 85% of ethanol and gasoline) or E100 (pure ethanol) can be used. Figure 2 illustrates in detail the ethanol vaporization curve as a function of the reference external pressure Patm, ie the pressure Patm of the comburent fluid, expressed in bar.
La figura 2 illustra in dettaglio la curva di vaporizzazione dell'etanolo in funzione della pressione Patmdel fluido comburente in ingresso al cilindro 3 e consente di verificare come la temperatura di vaporizzazione dell' etanolo sia estremamente sensibile alle variazioni della pressione Patmdel fluido comburente. Per un determinato valore della pressione Patmdel fluido comburente, il range di valori di temperatura a cui vaporizza 1'etanolo è molto ridotto. Esiste sostanzialmente una temperatura definita al di sotto della quale 1'etanolo si presenta in fase liquida e al di sopra della quale, invece, si presenta solo allo stato di vapore per un determinato valore della pressione Patmdel fluido comburente . Figure 2 illustrates in detail the ethanol vaporization curve as a function of the pressure Patm of the combustion fluid entering the cylinder 3 and allows to verify how the vaporization temperature of the ethanol is extremely sensitive to variations in the pressure Patm of the combustion fluid. For a given pressure value Patm of the comburent fluid, the range of temperature values at which the ethanol vaporizes is very small. There is substantially a defined temperature below which ethanol occurs in the liquid phase and above which, on the other hand, it occurs only in the vapor state for a determined value of the pressure Patm of the comburent fluid.
Viene di seguito descritta la strategia che è implementata dalla unità 20 di controllo per l'avviamento a freddo del motore 1 a combustione interna alimentato con una miscela di combustibile contenente etanolo. La mancata vaporizzazione della miscela di combustibile contenente etanolo, in caso di avviamento a freddo, dipende sia dalla temperatura T della detta miscela di combustibile contenente etanolo (inferiore al range di valori della temperatura di vaporizzazione per und determinato valore di pressione Patmdel fluido comburente) sia dalla pressione Patmdel fluido comburente. The strategy implemented by the control unit 20 for cold starting of the internal combustion engine 1 fed with a fuel mixture containing ethanol is described below. The lack of vaporization of the fuel mixture containing ethanol, in the event of a cold start, depends both on the temperature T of the said fuel mixture containing ethanol (lower than the range of values of the vaporization temperature for a given pressure value Patm of the combustion fluid) and by the pressure Patm of the combustion fluid.
La suddetta strategia prevede, in prima battuta, di intervenire sul valore di pressione Patmdel fluido comburente che viene introdotto nel collettore 6* di aspirazione riducendo la pressione all'interno del detto collettore 6* di aspirazione a valori di pressione che richiedano minori temperature di vaporizzazione per consentire la vaporizzazione dell' etanolo contenuto nella miscela di combustibile contenente etanolo (secondo quanto illustrato nella figura 2). In seconda battuta, è possibile intervenire anche sulla temperatura T della detta miscela di combustibile contenente etanolo, in particolare aumentando la temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo e, di conseguenza, aumentando il valore di pressione Patmdel fluido comburente necessario per consentire la vaporizzazione dell' etanolo contenuto nella miscela di combustibile contenente etanolo (secondo quanto illustrato nella figura 2). The aforementioned strategy provides, in the first instance, to intervene on the pressure value Patm of the comburent fluid which is introduced into the intake manifold 6 * by reducing the pressure inside said intake manifold 6 * to pressure values that require lower vaporization temperatures. to allow vaporization of the ethanol contained in the fuel mixture containing ethanol (as illustrated in Figure 2). Secondly, it is also possible to intervene on the temperature T of the said fuel mixture containing ethanol, in particular by increasing the temperature T of the fuel mixture containing ethanol and, consequently, increasing the pressure value Patm of the comburent fluid necessary to allow the vaporization of the ethanol contained in the fuel mixture containing ethanol (as shown in Figure 2).
La strategia che è implementata dalla unità 20 di controllo prevede innanzitutto di riconoscere quando viene inserita la chiave di accensione che attiva elettricamente il motorino di avviamento. The strategy implemented by the control unit 20 provides first of all to recognize when the ignition key is inserted which electrically activates the starter motor.
Secondo una preferita variante, la strategia che è implementata dalla unità 20 di controllo viene preferibilmente attuata a seguito del riconoscimento di un avvenuto rifornimento di combustibile contenente etanolo. According to a preferred variant, the strategy which is implemented by the control unit 20 is preferably implemented following the recognition of a refueling of fuel containing ethanol.
