ITTO20000045A1 - Metodo di valutazione della funzionalita' di un impianto di iniezionea collettore comune di un motore a combustione interna. - Google Patents
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Description
D E S C R I Z IO N E
La presente invenzione è relativa ad un metodo di valutazione della funzionalità di un impianto di iniezione a collettore comune di un motore a combustione interna.
Come è noto, fra i vari problemi che possono verificarsi negli impianti di iniezione a collettore comune, quelli più rilevanti e pericolosi sono il verificarsi di perdite nel circùito ad alta pressione che causano la fuoriuscita di combustibile sotto forma di spray finemente polverizzato ed il bloccaggio di uno o più iniettori in posizione di apertura.
Infatti, la presenza di una perdita di combustibile ad alta pressione può innescare un principio di incendio qualora il combustibile polverizzato colpisca superfici particolarmente calde del motore, mentre la presenza diun iniettore bloccato aperto provoca un continuo afflusso di combustibile ai cilindri e dà origine, oltre che ad un eccessivo consumo di combustibile, a combustioni anomale caratterizzate dalla presenza di picchi di pressione e dal· sensibile aumento della temperatura all'interno dei cilindri.
Tali fenomeni sono difficilmente sopportabili dal motore per lungo tempo e quindi possono causare seri danneggiamenti del motore stesso, come, ad esempio, danneggiamenti della biella, del pistone o del polverizzatore degli iniettori, e possono pregiudicare immediatamente la funzionalità del veicolo nonché la sua sicurezza .
Negli impianti di iniezione a collettore comune possono anche verificarsi perdite di combustibile nel circuito a bassa pressione, ad esempio causate da piccole crepe nei condotti a bassa pressione oppure da anomalie di parti del circuito a bassa pressione stesso. Tali perdite risultano però meno gravi rispetto a quelle dovute alla presenza di un iniettore bloccato aperto o di combustibile polverizzato in quanto non pregiudicano immediatamente la funzionalità del motore e la sicurezza del veicolo; in questi casi, infatti, il veicolo potrebbe ancora essere utilizzato, almeno per raggiungere un'officina riparazioni.
Per evitare tali pericolosi problemi, sono state in passato proposte unità di diagnosi aventi lo scopo di rilevare la presenza di eventuali situazioni pericolose ed intervenire sull'impianto di iniezione bloccando immediatamente l'alimentazione di combustibile agli iniettori e causando così l'arresto immediato del motore.
Le unità di diagnosi note, però, non erano in grado di discriminare una perdita di combustibile nel circuito ad alta pressione dovuta per esempio ad un iniettore bloccato aperto da una perdita nel circuito a bassa pressione dovuta ad una generica anomalia nel circuito a bassa pressione e pertanto, anche in caso di anomalie non pericolose e gravi presenti nel circuito a bassa pressione, le unità di diagnosi note intervenivano per causare l'arresto immediato del veicolo, dando origine così ad un disagio per il guidatore eccessivo rispetto ad una situazione non immediatamente pericolosa.
Sono state quindi recentemente proposte unità di diagnosi in grado di discriminare una perdita di combustibile nell'impianto di iniezione dovuta ad un iniettore bloccato aperto da una perdita dovuta ad una generica anomalia nell'impianto di iniezione.
Nella domanda di brevetto europeo EP-0785358 a nome della richiedente è ad esempio descritta una unità di diagnosi in grado di determinare una condizione di iniettore bloccato aperto utilizzando, fra l'altro, un segnale accelerometrico correlato all'intensità di vibrazioni presenti sul motore e generato da un sensore accelerometrico disposto sul basamento del motore. In particolare, l'unità di diagnosi determina una condizione di iniettore bloccato aperto confrontando l'ampiezza del segnale accelerometrico con un primo valore di riferimento ed il valore di angolo motore in cui 'l'ampiezza del segnale accelerometrico supera il primo valore di riferimento con un secondo valore di riferimento e determinando una situazione di iniettore bloccato aperto in funzione dell'esito dei suddetti confronti .
Nella domanda di brevetto europeo EP-0786593 a nome della richiedente è invece descritta una struttura di contenimento e di raccolta di combustibile in grado di determinare una condizione di perdita di combustibile dai condotti di alimentazione del combustibile agli iniettori. In particolare, la struttura comprende una pluralità di manicotti di materiale elastomerico circondanti i condotti di alimentazione degli iniettori ed aventi lo scopo di contenere eventuale combustibile fuoriuscente dai condotti stessi, un collettore di raccolta collegato ai manicotti ed atto a raccogliere il combustibile eventualmente fuoriuscito dai condotti e convogliato nel collettore di raccolta stesso dai manicotti, un sensore di liquido disposto al di sotto del collettore di raccolta ed atto a generare un segnale di perdita indicativo della presenza di combustibile all’interno di detto collettore di raccolta, ed un circuito di allarme collegato al sensore di liquido e atto a generare un segnale di allarme quando nel collettore di uscita vi è presenza di combustibile.
Entrambe le soluzioni sopra descritte, pur risultando particolarmente vantaggiose sotto molti punti di vista, in particolare per quanto riguarda l'efficacia di rilevamento delle summenzionate condizioni di perdita di combustibile, presentano tuttavia un inconveniente che 'non ne permette un adeguato sfruttamento di tutti i vantaggi .
