ITTO940342A1

ITTO940342A1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH METHANE FUEL SYSTEM AND DEVICE FOR THE TRANSFORMATION OF A PETROL INJECTION ENGINE

Info

Publication number: ITTO940342A1
Application number: IT94TO000342A
Authority: IT
Inventors: Riccardo Gozzelino; Filippo Audisio; Gianpiero Borello
Original assignee: Fiat Ricerche
Priority date: 1994-04-29
Filing date: 1994-04-29
Publication date: 1995-10-29
Also published as: ITTO940342A0; IT1273166B

Abstract

Un motore a combustione interna con sistema di alimentazione a metano, comprendente una pluralità di dispositivi iniettori (8) del metano associati ai vari cilindri del motore viene ottenuto a partire da un motore con iniezione e benzina o da un motore Diesel, senza modificare la struttura e la geometria della testa cilindri (1) e del collettore di aspirazione (3). I dispositivi iniettori di metano (8) sono ricevuti in sedi (9) di un corpo ausiliario (7) fungente da elemento adattatore. Nel caso di trasformazione di un motore a benzina, il corpo ausiliario (7) presenta una pluralità di protuberanze (6) che vengono ricevute entro le sedi (5) originariamente predisposte per ricevere i dispositivi iniettori di benzina.(Figura 1).An internal combustion engine with a methane fuel system, comprising a plurality of methane injector devices (8) associated with the various cylinders of the engine is obtained starting from an engine with injection and petrol or from a Diesel engine, without modifying the structure and the geometry of the cylinder head (1) and the intake manifold (3). The methane injector devices (8) are received in seats (9) of an auxiliary body (7) acting as an adapter element. In the case of transformation of a petrol engine, the auxiliary body (7) has a plurality of protrusions (6) which are received within the seats (5) originally arranged to receive the petrol injector devices (Figure 1).

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Motore a combustione interna con sistema di alimentazione a metano e dispositivo per la trasformazione di un motore ad iniezione di benzina o Diesel in un motore ad iniezione di metano", DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Internal combustion engine with methane fuel system and device for the transformation of a petrol or diesel injection engine into a methane injection engine",

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce al campo dei motori a combustione interna con sistema di alimentazione a metano. The present invention refers to the field of internal combustion engines with methane fueling system.

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

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

Sarebbe pertanto desiderabile predisporre un motore alimentato a metano provvisto di un sistema di alimentazione ad iniezione. It would therefore be desirable to provide a methane-fueled engine equipped with an injection fueling system.

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

Lo scopo della presente invenzione è quello di risolvere in modo soddisfacente tutti i suddetti problemi e consentendo in particolare di realizzare un motore con iniezione a metano a partire da un motore con iniezione a benzina o Diesel senza modificare in modo sostanziale la struttura del motore. The object of the present invention is that of satisfactorily solving all the aforesaid problems and in particular allowing to realize an engine with methane injection starting from an engine with petrol or diesel injection without substantially modifying the structure of the engine.

In vista di raggiungere tale scopo, la presente invenzione ha per oggetto un motore a combustione interna con sistema di alimentazione a metano, caratterizzato dal fatto che è provvisto di una pluralità di dispositivi iniettori del metano rispettivamente associati ai vari cilindri del motore e montati entro rispettive sedi comunicanti con un condotto collettore comune per l'alimentazione del metano, e dal fatto che le sedi per i dispositivi iniettori e il suddetto condotto collettore sono ricavati in un corpo ausiliario separato dal collettore di aspirazione e dalla testa del motore. In order to achieve this object, the present invention relates to an internal combustion engine with a methane fueling system, characterized in that it is provided with a plurality of methane injector devices respectively associated with the various cylinders of the engine and mounted within respective seats communicating with a common collector duct for feeding methane, and in that the seats for the injector devices and the aforementioned collector duct are formed in an auxiliary body separated from the intake manifold and the engine head.

Il motore a metano secondo l'invenzione è ottenibile a partire da un motore con iniezione a benzina o da un motore Diesel mediante l'aggiunta del suddetto corpo ausiliario. The methane engine according to the invention can be obtained starting from an engine with petrol injection or from a Diesel engine by adding the aforementioned auxiliary body.