Nel momento in cui viene riconosciuto l'inizio di una fase di avviamento, 1' unità 20 di controllo è predisposta per determinare (attraverso rilevazioni oppure stime) mediante opportuni sensori il valore di temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo raccolta nel serbatoio 17 e, almeno parzialmente, nell'iniettore 2 e per rilevare il valore della pressione Patmdel fluido comburente. Secondo una preferita variante, viene rilevata la temperatura del liquido di raffreddamento che è correlato alla temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo raccolta nel serbatoio 17. All'interno della unità 20 di controllo sono memorizzate delle mappe che consentono di riconoscere, in funzione del valore di temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo raccolta nel serbatoio 17 e del valore della pressione Patmdel fluido comburente, se si tratti di un avviamento a freddo del motore a combustone interna. In altre parole, tali mappe consentono di determinare se la temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo è sufficiente o meno per consentire la vaporizzazione dell'etanolo in funzione della pressione Patmdel fluido comburente. When the start of a start-up phase is recognized, the control unit 20 is set up to determine (through measurements or estimates) by means of suitable sensors the temperature value T of the fuel mixture containing ethanol collected in the tank 17 and , at least partially, in the injector 2 and to detect the pressure value Patm of the comburent fluid. According to a preferred variant, the temperature of the coolant which is correlated to the temperature T of the fuel mixture containing ethanol collected in the tank 17 is detected. Maps are stored inside the control unit 20 which make it possible to recognize, as a function of the temperature value T of the fuel mixture containing ethanol collected in the tank 17 and the pressure value Patm of the combustion fluid, in the case of a cold start of the internal combustion engine. In other words, these maps make it possible to determine whether the temperature T of the fuel mixture containing ethanol is sufficient or not to allow the vaporization of the ethanol as a function of the pressure Patm of the comburent fluid.
Nel caso in cui la temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo raccolta nel serbatoio 17 e, almeno parzialmente, nell'iniettore 2 sia sufficiente a consentire la vaporizzazione dell' etanolo in funzione del valore della pressione Patmdel fluido comburente, non è necessario implementare alcuna strategia atta a consentire 1'avviamento critico a freddo del motore 1 a combustione interna . If the temperature T of the fuel mixture containing ethanol collected in the tank 17 and, at least partially, in the injector 2 is sufficient to allow the vaporization of the ethanol as a function of the pressure value Patm of the comburent fluid, it is not necessary to implement any strategy designed to allow critical cold starting of the internal combustion engine 1.
Nel caso in cui la temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo raccolta nel serbatoio 17 e, almeno parzialmente, nell' iniettore 2 non sia invece sufficiente a consentire la vaporizzazione dell'etanolo in funzione del valore della pressione Patmdel fluido comburente, l'unità 20 di controllo è configurata per attuare una strategia atta a consentire 1'avviamento critico a freddo del motore 1 a combustione interna. If the temperature T of the fuel mixture containing ethanol collected in the tank 17 and, at least partially, in the injector 2 is not sufficient to allow the vaporization of the ethanol as a function of the pressure value Patm of the combustion fluid, the unit Control 20 is configured to implement a strategy suitable for allowing the critical cold start of the internal combustion engine 1.