In particolare, la determinazione delle condizioni di perdita di combustibile dovute ad un iniettore bloccato aperto o ad una perdita di combustibile nei condotti di alimentazione viene effettuata utilizzando elementi dedicati aggiuntivi rispetto alla dotazione standard del veicolo, quali il sensore accelerometrico o la struttura di raccolta sopra descritti che, oltre ad avere un loro costo di fabbricazione o di acquisto ed un loro costo di montaggio, necessitano di una manutenzione periodica .
Scopo della presente invenzione è quindi quello di realizzare un metodo di valutazione della funzionalità di un impianto di iniezione del 'tipo a collettore comune che permetta di discriminare, in modo semplice ed economico, perdite di combustibile nel circuito ad alta pressione da quelle causate da una generica rottura nel circuito a bassa pressione, senza richiedere l'aggiunta di elementi rispetto a quelli già previsti a bordo del veicolo.
Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo dì valutazione della funzionalità di un impianto di iniezione a collettore comune di un motore a combustione interna, detto impianto di iniezione comprendendo una pluralità di iniettori, un circuito ad alta- pressione alimentante combustibile ad alta pressione a detti iniettori ed un circuito a bassa pressione alimentante combustibile a detto circuito ad alta pressione, caratterizzato dal fatto di'comprendere le fasi di:
- comandare l'isolamento fluidico di detto circuito ad alta pressione da detto circuito a bassa pressione e da detto motore; e
- valutare la funzionalità di detto impianto di iniezione in funzione del decadimento della pressione del combustibile in detto circuito ad alta pressione.
Per una migliore comprensione della presente invenzione viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la figura 1 mostra uno schema semplificato di un impianto di iniezione a collettore comune; e
- le figure 2, 3 e 4 mostrano diagrammi di flusso relativi al metodo di valutazione oggetto della presente invenzione.
In figura 1 è indicato con 1, nel suo complesso, un impianto di iniezione del tipo a collettore comune ("common rail injection System") per un motore a combustione interna 2, in particolare un motore diesel; comprendente una pluralità di cilindri 3 ed un albero di uscita 4 (rappresentato schematicamente con linea tratto-punto) .
L'impianto di iniezione 1 comprende essenzialmente una pluralità di iniettori 5 fornenti combustibile ad alta pressione ai cilindri 3 del motore 2; un circuito ad alta pressione 6 alimentante combustibile ad alta pressione agli iniettori 5; ed un circuito a bassa pressione 7 alimentante combustibile al circuito ad alta pressione 6.
Il circuito a bassa pressione 7 comprende un serbatoio 35 di combustibile; una pompa di mandata 8, ad esempio di tipo elettrico, collegata al serbatoio 35; una 'pompa ad alta pressione 10 collegata alla pompa di mandata 8 attraverso una linea di mandata a bassa pressione 11; ed un filtro del combustibile 13 disposto lungo la linea di mandata a bassa pressione 11, tra la pompa di mandata 8 e la pompa ad alta pressione 10.
Il circuito ad alta pressione 6 comprende un collettore comune 9 di tipo noto collegato alla pompa ad alta pressione 10 attraverso una linea di mandata ad alta pressione 12 e, attraverso rispettivi condotti di alimentazione ad alta pressione 14, agli iniettori 5, i quali sono inoltre collegati, attraverso rispettivi condotti di ricircolo 15, ad 'una linea di scarico 16 collegata a sua volta al serbatoio 35 per riportare nel serbatoio 35 stesso parte del combustibile utilizzato, in .modo noto, dagli iniettori 5 per il loro funzionamento.
Alla linea di scarico 16 sono anche collegati sia la pompa ad alta pressione 10 attraverso un rispettivo condotto di ricircolo 20 che la pompa di mandata 8 ed il filtro del combustibile 13 attraverso rispettivi condotti di ricircolo 17 e rispettive valvole di sovrapressione 18.
Inoltre, la pompa ad alta pressione 10 è provvista di. una valvola 19 . di tipo on/off, rappresentata schematicamente e comunemente nota col nome di valvola di shut-off, atta a consentire l'alimentazione dei pompanti (non mostrati) della pompa ad alta pressione 10 stessa quando vi è una differenza di pressione fra la linea di mandata a bassa pressione 11 ed il condotto di ricircolo 20.
Il circuito ad alta pressione 6 comprende inoltre un regolatore di pressione 21 collegato fra la linea di mandata ad alta pressione 12 e la linea di scarico 16 attraverso un condotto di alimentazione 22a e, rispettivamente, un condotto di ricircolo 22b. Il regolatore 21, quando attivato, provvede a riportare nel serbatoio 35 parte del combustibile alimentato dalla pompa ad alta pressione 10 al collettore comune 9 e regolare così, in modo noto e quindi non descritto in dettaglio, la pressione del combustibile alimentato dalla pompa ad alta pressione 10 stessa, e quindi la pressione del combustibile nel collettore comune 9.
Il circuito ad ala pressione 6 comprende inoltre un limitatore di pressione 23 collegato da un lato al collettore comune 9 e dall'altro, attraverso un condotto di ricircolo 24, alla linea di scarico 16 ed avente lo scopo di impedire alla pressione del combustibile presente nel collettore comune 9 stesso di superare un valore massimo prefissato.