Nel caso di un motore con iniezione a benzina, il-suddetto corpo ausiliario presenta una pluralità di protuberanze attraversate da fori di uscita del metano che sono allineati con le suddette sedi dei dispositivi iniettori, dette protuberanze essendo montate entro corrispondenti sedi predisposte originariamente nel collettore di aspirazione per ricevere i dispositivi iniettori di benzina. In the case of an engine with petrol injection, the aforementioned auxiliary body has a plurality of protuberances crossed by methane outlet holes which are aligned with the aforementioned seats of the injector devices, said protuberances being mounted in corresponding seats originally provided in the fuel manifold. suction to receive the petrol injector devices.

Nel caso invece di trasformazione di un motore Diesel, il suddetto corpo ausiliario è interposto fra il collettore di aspirazione e la testa del motore ed è attraversato da condotti di passaggio dell’aria di alimentazione del motore che mettono in comunicazione fra loro i corrispondenti condotti ricavati nel collettore di aspirazione e nella testa del motore, detto corpo ausiliario presentando inoltre una pluralità di fori di efflusso del metano che sono allineati con le rispettive sedi per i dispositivi iniettori e che comunicano rispettivamente con i suddetti condotti di passaggio dell'aria ricavati nel corpo ausiliario. In questo caso, il motore Diesel deve inoltre essere preliminarmente adattato con un sistema ad accensione comandata/ montando candele di accensione nelle sedi originariamente predisposte per gli iniettori di gasolio. In the case of conversion of a Diesel engine, on the other hand, the aforementioned auxiliary body is interposed between the intake manifold and the engine head and is crossed by ducts for the passage of the engine supply air which put the corresponding ducts obtained in communication with each other. in the intake manifold and in the head of the engine, said auxiliary body also has a plurality of methane outflow holes which are aligned with the respective seats for the injector devices and which respectively communicate with the aforementioned air passage ducts obtained in the body auxiliary. In this case, the Diesel engine must also be preliminarily adapted with a positive ignition system / by mounting spark plugs in the seats originally prepared for the diesel injectors.

Grazie alle suddette caratteristiche, il motore secondo l'invenzione può essere ottenuto in modo semplice, con l'aggiunta del suddetto corpo ausiliario, che assolve la funzione di un adattatore atto a consentire l'impiego dei dispositivi iniettori del metano senza modificare la struttura della testa e del collettore di aspirazione del motore a benzina o Diesel. Thanks to the aforementioned characteristics, the engine according to the invention can be obtained in a simple way, with the addition of the aforementioned auxiliary body, which performs the function of an adapter suitable for allowing the use of the CNG injector devices without modifying the structure of the head and intake manifold of the petrol or diesel engine.

L'invenzione naturalmente ha anche per oggetto il dispositivo preso a se stante che consente di trasformare un motore con iniezione a benzina o Diesel in un motore con iniezione a metano, secondo quanto indicato nell'annessa rivendicazione 5. The invention naturally also relates to the device taken on its own which allows to transform an engine with petrol or diesel injection into an engine with methane injection, according to what is indicated in the attached claim 5.

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

la figura 1 è una vista in sezione di un particolare di un motore secondo l'invenzione con accensione per scintilla e alimentazione a metano, la figura 2 è una vista in sezione secondo la linea II-II della figura 1, e Figure 1 is a sectional view of a detail of an engine according to the invention with spark ignition and methane fueling, Figure 2 is a sectional view along the line II-II of Figure 1, and

la figura 3 è una vista in sezione di un particolare di un ulteriore motore secondo l'invenzione, di tipo Diesel, con alimentazione a metano. Figure 3 is a sectional view of a detail of a further engine according to the invention, of the Diesel type, powered by methane.