Secondo una prima variante, il motore 1 a combustione interna è provvisto di un elemento depressore che viene comandato dalla unità 20 di controllo. Nel momento in cui l'unità 20 di controllo riconosce che la temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo non è sufficiente per consentire la vaporizzazione dell'etanolo in funzione del valore della pressione Patmdel fluido comburente, l'unità 20 di controllo pilota l'elemento depressore che realizza una depressione nel collettore 6* di aspirazione; il valore di pressione Patmdel fluido comburente all'interno del collettore 6* di aspirazione viene ridotto ad un valore che consenta di vaporizzare 1'etanolo contenuto nella miscela di combustibile contenente etanolo. In altre parole, l'unità 20 di controllo pilota l'elemento depressore per ridurre la pressione all'interno del collettore 6* di aspirazione ad un valore che è funzione della temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo e che consente di vaporizzare 1'etanolo contenuto in tale miscela di combustibile contenente etanolo. L'azione dell'elemento depressore si somma alla azione del motorino di avviamento che, durante il trascinamento del motore 1 a combustione interna e in assenza di iniezione di combustibile contenente etanolo all'interno del cilindro 3, concorre a realizzare una depressione nel collettore 6* di aspirazione. According to a first variant, the internal combustion engine 1 is provided with a depressor element which is controlled by the control unit 20. When the control unit 20 recognizes that the temperature T of the fuel mixture containing ethanol is not sufficient to allow the vaporization of the ethanol as a function of the pressure value Patm of the comburent fluid, the control unit 20 drives the depressor element which creates a depression in the intake manifold 6 *; the pressure value Patm of the comburent fluid inside the intake manifold 6 * is reduced to a value which allows the ethanol contained in the fuel mixture containing ethanol to be vaporized. In other words, the control unit 20 drives the depressor element to reduce the pressure inside the intake manifold 6 * to a value which is a function of the temperature T of the fuel mixture containing ethanol and which allows vaporization of the ethanol-containing fuel mixture. ethanol contained in such ethanol-containing fuel mixture. The action of the depressor element is added to the action of the starter motor which, during the dragging of the internal combustion engine 1 and in the absence of injection of fuel containing ethanol inside the cylinder 3, contributes to creating a vacuum in the manifold 6 * suction.
Secondo una possibile variante, in assenza dell'elemento depressore, il solo motorino di avviamento, durante il trascinamento del motore 1 a combustione interna e in assenza di iniezione di combustibile contenente etanolo all'interno del cilindro 3, realizza una depressione nel collettore 6* di aspirazione. According to a possible variant, in the absence of the depressor element, the starter motor alone, while driving the internal combustion engine 1 and in the absence of injection of fuel containing ethanol inside the cylinder 3, creates a depression in the manifold 6 * suction.
In alternativa oppure in combinazione alla prima variante fin qui descritta, nel momento in cui l'unità 20 di controllo riconosce che la temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo non è sufficiente per consentire la vaporizzazione dell<7>etanolo in funzione del valore della pressione Patmdel fluido comburente, l'unità 20 di controllo è configurata per segnalare al pilota del motoveicolo mediante 1'accensione di una spia sul cruscotto che è stata messa in atto una strategia apposita per gestire l'avviamento critico a freddo del motore 1 a combustione interna. Alternatively or in combination with the first variant described so far, when the control unit 20 recognizes that the temperature T of the fuel mixture containing ethanol is not sufficient to allow the vaporization of the ethanol as a function of the value of the Patm pressure of the combustion fluid, the control unit 20 is configured to signal to the motor vehicle rider by means of the lighting of a warning light on the dashboard that a specific strategy has been implemented to manage the critical cold start of the combustion engine 1 internal.
Per tutto il tempo in cui resta accesa la spia sul cruscotto che segnala l'attuazione della strategia per gestire l'avviamento critico a freddo del motore 1 a combustione interna, il guidatore deve evitare di intervenire sulla manopola dell' acceleratore ruotandola dalla posizione di riposo corrispondente ad una coppia motrice che mantiene il regime minimo (e che corrisponde ad una sezione decisamente ridotta di passaggio del fluido comburente al motore a combustione interna attraverso il condotto 6 di adduzione) alla posizione di massima apertura corrispondente ad una coppia motrice massima. In questo modo, la sezione del condotto 6 di adduzione per il controllo del fluido comburente fornito in ingresso al motore 1 a combustione interna viene mantenuto al valore SMINminimo per favorire la creazione della depressione all'interno del collettore 6* di aspirazione. For as long as the warning light on the dashboard, which signals the implementation of the strategy to manage the critical cold start of the internal combustion engine 1, remains on, the driver must avoid intervening on the throttle grip by turning it from the rest position. corresponding to a driving torque which maintains the minimum speed (and which corresponds to a decidedly reduced section of passage of the combustion fluid to the internal combustion engine through the adduction duct 6) to the position of maximum opening corresponding to a maximum driving torque. In this way, the section of the adduction duct 6 for controlling the comburent fluid supplied to the internal combustion engine 1 is kept at the minimum value SMIN to favor the creation of the vacuum inside the intake manifold 6 *.