L'impianto di iniezione 1 comprende, inoltre, una unità di diagnosi 25 per il rilevamento e la diagnosi di perdite nell’impianto di iniezione 1 stesso.
L'unità di diagnosi 25 comprende un sensore di pressione 26 collegato al collettore comune 9 e generante un segnale di pressione SP correlato alla pressione del combustibile all'interno del collettore comune 9 stesso, e quindi alla pressione di iniezione del combustibile; ed un dispositivo di rilevamento 27 della velocità e della posizione angolare dell’albero di uscita 4, comprendente una ruota fonica 28 di tipo noto calettata sull'albero di uscita 4 stesso ed un sensore elettromagnetico 29 associato alla ruota fonica 28 e generante in uscita un segnale di movimento M correlato alla velocità ed alla posizione angolare della ruota fonica 28, e quindi alla velocità ed alla posizione angolare dell'albero di uscita 4.
L'unità di diagnosi 25 comprende inoltre una centralina elettronica 30 per il controllo dell'impianto di iniezione 1 (facente ad esempio parte di una centralina controllo motore non illustrata), ricevente in ingresso i segnali di pressione P e di movimento M e generante in uscita un primo segnale di comando Ci fornito al regolatore di pressione 21, un secondo segnale di comando C2 fornito alla pompa di mandata 8 ed un terzo segnale di comando C3 fornito agli iniettori 5, implementando le operazioni di seguito descritte con riferimento alla figura 2 per:
determinare una eventuale condizione di perdita nell'impianto di iniezione 1;
discriminare se tale condizione di perdita è dovuta ad una perdita nel circuito,ad alta pressione 6, causata ad esempio da uno o più iniettori bloccati aperti o da una cricca nei condotti ad alta pressione oppure è dovuta ad una generica anomalia nel circuito a bassa pressione 7; e
• intervenire opportunamente sull'impianto di iniezione 1 a seconda del tipo di perdita diagnosticata.
In particolare, secondo quanto illustrato in figura 2, la centralina elettronica 30 acquisisce in modo continuo il segnale di pressione P {blocco 100) ed in funzione di esso determina istante per istante il valore istantaneo PRAIL della pressione del combustibile all'interno del collettore comune 9 (blocco 110).
La centralina elettronica 30 determina inoltre un errore di pressione ΔΡ pari al .valore assoluto della differenza fra il valore istantaneo di pressione PRAIL ed un valore di pressione di'riferimento PREF (blocco 120), ossia
In particolare, il valore di pressione di riferimento PREF rappresenta il valore di pressione che si dovrebbe avere all'interno del collettore comune 9 per fornire le prestazioni richieste del conducente, ovvero, in altri termini, costituisce l'obiettivo del controllo ad anello chiuso che realizza la regolazione di pressione nel collettore comune 9.
La centralina elettronica 30 determina quindi il duty-cycle DC del primo segnale di comando Ci fornito al regolatore di pressione 21 (blocco 130) al fine di realizzare le condizioni di pressione (PREF) richieste all'impianto di iniezione 1. La presenza di valori di duty-cycle DC maggiori del range di normale utilizzo è indicativo della difficoltà che ha l'impianto di iniezione 1 a raggiungere la pressione di iniezione richiesta (PREF)
La centralina elettronica 30 confronta quindi il valore istantaneo di pressione PRAIL con un valore di pressione di soglia PTH (blocco 140), il quale . è calcolato in funzione del numero di giri del motore 2 e rappresenta un valore di pressione minimo accettabile, ad esempio 120-200 bar, al di sotto del quale si ha sicuramente un malfunzionamento dell'impianto di iniezione 1 e si vuole eseguire una procedura finalizzata a determinare la causa di tale malfunzionamento.
Se il valore istantaneo di pressione PRP.IL è minore o uguale del valore di pressione di soglia PTH (uscita SI dal blocco 140), allora la centralina elettronica 30 diagnostica la presenza di anomalie nell'impianto di iniezione 1 ed esegue una prima procedura di diagnosi, descritta in dettaglio nel seguito con riferimento alla figura 3, finalizzata a discriminare se tali anomalie sono dovute ad'un iniettore bloccato aperto, ad una perdita di combustibile nel circuito ad alta pressione 6 o ad una generica anomalia nel circuito a bassa pressione 7 (blocco 150).
Se al contrario il valore istantaneo di pressione
è maggiore del valore di pressione soglia PTH
(uscita NO dal blocco 140), allora la centralina elettronica 30 confronta l'errore di pressione ΔΡ con un errore di pressione di soglia rappresentante un errore di pressione massimo accettabile, ad esempio 250 bar, oltre il quale sicuramente si ha sicuramente un malfunzionamento nell'impianto di iniezione 1, ed il duty-cycle DC con un valore di duty-cycle di soglia ad esempio pari al 95% (blocco 160).
Se l'errore di pressione è maggiore o uguale all'errore di pressione soglia e il duty-cycle DC è maggiore o uguale del valore di duty-cycle di soglia DCTH (uscita SI dal blocco 160), allora la centralina elettronica 30 diagnostica la presenza di anomalie nell'impianto di iniezione 1 ed esegue una seconda procedura di diagnosi, descritta in dettaglio nel seguito con riferimento alla figura 4, finalizzata a discriminare se tali perdite sono dovute ad un iniettore bloccato aperto, ad una perdita di combustibile nel circuito ad alta pressione 6 o ad una generica anomalia nel circuito a bassa pressione 7 (blocco 170).
