ITTO940459A1 - Dispositivo regolatore di pressione a controllo elettronico per motori a combustione interna alimentati a gas, in particolare a metano. - Google Patents

Dispositivo regolatore di pressione a controllo elettronico per motori a combustione interna alimentati a gas, in particolare a metano. Download PDF

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Abstract

Un dispositivo regolatore di pressione per motori a combustione interna alimentati a gas, in particolare a metano, comprende un'elettrovalvola modulatrice di pressione (24) pilotata da mezzi elettronici di controllo (25) in funzione del segnale di uscita di un sensore di pressione (26). Il dispositivo include un corpo riscaldante (13) per evitare il raffreddamento del gas a seguito della sua espansione.(Figura unica).

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo regolatore di pressione a controllo elettronico per motori a combustione interna alimentati a gas, in particolare a metano",
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un dispositivo regolatore di pressione a controllo elettronico per motori a combustione interna alimentati a gas, in particolare a metano.
Nei motori a combustione interna di questo tipo, il gas viene alimentato al motore a pressione atmosferica mediante un dispositivo diffusore concettualmente analogo ad un carburatore di un motore a benzina, oppure ad una pressione di circa 7 bar mediante uno o più dispositivi iniettori. Il gas alimentato al dispositivo diffusore o agli iniettori proviene da un contenitore ove esso è immagazzinato a pressione elevata (ad esempio di circa 200 bar) tramite un dispositivo regolatore di pressione che ha la funzione appunto di portare la pressione del gas dal livello presente nel contenitore al livello di alimentazione al dispositivo diffusore o agli iniettori .
Secondo la tecnica tradizionale, tale dispositivo regolatore di pressione comprende una valvola modulatrice comandata da un dispositivo a membrana sensibile alla depressione nel collettore di aspirazione del motore.
L'inconveniente principale di tale tecnica nota consiste nel fatto che la pressione di alimentazione del gas risulta soggetta a pulsazioni, essenzialmente a causa della inerzia delle parti mobili del dispositivo regolatore di pressione (membrana, molle e leve di comando) che rende difficile un adeguamento immediato ai regimi transitori del motore. Sovente anche le accelerazioni del veicolo generano conseguenze negative sulla regolazione della pressione.
Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo regolatore di pressione per motori a combustione interna alimentati a gas, in particolare a metano, che sia in grado di ovviare al suddetto inconveniente.
In vista di raggiungere tale scopo, il dispositivo regolatore di pressione secondo l'invenzione è caratterizzato dal fatto che comprende:
- un corpo cavo includente una prima e una seconda camera comunicanti fra loro tramite un passaggio ristretto ed avente una prima apertura per la comunicazione della prima camera con un contenitore di gas sotto pressione, ed una seconda apertura per la comunicazione della seconda camera con il sistema di alimentazione del gas al motore,
- mezzi sensori di pressione associati a detta seconda camera per rilevare la pressione entro di essa,
un'elettrovalvola modulatrice di pressione interposta nella comunicazione fra detta prima apertura ed il contenitore di gas sotto pressione, e - mezzi elettronici di controllo per pilotare detta elettrovalvola modulatrice di pressione, con una logica ad anello di controreazione, in funzione del segnale di uscita dei suddetti mezzi sensori di pressione, ed eventualmente di ulteriori segnali indicativi delle condizioni di funzionamento del motore, per ottenere che il gas in uscita da detta seconda apertura sia ad una pressione predeterminata inferiore alla pressione del suddetto contenitore e sostanzialmente esente da pulsazioni.
Preferibilmente, all'interno di detta prima camera è disposto un corpo riscaldante per evitare il raffreddamento del gas dovuto alla sua espansione attraverso il dispositivo regolatore di pressione. In una forma preferita di attuazione, detto corpo riscaldante è disposto coassialmente all'interno della cavità del suddetto corpo del dispositivo regolatore e presenta una testa d'estremità allargata definente con la parete della cavità un passaggio anulare ristretto che separa lo spazio anulare definito fra il corpo riscaldante e la parte della cavità - costituente la suddetta prima camera - dalla parte rimanente della cavità - costituente la suddetta seconda camera
In tale forma di attuazione, inoltre, il corpo riscaldante è costituito da un corpo metallico avente un passaggio interno inserito nel circuito del liquido di raffreddamento del motore. Il liquido caldo in uscita dal motore viene inviato a tale passaggio interno in modo da mantenere a temperatura relativamente elevata il corpo riscaldante.
La suddetta elettrovalvola modulatrice di pressione può essere di vario tipo (duty-cycle cool, on-off, proporzionale) ed è pilotata dai suddetti mezzi elettronici di controllo che possono eventualmente essere costituiti dall'usuale centralina elettronica di controllo che è associata al motore a combustione interna con alimentazione ad iniezione.
L'invenzione è applicabile all'alimentazione di qualsiasi tipo di motore, a due tempi o a quattro tempi, e con qualsiasi sistema di alimentazione, ossia mediante dispositivo diffusore, oppure mediante un unico iniettore posto nel collettore di aspirazione, oppure mediante una pluralità di iniettori associati ai vari condotti di aspirazione dei cilindri del motore o direttamente alle camere di combustione dei cilindri.
Il dispositivo secondo l'invenzione si differenzia sostanzialmente dalla tecnica nota in quanto non presenta masse in movimento e può essere gestito dai suddetti mezzi elettronici di controllo in modo da ottimizzare anche l'alimentazione del gas con vantaggi in termini di prontezza di risposta e di precisione di dosatura.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento al disegno annesso, fornito a puro titolo di esempio non limitativo, che illustra una vista schematica, parzialmente in sezione, del dispositivo secondo l'invenzione.