Secondo una preferita variante, nel momento in cui l'unità 20 di controllo riconosce che la temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo non è sufficiente per consentire la vaporizzazione dell'etanolo in funzione del valore della pressione Patmdel fluido comburente, l'unità 20 di controllo è configurata per comandare l'iniettore 2 in modo da realizzare l'iniezione di combustibile contenente etanolo all'interno del cilindro 3 in un istante del ciclo di combustione che consente di massimizzare la depressione realizzata nel collettore 6* di aspirazione sfruttando la risonanza delle onde di pressione nel detto collettore 6 di aspirazione. According to a preferred variant, when the control unit 20 recognizes that the temperature T of the fuel mixture containing ethanol is not sufficient to allow the vaporization of the ethanol as a function of the pressure value Patm of the comburent fluid, the unit 20 control unit is configured to control the injector 2 so as to effect the injection of fuel containing ethanol inside the cylinder 3 at an instant of the combustion cycle which allows to maximize the depression created in the intake manifold 6 * by exploiting the resonance of the pressure waves in said intake manifold 6.
Secondo una ulteriore variante, il motore 1 a combustione interna è provvisto di un dispositivo 21 riscaldatore del combustibile contenente etanolo posto lungo il circuito di approvvigionamento del combustibile contenente etanolo, in particolare lungo il canale 18 di alimentazione, a valle della pompa 16 di alimentazione e a immediatamente a monte dell'iniettore 2, According to a further variant, the internal combustion engine 1 is provided with a device 21 for heating the fuel containing ethanol placed along the supply circuit for the fuel containing ethanol, in particular along the supply channel 18, downstream of the supply pump 16 and at immediately upstream of injector 2,
Nel momento in cui l'unità 20 di controllo riconosce che la temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo non è sufficiente per consentire la vaporizzazione dell' etanolo in funzione del valore della pressione Patmdel fluido comburente, l'unità 20 di controllo è configurata per pilotare il dispositivo 21 riscaldatore in modo da aumentare la temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo. In questo caso, l'azione del dispositivo 21 riscaldatore si somma alla azione dell'elemento depressore e del motorino di avviamento che, durante la fase di avviamento a freddo (o critica) del motore 1 a combustione interna e in assenza di iniezione di combustibile contenente etanolo all' interno del cilindro 3 realizzano una depressione nel collettore 6* di aspirazione. In particolare, l'unità 20 di controllo pilota il dispositivo 21 riscaldatore per incrementare la temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo ad un valore che è funzione della pressione Patmambiente del fluido comburente e della depressione all' interno del collettore 6* di aspirazione e che consente di vaporizzare 1'etanolo contenuto in tale miscela di combustibile contenente etanolo. In questo caso, l'unità 20 di controllo è predisposta per ottimizzare il compromesso fra incremento della temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo e riduzione della pressione Patmdel fluido comburente. When the control unit 20 recognizes that the temperature T of the fuel mixture containing ethanol is not sufficient to allow the vaporization of the ethanol as a function of the pressure value Patm of the comburent fluid, the control unit 20 is configured for control the heater device 21 so as to increase the temperature T of the fuel mixture containing ethanol. In this case, the action of the heater device 21 is added to the action of the depressor element and the starter motor which, during the cold (or critical) starting phase of the internal combustion engine 1 and in the absence of fuel injection containing ethanol inside the cylinder 3 create a depression in the intake manifold 6 *. In particular, the control unit 20 drives the heater device 21 to increase the temperature T of the fuel mixture containing ethanol to a value which is a function of the ambient pressure of the combustion fluid and of the depression inside the intake manifold 6 * and which allows the ethanol contained in such ethanol-containing fuel mixture to be vaporized. In this case, the control unit 20 is arranged to optimize the compromise between increasing the temperature T of the fuel mixture containing ethanol and reducing the pressure Patm of the comburent fluid.
Secondo una preferita variante, nel momento in cui l'unità 20 di controllo riconosce che la temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo non è sufficiente per consentire la vaporizzazione dell'etanolo in funzione del valore della pressione Patm del fluido comburente, 1'unità 20 di controllo è configurata per comandare 1'iniettore 2 con impulsi di corrente di durata inferiore al tempo minimo di iniezione in modo da aumentare la temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo che è contenuta nell'iniettore 2 in assenza di iniezione di combustibile contenente etanolo. Il tempo minimo di iniezione corrisponde all'intervallo di tempo di durata massima in cui un otturatore dell'iniettore 2 viene spostato da una posizione di chiusura verso una posizione di apertura di una valvola dell'iniettore 2 e successivamente di nuovo verso la posizione di chiusura della detta valvola dell'iniettore 2 in assenza di iniezione di combustibile contenente etanolo. According to a preferred variant, when the control unit 20 recognizes that the temperature T of the fuel mixture containing ethanol is not sufficient to allow the vaporization of the ethanol as a function of the pressure value Patm of the comburent fluid, the unit 20 is configured to control injector 2 with current pulses of shorter duration than the minimum injection time in order to increase the temperature T of the fuel mixture containing ethanol which is contained in the injector 2 in the absence of fuel injection containing ethanol. The minimum injection time corresponds to the maximum duration time interval in which an injector 2 shutter is moved from a closed position to an open position of an injector 2 valve and then back to the closed position of said injector valve 2 in the absence of injection of fuel containing ethanol.