Se al contrario l'errore di pressione ΔΡ è minore dell'errore di pressione di soglia ΔΡΤΗ oppure il dutycycle DC è minore del valore di duty-cycle di soglia DCTH (uscita NO dal blocco 160), allora la centralina elettronica 30 diagnostica l'assenza di perdite nell'impianto di iniezione 1 e le operazioni riprendono con quella descritta con riferimento al blocco 100.
Secondo quanto illustrato nella figura 3, la prima procedura di diagnosi, che viene eseguita se il valore istantaneo di pressione PRAIL è minore o uguale del valore di soglia PTH/ prevede che la centralina elettronica 30 verifichi inizialmente se la perdita di combustibile nell'impianto di iniezione 1 è causata da uno o più iniettori bloccati aperti (blocco 200).
In particolare, la determinazione della presenza o assenza di iniettori bloccati aperti viene effettuata secondo la metodologia descritta in dettaglio nella succitata domanda di brevetto europeo EP-0785358. In estrema sintesi, tale metodologia prevede di ridurre la quantità di combustibile iniettata nei cilindri 3, ad esempio interdicendo completamente gli iniettori stessi, calcolare il valore della coppia utile Cu generata dal motore 2, confrontare il valore di coppia utile Cu con un valore di riferimento CT e determinare se la perdita presente nell'impianto di iniezione 1 è causata o meno da uno o più iniettori bloccati aperti in base all'esito del suddetto confronto.
In particolare, viene diagnosticata una condizione di iniettore bloccato aperto qualora il valore di coppia utile Cu sia superiore al valore di riferimento CT, altrimenti viene diagnosticata una condizione di generica anomalia dell'impianto di iniezione 1.
Infatti, se la perdita di combustibile non è dovuta ad un iniettore bloccato aperto, la riduzione della quantità di combustibile iniettata nei cilindri 3 determina una riduzione prefissata del contributo che ciascun cilindro 3 fornisce al valore di coppia utile e tale riduzione è funzione dell'entità della riduzione della quantità di combustibile iniettata, mentre se la perdita di combustibile è dovuta ad un iniettore bloccato aperto, il bloccaggio in posizione di apertura di un iniettore causa un- continuo afflusso di combustibile nel relativo cilindro e quindi non si ha alcuna riduzione del contributo di tale cilindro al valore di coppia utile generata dal motore 2.
Verificando quindi se -la riduzione del contributo di ciascun cilindro alla coppia utile generata dal motore è funzione della riduzione della quantità di combustibile iniettata, è possibile determinare non solo la presenza di un iniettore bloccato aperto ma anche quale iniettore è rimasto bloccato aperto.
Con riferimento nuovamente al blocco 200, se viene diagnosticata la presenza di uno o più iniettori bloccati aperti (uscita SI dal blocco 200), allora la centralina elettronica 30 comanda la disabilitazionep della pompa di mandata · 8 per interrompere l'alimentazione di combustibile agli iniettori 5 (blocco 210), l'apertura completa del regolatore di pressione 20 per scaricare il combustibile presente nel collettore comune 9 (blocco 220), e 1'interdizione di tutti gli iniettori 5 (se già non lo erano) per interrompere l'iniezione di combustibile nei cilindri 3 (blocco 230), causando così lo spegnimento del motore 2.
La centralina elettronica 30 comanda quindi la visualizzazione del tipo di perdita rilevata su dispositivi di segnalazione ottici o acustici previsti a bordo del veicolo (blocco 240).
Se al contrario viene diagnosticata l'assenza di iniettori bloccati aperti (uscita NO dal blocco 200), allora la centralina elettronica 30 esegue una serie di operazioni, descritte qui di seguito con riferimento ai blocchi 250-340, finalizzate alla determinazione del tipo di malfunzionamento che ha causato l'anomalia nell'impianto di iniezione 1, in particolare finalizzate a determinare se si è in presenza di una perdita nel circuito ad alta pressione 6 oppure se si è verificato un malfunzionamento nel circuito a bassa pressione 7.
In particolare, la centralina elettronica 30 comanda lo spegnimento della pompa di mandata 8 (blocco 250) e si pone in uno stato di stand-by per un tempo T0 sufficiente affinché la pompa di mandata 8 si sia spenta completamente e quindi la valvola di shut-off 19 della pompa ad alta pressione 10 si sia chiusa completamente (blocco 260).
A questo punto, la centralina elettronica 30 comanda la chiusura del regolatore di pressione 21 e l'interruzione della alimentazione di combustibile da parte degli iniettori 5 ("cut-of.f") in modo da isolare fluidicamente il collettore comune 9 dal resto dell'impianto di iniezione, a meno degli ineliminabili trafilamenti presenti negli iniettori 5, nel regolatore di pressione 21 e nella pompa ad alta pressione 10 (blocco 270).