Nella figura 1, il numero di riferimento 1 indica la testa di un motore a combustione interna inizialmente previsto per l'iniezione a benzina. La testa 1 presenta una pluralità di condotti di alimentazione 2 (uno solo dei quali è visibile nella figura) rispettivamente associati ai vari cilindri del motore. Il numero di riferimento 3 indica nel suo insieme il collettore di aspirazione del motore, per se di tipo noto, che presenta una pluralità di condotti 4 di alimentazione dell’aria destinati a comunicare con i condotti di alimentazione 2 ricavati nella testa. Nell'esempio illustrato, il collettore 3 è costituito da due corpi 3a, 3b fra loro uniti. Il corpo 3b presenta una pluralità di fori 5 comunicanti rispettivamente con i condotti di aspirazione 2 che originariamente assolvono la funzione di sedi per i dispositivi iniettori di benzina. In Figure 1, the reference number 1 indicates the head of an internal combustion engine initially envisaged for petrol injection. The head 1 has a plurality of supply ducts 2 (only one of which is visible in the figure) respectively associated with the various cylinders of the engine. The reference number 3 indicates as a whole the intake manifold of the engine, per se of a known type, which has a plurality of air supply ducts 4 intended to communicate with the supply ducts 2 obtained in the head. In the illustrated example, the manifold 3 consists of two bodies 3a, 3b joined together. The body 3b has a plurality of holes 5 communicating respectively with the intake ducts 2 which originally perform the function of seats for the petrol injector devices.

Secondo la presente invenzione, le sedi 5 dei dispositivi iniettori di benzina vengono invece utilizzate per ricevere e bloccare una pluralità di protuberanze 6 di un corpo ausiliario 7 nel quale sono montati i dispositivi iniettori di metano 8, tali dispositivi iniettori essendo di dimensioni sensibilmente maggiori rispetto a quelle dei dispositivi per l'iniezione di benzina. According to the present invention, the seats 5 of the petrol injector devices are instead used to receive and block a plurality of protuberances 6 of an auxiliary body 7 in which the methane injector devices 8 are mounted, these injector devices being significantly larger in size than to those of petrol injection devices.

Come visibile nella figura 1, ciascun dispositivo iniettore 8 è ricevuto in una sede 9 del corpo ausiliario 7 che comunica con un foro coassiale di uscita del metano 10 ricavato attraverso la rispettiva protuberanza 6 e comunicante con il rispettivo condotto di alimentazione 2. Le sedi 9 comunicano inoltre tutte con un condotto collettore 11, anch'esso ricavato nel corpo ausiliario 7, per alimentare alle sedi 9 il metano proveniente da un raccordo di ingresso 12. As can be seen in Figure 1, each injector device 8 is received in a seat 9 of the auxiliary body 7 which communicates with a coaxial outlet hole for the methane 10 obtained through the respective protuberance 6 and communicating with the respective supply duct 2. The seats 9 all of them also communicate with a collector duct 11, also obtained in the auxiliary body 7, to supply the seats 9 with methane coming from an inlet fitting 12.

Come risulta evidente dalla descrizione che precede, l'uso dell'adattatore costituito dal corpo ausiliario 7 consente di montare i dispositivi iniettori 8 per l'iniezione del metano senza modificare la struttura del collettore di aspirazione 3 e senza in particolare modificare le sedi 5 originariamente previste per i dispositivi iniettori di benzina. As is evident from the above description, the use of the adapter constituted by the auxiliary body 7 allows to mount the injector devices 8 for the injection of methane without modifying the structure of the intake manifold 3 and without in particular modifying the seats 5 originally provided for petrol injector devices.

La figura 3 si riferisce al caso di un motore Diesel, comprendente anch'esso una testa 1 con condotti di aspirazione 2, comunicanti con corrispondenti condotti 4 del collettore di aspirazione 3. In questo caso il corpo ausiliario 7 è interposto fra il collettore di aspirazione 3 e la testa 2 e presenta condotti di passaggio dell'aria di alimentazione 13 che mettono in comunicazione i condotti 4 del collettore di aspirazione con i condotti di alimentazione 2 nella testa 1 del motore. Anche in questo caso, il corpo ausiliario 7 presenta inoltre le sedi 9 per i dispositivi iniettori del metano 8, comunicanti con il condotto collettore 11 che riceve il metano da un raccordo 12. Anche in questo caso, inoltre, le sedi 9 comunicano con fori di efflusso del metano 10 che sfociano nei condotti 13 di passaggio dell'aria ricavati nel corpo ausiliario 3. In questo caso inoltre le sedi inizialmente previste per i dispositivi iniettori di gasolio, ricavate nella testa cilindri 1, vengono utilizzate per l'inserimento di candele di accensione (non illustrate) . Figure 3 refers to the case of a Diesel engine, also comprising a head 1 with intake ducts 2, communicating with corresponding ducts 4 of the intake manifold 3. In this case, the auxiliary body 7 is interposed between the intake manifold 3 and the head 2 and has ducts for the passage of the supply air 13 which put the ducts 4 of the intake manifold in communication with the supply ducts 2 in the head 1 of the engine. Also in this case, the auxiliary body 7 also has the seats 9 for the methane injector devices 8, communicating with the collector duct 11 which receives the methane from a fitting 12. Also in this case, moreover, the seats 9 communicate with holes methane outflow 10 which flow into the air passage ducts 13 obtained in the auxiliary body 3. In this case, moreover, the seats initially provided for the diesel injector devices, obtained in the cylinder head 1, are used for inserting spark plugs ignition (not shown).