Alimentando 1'iniettore 2 con degli impulsi di durata inferiore al tempo minimo di iniezione, è impedita 1'alimentazione di combustibile contenente etanolo all'interno del cilindro 3 ma viene generata una potenza termica per effetto Joule sufficiente ad aumentare la temperatura dell'iniettore 2 e la temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo dell'iniettore 2. Anche in questo caso, il pilotaggio dell'iniettore 2 per aumentare la temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo si somma alla azione dell'elemento depressore e del motorino di avviamento che, durante la fase di avviamento a freddo (o critica) del motore 1 a combustione interna e in assenza di iniezione di combustibile contenente etanolo all'interno del cilindro 3 realizzano una depressione nel collettore 6* di aspirazione. In questo caso, l'unità 20 di controllo è predisposta per ottimizzare il compromesso fra incremento della temperatura T della miscela di combustibile contenente etanolo e riduzione della pressione Patmambiente del fluido comburente. By supplying the injector 2 with pulses having a duration shorter than the minimum injection time, the feeding of fuel containing ethanol into the cylinder 3 is prevented but a thermal power is generated due to the Joule effect sufficient to increase the temperature of the injector 2 and the temperature T of the fuel mixture containing ethanol of the injector 2. Also in this case, the driving of the injector 2 to increase the temperature T of the fuel mixture containing ethanol is added to the action of the depressor element and the starter motor which, during the cold (or critical) starting phase of the internal combustion engine 1 and in the absence of injection of fuel containing ethanol inside the cylinder 3, create a vacuum in the intake manifold 6 *. In this case, the control unit 20 is arranged to optimize the compromise between increasing the temperature T of the fuel mixture containing ethanol and reducing the ambient pressure of the combustion fluid.
Il sopra descritto metodo per l'avviamento a freddo del motore 1 a combustione interna alimentato con una miscela di combustibile contenente etanolo può trovare vantaggiosa applicazione in un qualsiasi motore 1 a combustione interna, ad esempio anche per applicazioni su autoveicoli . The above described method for cold starting the internal combustion engine 1 fed with a fuel mixture containing ethanol can find advantageous application in any internal combustion engine 1, for example also for applications on motor vehicles.
Il sopra descritto metodo per l'avviamento a freddo del motore 1 a combustione interna alimentato con una miscela di combustibile contenente etanolo presenta numerosi vantaggi. The method described above for cold starting the internal combustion engine 1 fed with a fuel mixture containing ethanol has numerous advantages.
In particolare, la strategia descritta nella trattazione che precede è di semplice ed economica implementazione in una unità 20 di controllo di un motore 1 a combustione interna in quanto richiede una ridotta modifica fisica (e cioè, tutt'al più l'inserimento dell'elemento depressore), presenta un ingombro ridotto ed impegna una modesta capacità di calcolo della unità 20 di controllo. In particular, the strategy described in the preceding discussion is simple and economical to implement in a control unit 20 of an internal combustion engine 1 since it requires a reduced physical modification (i.e., at most, the insertion of the element depressor), has a reduced size and requires a modest calculation capacity of the control unit 20.
Inoltre, il sopra descritto metodo per 1'avviamento a freddo di un motore 1 a combustione interna alimentato con una miscela di combustibile contenente etanolo non prevede 1'inserimento di elementi che richiedano molta potenza per il loro funzionamento (come ad esempio un sistema elettrico dedicato di riscaldamento del combustibile contenente etanolo). Furthermore, the method described above for cold starting an internal combustion engine 1 fed with a fuel mixture containing ethanol does not require the insertion of elements that require a lot of power for their operation (such as a dedicated electrical system heating of fuel containing ethanol).
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