Quando l'impianto di iniezione 1 è completamente isolato fluidicamente, la centralina elettronica 30 esegue una serie di operazioni, descritte in dettaglio qui di seguito con riferimento ai blocchi 280-310, finalizzate a verificare se in un intervallo di tempo TFI prefissato, ad esempio 500 ms, si ha un decadimento della pressione del combustibile nel collettore comune 9 relativamente veloce, indicativo della presenza di una anomalia nel circuito ad alta pressione 6, per esempio dovuto ad una cricca nei condotti ad alta pressione, oppure si ha un decadimento di pressione del combustibile relativamente lento, indicativo della presenza di una anomalia nel circuito a bassa pressione dell'impianto di iniezione 1.
Per determinare il suddetto decadimento di pressione del combustibile, trascorso il tempo di standby lo, la centralina elettronica 30 registra il valore di pressione PRAIL(TO) assunto dalla pressione nel collettore comune 9 (blocco 280) e calcola quindi, in funzione di tale valore di pressione PRAIL(T0), un valore di pressione limite SPI, ad esempio dell'ordine di circa 50 bar inferiore al valore di pressione PRAIL(TO) (blocco 290), il quale viene utilizzato per discriminare il tipo di malfunzionamento presente nell'impianto di iniezione 1 e tiene fra l'altro conto del contributo alla riduzione della pressione dovuto ai trafilamenti del regolatore di pressione 21, degli iniettori 5 e della pompa ad alta pressione 10.
In particolare, per valutare la velocità di decadimento della pressione del combustibile all'interno del collettore comune 9, la centralina elettronica 30 verifica se il valore istantaneo di pressione PRAIL assunto dalla pressione del combustibile nel collettore comune 9 è minore o uguale al suddetto valore di pressione limite Spi (blocco 300).
Se il valore istantaneo di pressione PRAIL è minore o uguale al valore di pressione limite SPI (uscita SI dal blocco 300) allora la centralina elettronica 30 diagnostica la presenza di una anomalia nel circuito ad alta'pressione 6 causata da una perdita di combustibili esterna ai cilindri 3, dovuta, ad esempio, ad una cricca nei condotti di alimentazione 14, da una mancanza di tenuta del regolatore di pressione 21 o da una mancanza di tenuta di una valvola di non ritorno (non illustrata) della pompa ad alta pressione 10, ecc., e quindi comanda l'apertura completa del regolatore di pressione 21 e conseguentemente lo spegnimento del motore 2 (blocco 305) .
La centralina elettronica 30 comanda infine la visualizzazione del tipo di perdita rilevata su dispositivi di segnalazione ottici o acustici previsti a bordo del veicolo (blocco 307).
Se al contrario il valore istantaneo di pressione PRAIL è maggiore del valore di pressione limite Spi (uscita NO dal blocco 300) allora la centralina elettronica 30 verifica se sia trascorso il tempo TF1 da quando ha iniziato ad effettuare il controllo descritto nel blocco 290 (blocco 310).
Se non è ancora trascorso il tempo Tri (uscita NO dal blocco 310.), allora la centralina elettronica·30 riesegue la verifica descritta nel blocco 300, mentre se è trascorso il tempo TFi (uscita SI dal blocco 310), allora la centralina elettronica 30 diagnostica la presenza di una anomalia o malfunzionamento nel circuito a bassa pressione 7, dovuto, ad esempio, ad un malfunzionamento della pompa ad alta pressione 10, della pompa di mandata 8, della valvola di sovrapressione 18 del filtro di combustibile 13, da .una occlusione del filtro di combustibile 13 stesso, dalla mancanza di combustibile nel serbatoio 35 o da perdite nella linea di mandata a bassa pressione 11, ecc., e quindi limita le prestazioni del motore limitando la massima quantità di combustibile iniettabile in ciascun cilindro 3 (blocco 320) e la massima pressione che il combustibile può assumere all'interno del collettore comune 9 (blocco 330).
La centralina, elettronica 30 comanda quindi la visualizzazione del tipo di perdita rilevata su dispositivi di segnalazione ottici o acustici previsti a bordo del veicolo (blocco 340).
Secondo quanto illustrato invece nella figura 4, la seconda procedura di diagnosi, che viene eseguita se l'errore di pressione ΔΡ è maggiore o uguale all'errore di pressione di' soglia ΔΡΤΗ e il duty-cycle DC è maggiore o uguale al duty-cycle di soglia DCTH, prevede che la centralina elettronica 30 confronti inizialmente il valore istantaneo di pressione PRAIL con un valore di pressione di test PTEST prefissato, ad esempio. 400 bar (blocco 400).
Se il valore istantaneo di pressione PRAIL è maggiore del valore di pressione di test di PTEST (uscita SI dal blocco 400), allora la centralina elettronica 30 impone che il valore della pressione di riferimento PREF "che costituisce l'obiettivo del controllo ad anello chiuso che realizza la regolazione di pressione nel collettore comune 9 sia uguale al valore di pressione di test PTEST (blocco 410) e quindi comanda la disabilitazione della pompa di mandata 8 (blocco 420), mentre se il valore istantaneo di pressione PRAIL è minore o uguale del valore di pressione di test di PTEST (uscita NO dal blocco 400), allora la centralina elettronica 30 comanda soltanto la disabilitazione della pompa di mandata 8 (blocco 420).
La centralina elettronica 30 si pone quindi in uno stato di stand-by per un tempo Ti in cui continua a verificare se il valore istantaneo di pressione PRAIL è minore o uguale del valore di pressione di test di PTEST (blocco 430), essendo anche in questo caso Ti un'tempo sufficiente affinché la pompa dì mandata 8 si sia spenta completamente e quindi la valvola di shut-off 19 della pompa ad alta pressione 10 si sia chiusa completamente.