Come risulta evidente dalla descrizione che precede, l'invenzione consente di trasformare in modo semplice un motore con iniezione a benzina, o un motore Diesel preliminarmente adattato con un sistema ad accensione comandata, in un motore con alimentazione a metano, dotato di più dispositivi iniettori del metano associati ai vari cilindri del motore, senza modificare la struttura e la geometria base del motore. As is evident from the foregoing description, the invention makes it possible to transform in a simple way an engine with petrol injection, or a diesel engine previously adapted with a positive ignition system, into a methane fueled engine, equipped with several injector devices. of methane associated with the various cylinders of the engine, without changing the structure and basic geometry of the engine.

Naturalmente, per completare la trasformazione è necessario poi adattare conseguentemente il sistema elettronico di controllo del motore. Tale aspetto non è stato tuttavia qui illustrato, dal momento che esso non rientra nell'ambito della presente invenzione. Naturally, to complete the transformation it is then necessary to adapt the electronic engine control system accordingly. However, this aspect has not been illustrated here, since it does not fall within the scope of the present invention.

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

Claims

CLAIMS 1- Internal combustion engine with methane fuel system, characterized in that it is provided with a plurality of methane injector devices (8) respectively associated with the various cylinders of the engine and mounted in respective seats (9) communicating with a collector duct common (11) for the methane supply, and by the fact that the seats (9) for the injector devices (8) and the aforementioned common manifold duct (11) are obtained in an auxiliary body (7) separated from the intake manifold (3) and the motor head (1).

2, Engine according to claim 1 with spark ignition, characterized in that the aforementioned auxiliary body (7) has a plurality of protuberances (6) crossed by methane outlet holes (10) which are aligned with the aforementioned seats (9) ) of the injector devices (8), said protuberances (6) being mounted in corresponding seats (5) originally arranged in the intake manifold (3) to receive petrol injector devices. 4. Compression ignition engine according to claim 2, characterized in that the aforementioned auxiliary body (7) is interposed between the intake manifold (3) and the engine head (1) and is crossed by ducts (13) of passage of the engine supply air which communicate with each other the corresponding ducts (4, 2) obtained in the intake manifold (3) and in the engine head (1), said auxiliary body (7) also presenting a plurality of methane outlet holes (10) which are aligned with the aforementioned seats (9) for the methane injector devices (8) and which communicate respectively with the aforementioned air passage ducts (13) obtained in the auxiliary body (7) . 5. Device for transforming an internal combustion engine, equipped with a petrol or diesel injection system, including several injector devices respectively associated with the cylinders of the engine, into an engine with a methane fuel system, characterized in that it comprises a body auxiliary (7) intended to be mounted adjacent to the intake manifold (3) of the engine and having a plurality of seats (9) for respective methane injector devices (8), as well as a manifold duct (11) communicating with all the aforementioned seats (9), for feeding methane, and a plurality of methane outlet holes (10) aligned with the aforementioned seats (9) and intended to communicate with the intake ducts of the engine in the assembled condition of the aforementioned auxiliary body (7). 6. Device according to claim 5 intended to be applied to an engine with petrol injection, characterized in that the aforementioned auxiliary body (7) has protuberances (6) shaped to be inserted in correspondence with the methane outlet holes (10) in seats (5) of the intake manifold (3) originally arranged to receive petrol injector devices. 7. Device according to claim 5, intended to be applied to a Diesel engine, characterized in that the aforementioned auxiliary body (7) is intended to be interposed between the intake manifold (3) and the engine head (1) and it has ducts (13) for the passage of the supply air intended to put the corresponding ducts (4, 2) in communication with each other in the intake manifold (3) and in the engine head (1). All substantially as described and illustrated and for the specified purposes.