Fintantoché il valore istantaneo di pressione PRAIL è maggiore del valore di pressione di test di PTEST oppure non è ancora trascorso il tempo Tx (uscita NO blocco 430) allora la centralina elettronica 30 continua ad effettuare la verifica sul valore istantaneo di pressione PRAIL/ mentre quando il valore istantaneo di pressione PRAIL è minore o uguale del valore di pressione di test di PTEST ed è trascorso il tempo TL (uscita SI-blocco 430) allora la centralina elettronica 30 comanda la chiusura del regolatore di pressione 21 e l'interdizione degli iniettori 5 in modo da isolare fluidicamente il collettore comune 9, a meno degli ineliminabili trafilamenti presenti negli iniettori 5, nel regolatore di pressione 21 e nella pompa ad alta pressione 10 (blocco 440).
Quando l'impianto di iniezione 1 è completamente isolato fluidicamente, la centralina elettronica 30 esegue una serie di operazioni, descritte in dettaglio qui 'di seguito con riferimento ai blocchi 450-500, finalizzate a verificare se in un intervallo di tempo TF2 prefissato, ad esempio 500 ms, si ha un decadimento della pressione del combustibile nel collettore comune 9 relativamente veloce, indicativo della presenza di una anomalia nel circuito ad alta pressione 6, per esempio dovuto ad un iniettore bloccato aperto o ad una perdita esterna ai cilindri 3, oppure un decadimento di pressione del combustibile relativamente lento, indicativo della presenza di una anomalia nel circuito a bassa pressione 7.
In particolare, la centralina elettronica 30 registra il valore di pressione PRAIL(TI) assunto dalla pressione nel collettore comune 9 (blocco 450) e calcola quindi, in funzione .di 'tale valore di pressione PRAIL(TI), un valore di pressione limite Sp2, ad esempio dell'ordine di circa 50 bar inferiore al valore di pressione PRAIL(TI) (blocco 460), il quale viene utilizzato per discriminare il tipo di malfunzionamento presente nell'impianto di iniezione 1 e tiene fra l'altro conto del contributo alla riduzione della pressione dovuto ai trafilamenti del regolatore di pressione 21, degli iniettori 5 e della pompa ad alta pressione 10.
In dettaglio, per valutare la velocità di decadimerito della pressione del combustibile all'interno del -collettore comune 9, la centralina elettronica 30 verifica se il valore istantaneo di pressione PRAH. assunto dalla pressione del combustibile nel collettore comune 9 è minore o uguale al suddetto valore di pressione limite SP2 (blocco 470).
Se il valore istantaneo di pressione PRAIL è minore o uguale al valore di pressione limite SP2 (uscita SI dal blocco 470) allora la centralina elettronica 30 diagnostica la presenza di una anomalia nel circuito ad alta, pressione 6, per esempio dovuto ad un iniettore bloccato aperto o ad una perdita esterna ai cilindri 3 dovuta per esempio ad una cricca nei condotti 'di alimentazione 14, ad una scarsa tenuta del regolatore di pressione 21, ad una scarsa tenuta di una valvola di non ritorno (non illustrata), della pompa ad alta pressione 10, ad un elevato ricircolo negli iniettori 5, ecc., e quindi comanda l'apertura completa del regolatore di pressione 21 e conseguentemente lo spegnimento del motore 2 (blocco 480).
La centralina elettronica 30 comanda infine la visualizzazione del tipo di perdita rilevata su dispositivi di segnalazione ottici o acustici previsti a bordo del veicolo (blocco 490).
Se al contrario il valore istantaneo di pressione PRAIL è maggiore del valore di pressione limite SF2 (uscita NO dal blocco 470) allora la centralina elettronica 30 verifica se sia trascorso un tempo TF2 da quando ha iniziato ad effettuare il controllo descritto nel blocco 470 (blocco 500).
Se non è ancora trascorso il tempo TF2 (uscita NO dal blocco 500), allora la centralina elettronica 30 riesegue la verifica descritta nel blocco 470, mentre se è trascorso il tempo TF2 (uscita SI dal blocco 500), allora la centralina elettronica 30 diagnostica la presenza di una anomalia o malfunzionamento nel circuito a bassa pressione dell'impianto di iniezione 1, dovuto, ad esempio, ad un malfunzionamento della pompa ad alta pressione 10, ad una portata insufficiente della pompa di mandata 8, ad un malfunzionamento della valvola di sovrapressione 18 del filtro di combustibile 13, ad una occlusione del filtro di combustibile 13 stesso, alla mancanza di combustibile nel serbatoio 35 o a perdite nella linea di mandata a bassa pressione 11, ecc., e quindi limita le prestazioni del motore limitando la massima quantità di combustibile iniettabile in ciascun cilindro 3 (blocco 510) e la massima pressione che il combustibile può assumere all'interno del collettore comune 9 (blocco 520).
La centralina elettronica 30 comanda infine la visualizzazione del tipo di anomalia rilevata su dispositivi di segnalazione acustica o visiva previsti a bordo del veicolo (blocco 530).
Da un esame delle caratteristiche del metodo di valutazione secondo la presente invenzione sono evidenti i vantaggi che esso consente di ottenere.
In particolare, si sottolinea il fatto che il presente metodo permette, rispetto ai metodi noti, di discriminare il tipo di malfunzionamento che ha causato l'abbassamento della pressione del combustibile l'errore di pressione esistente fra l'effettivaO pressione del combustibile e la pressione di riferimento utilizzata per effettuare il controllo ad anello chiuso, anche quando tale malfunzionamento non è dovuto ad un iniettore bloccato aperto.
Inoltre, la presente invenzione può essere utilizzata non solo durante la marcia del veicolo per determinare il tipo di malfunzionamento che ha causato una diminuzione della pressione di iniezione ma anche, ad esempio, ad ogni spegnimento del motore per generare un indice di invecchiamento dell'impianto di iniezione utilizzato per segnalare al proprietario del veicolo l'eventuale necessità di effettuare una manutenzione sulle varie parti dell'impianto stesso, oppure al termine della linea di produzione del veicolo per effettuare una classificazione dell'impianto di iniezione .
In particolare, ad ogni spegnimento del motore o al termine della linea di produzione la centralina elettronica 30 può eseguire le fasi precedentemente descritte di spegnimento della pompa di mandata 8, di chiusura del regolatore di pressione 21 e di interdizione degli iniettori 5 in modo da isolare fluidicamente il collettore comune 9 dal resto dell'impianto di iniezione 1 e di determinazione del decadimento di pressione all'interno del collettore comune 9.
Qualora le suddette fasi siano effettuate al termine della linea di produzione del veicolo, il valore del decadimento di pressione determinato può poi essere utilizzato per classificare l'impianto di iniezione in base al valore del decadimento di pressione stesso; in questo modo, quindi, un ottimo impianto sarà quello avente un decadimento di pressione relativamente piccolo, mentre un impianto scadente, e quindi da sostituire, sarà quello avente un decadimento di pressione eccessivo.
Qualora le suddette fasi siano invece effettuate ad ogni spegnimento del motore, i valori del decadimento di pressione di volta in volta determinati vengono utilizzati per generare un indice di invecchiamento dell'impianto di iniezione, ad esempio un indice che è una media pesata fra l'ultimo valore di decadimento di pressione determinato ed il valore di decadimento di pressione precedentemente memorizzato, il quale, a sua volta, è il risultato di una media pesata con un valore di decadimento di pressione precedente ancora, e così via .
In questo modo, quando 1'indice di invecchiamento supera un valore di soglia prefissato, il proprietario del veicolo può essere informato, mediante una semplice informativa di cruscotto, del fatto che l'impianto di iniezione presenta decadimenti eccessivi e che quindi è consigliabile effettuare una manutenzione dell'impianto, oppure tale informazione potrebbe essere memorizzata nella, centralina di controllo ed essere quindi letta alla prima occasione utile da chi effettua la manutenzione del veicolo.
Per evitare segnalazioni errate dell'invecchiamento dell'impianto di iniezione oppure classificazioni errate al termine della linea di produzione, dovute ad esempio a fattori che influiscono occasionalmente sull'impianto di iniezione stesso, è possibile prevedere una sorta di validazione della classificazione o dell'indice di invecchiamento, ossia segnalare che 1'impianto di iniezione è da scartare oppure che necessita di manutenzione soltanto quando valori eccessivi del decadimento di pressione sono stati rilevati più volte, ad esempio almeno tre volte.
Risulta infine chiaro che al metodo qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall'ambito protettivo della presente invenzione.
Claims (17)
- R IV E N D ICA Z IO N I 1. Metodo di valutazione della funzionalità di un impianto di iniezione (1) a collettore comune di un motore a combustione interna (2) , detto impianto di iniezione' (1) comprendendo una pluralità di iniettori (5), un circuito ad alta pressione (6) alimentante combustibile ad alta pressione a detti iniettori (5) ed un circuito a bassa pressione (7) alimentante combustibile a detto circuito ad alta pressione (6), caratterizzato da'l fatto di comprendere le fasi di: - comandare 1.'isolamento fluidico di detto circuito ad alta pressione (6) da detto circuito a bassa pressione (7)·e da detto motore (2); e - valutare la funzionalità di detto impianto di iniezione (1) in funzione del decadimento della pressione del combustibile in detto circuito ad alta pressione (6).
- 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta fase di comandare l'isolamento fluidico di detto circuito ad alta pressione (6) da detto circuito a bassa pressione (7) e da detto motore (2) comprende le fasi di: comandare l'interruzione di alimentazione di combustibile da detto circuito a bassa pressione (7) a detto circuito ad alta pressione (6); e comandare l'interruzione di alimentazione di combustibile da detti iniettori (5) a detto motore (2).
- 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta fase di valutare la funzionalità di detto impianto di iniezione (1) comprende le fasi di: rilevare il decadimento della pressione del combustibile in detto circuito ad alta pressione (6); confrontare detto decadimento di pressione rilevato con un decadimento di pressione di riferimento; - rilevare una anomalia in detto circuito ad alta pressione (6) qualora detto decadimento di pressione rilevato presenti una prima relazione prefissata con detto decadiménto di pressione di riferimento; e - rilevare una condizione di anomalia in detto circuito a bassa pressione (7) qualora detto decadimento di pressione rilevato non presenti detta prima relazione prefissata con detto decadimento di pressione di riferimento.
- 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta prima relazione prefissata è definita dalla condizione che detto decadimento di pressione rilevato sia maggiore di detto decadimento di pressione di riferimento.
- 5. Metodo secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detta fase di valutare la funzionalità di detto impianto di iniezione (1) comprende le fasi di: - determinare un valore di pressione limite (Spi, SP2) ! - confrontare il valore istantaneo (PRAIL) della pressione del combustibile in detto circuito ad alta pressione (6) con detto valore di pressione limite <S?i, Sp2) per un intervallo di tempo (Tri, TF2) prefissato; - rilevare detta condizione di anomalia in detto circuito a bassa pressione (7) qualora detto valore istantaneo di pressione (PRAIL) presenti una seconda relazione prefissata con detto valore di pressione limite (SPI, S=2) per tutto detto intervallo di tempo (TF1, TF2); e - rilevare detta anomalia in detto circuito ad alta pressione (6) qualora detto valore istantaneo di pressione (PRAIL) non presenti detta seconda relazione prefissata con detto valore di pressione limite (Spi, SP2) durante detto intervallo di tempo (TFi, TF2).
- 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta seconda relazione prefissata è definita dalla condizione che detto valore istantaneo di’ pressione (PRAIL) sia maggiore di detto valore di pressione limite (Spi, SP2) per tutto detto intervallo di tempo (TF1, TF2).
- 7. Metodo secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto che detta fase di determinare un valore di pressione limite (SPI, S?2) comprende la fase di: determinare detto valore di pressione limite (SPi, Sp2) in funzione del valore istantaneo di pressione (PSAIL(TO), PRAIL(TI)) di detto combustibile in detto circuito ad alta pressione (6).
- 8. Metodo' secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 7, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre le fasi di: - comandare lo spegnimento di detto motore (2) qualora sia rilevata detta anomalia in detto circuito ad alta pressione (6); e limitare le prestazioni di detto motore (2) qualora sia rilevata detta anomalia in detto circuito a bassa pressione (7).
- 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detta fase di limitare le prestazioni di detto motore (2) comprende le fasi di: limitare la massima quantità di combustibile iniettabile da detti iniettori (5); e - limitare la massima pressione assumibile da detto combustibile in detto circuito ad alta pressione (6).
- 10. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta fase di valutare la funzionalità di detto impianto di iniezione (1) comprende le fasi di: - rilevare il decadimento della pressione del combustibile in detto impianto di iniezione (1); - classificare detto impianto di iniezione (1) in funzione di detto decadimento di pressione rilevato.
- 11. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta fase di valutare la funzionalità di detto impianto di iniezione (1) comprende le fasi di: rilevare il decadimento della pressione del combustibile in detto circuito ad alta pressione (1); - generare un indice di invecchiamento di detto impianto di iniezione (1) in funzione di detto decadimento di pressione rilevato.
- 12. Metodo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di ripetere periodicamente detta fase di rilevare il decadimento della pressione del combustibile in detto circuito ad alta pressione (1) e detta fase di generare un indice di invecchiamento di detto impianto di iniezione (1) in funzione di detto decadimento di pressione rilevato; detto indice di invecchiamento essendo calcolato in funzione dei decadimenti di pressione rilevati.
- 13. Metodo secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detto indice di invecchiamento è calcolato, in ciascuna rilevazione, come media mobile del valore del decadimento di pressione rilevato e di un valore del decadimento di pressione precedente.
- 14. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto circuito ad alta pressione (6) comprende un collettore comune (9) collegato a detti iniettori (5) e a detto circuito a bassa pressione (7) attraverso condotti ad alta pressione (12, 14), caratterizzato dal fatto che detta fase di comandare l'isolamento fluidico di detto circuito ad alta pressione (6) comprende la fase di: comandare l'isolamento fluidico di detto collettore comune (9) e di detti condotti ad alta pressione (12, 14).
- 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, in cui detto circuito a bassa pressione (7) comprende una pompa di mandata (8) per l'aspirazione di combustibile da un serbatoio (35); una pompa ad alta pressione (10) collegata a detta pompa di mandata (8) e a detto collettore comune (9), ed un regolatore di pressione (21) per regolare la pressione del combustibile in detto circuito ad alta pressione (6); caratterizzato dal fatto che detta fase di comandare l'isolamento fluidico di detto circuito ad alta pressione (6) da detto circuito a bassa pressione (7) e da detto motore (2) comprende le fasi di: comandare la disabilitare di detta pompa di mandata (8); comandare la chiusura di detto regolatore di pressione (21); e - comandare l'interruzione di iniezione di detti iniettori (5).
- 16. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre la fase di: verificare la presenza di una condizione di iniettore bloccato aperto; e comandare lo spegnimento di detto motore (2) qualora sia rilevata detta condizione di iniettore bloccato aperto; e - eseguire dette fasi di comandare l'isolamento fluidico di detto circuito ad alta pressione (6) e di valutare la funzionalità di detto impianto dì iniezione (1) qualora non venga rilevata detta condizione di iniettore bloccato aperto.
- 17. Metodo di valutazione della funzionalità di un impianto di iniezione a collettore comune di un motore a combustione interna, sostanzialmente come descritto con riferimento ai disegni allegati.
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