Con riferimento al disegno, il numero 1 indica una bombola di metano ad alta pressione (200 bar), la cui uscita 2 è collegabile mediante un rubinetto 3 ed una linea 4 con un dispositivo regolatore di pressione 5 secondo l'invenzione avente un'uscita 6 collegata con un sistema di alimentazione del metano ad un motore a combustione interna (non illustrato). Come già indicato, il sistema di alimentazione può essere di qualunque tipo noto, ad esempio con dispositivo diffusore, nel quale il metano viene alimentato a pressione atmosferica, o con uno o più iniettori, nel qual caso la pressione di alimentazione del metano è di circa 7 bar.
Il dispositivo regolatore di pressione 5 ha lo scopo di portare la pressione del metano dal valore elevato al quale il metano è accumulato entro la bombola 1 al valore della pressione di alimentazione, evitando le pulsazioni di tale pressione di alimentazione che si verificano con i dispositivi noti.
Il dispositivo regolatore di pressione presenta un corpo sostanzialmente cilindrico 7 comprendente un elemento tubolare 8 avente una cavità cilindrica interna 9 chiusa alle estremità da due coperchi 10,11 avvitati a flangie d'estremità 8a,8b dell'elemento tubolare 8 mediante viti delle quali sono illustrati unicamente gli assi 12.
Il coperchio d'estremità 10 sopporta a sbalzo all’interno della cavità 9 un corpo riscaldante 13, sostanzialmente cilindrico, di diametro inferiore al diametro della cavità 9. Il corpo riscaldante 13 presenta un passaggio interno definito da fori 10,15,16 avente le estremità comunicanti rispettivamente con un'apertura di ingresso 17 ed un’apertura di uscita 18 per il liquido di raffreddamento del motore. Tale liquido arriva all’apertura di ingresso 17 dopo avere riscaldato il motore e quindi a temperatura relativamente elevata, e fuoriesce dall’apertura 18 per ritornare nel motore cosi da mantenere a temperatura relativamente elevata il corpo riscaldante 13. Tale corpo presenta alla sua estremità opposta al coperchio 10 una testa allargata 13a che definisce insieme alla parete della cavità 9 un passaggio anulare ristretto 19. Il passaggio ristretto 19 inette in comunicazione una prima camera 20, costituita dallo spazio anulare compreso fra il corpo riscaldante 13 e la parete della cavità 9, ed una seconda camera 21, costituita dalla parte rimanente della cavità 9.
Il corpo 7 del dispositivo regolatore di pressione presenta una prima apertura 22 ricavata nella parete dell'elemento tubolare 6, per la comunicazione della camera 20 con il contenitore di gas ad alta pressione 1 ed una seconda apertura 23, per la comunicazione della camera 21 con la linea 6 di alimentazione del gas al motore. Sull'elemento tubolare 7 è montato il corpo di un'elettrovalvola 24 modulatrice di pressione che è interposta nel collegamento fra l'apertura 22 e la linea 4 proveniente dal contenitore di gas ad alta pressione 1. L'elettrovalvola 24 può essere di vario tipo (duty-cycle, on-off, proporzionale) e viene pilotata da una centralina elettronica di controllo 25, secondo una logica ad anello di controreazione, in funzione del segnale ricevuto da un sensore 26 della pressione nella camera 21 allo scopo di mantenere la pressione nella camera 21 ad un livello costante predeterminato {ad esempio alla pressione atmosferica o alla pressione di 7 bar).
Nel funzionamento il gas proveniente dal contenitore ad alta pressione 1 giunge attraverso la linea 4 all’elettrovàlvola 24 che controlla il flusso del gas verso l’apertura 22 e da questa attraverso la camera 20, il passaggio ristretto anulare 19 e la camera 21, all'apertura di uscita 23 da cui il gas può arrivare alla linea 6 di collegamento al sistema di alimentazione al motore.
Il raffreddamento a cui il gas sarebbe soggetto a seguito dell'espansione che avviene attraverso l'elettrovalvola 24 viene contrastato dal corpo riscaldante 13, che sfrutta il calore del liquido di raffreddamento del motore.
Come già sopra indicato, il dispositivo secondo l’invenzione permette di risolvere efficientemente il problema dell’eliminazione delle pulsazioni di pressione nel gas che viene alimentato a motore, il problema del suo abbassamento di temperatura a seguito dell'espansione a cui esso è soggetto per passare dalla pressione elevata di accumulo nel contenitore 1 alla pressione di utilizzazione, il tutto con una struttura relativamente semplice e di basso costo.
L'asservimento dell'elettrovalvola 24 ad un controllo elettronico operante in loop con il sensore di pressione 26 garantisce l'efficienza del dispositivo- L'elettrovalvola 24 può anche essere asservita ad ulteriori sensori preposti alla strategia di gestione del motore.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a guanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (5)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo regolatore di pressione per motori a combustione interna alimentati a gas, in particolare a metano, caratterizzato dal fatto che comprende: - un corpo cavo (7) includente una prima ed una seconda camera (20,21) comunicanti tra loro tramite un passaggio ristretto (19) ed avente una prima apertura (22) per la comunicazione della prima camera (20) con un contenitore di gas ad alta pressione (1) ed una seconda apertura (23) per la comunicazione della seconda camera (21) con il sistema di alimentazione del gas al motore, - mezzi sensori di pressione (26) associati a detta seconda camera (21) per rilevare la pressione entro di essa, - un elettrovalvola modulatrice di pressione (24) interposta nella aomunicazione fra detta prima apertura (22) ed i contenitori di gas ad alta pressione (1), e mezzi elettronici di controllo (25) per pilotare detta elettrovalvola modulatrice di pressione (24), con una logica ad anello di controreazione, in funzione del segnale di uscita dei suddetti mezzi sensori di pressione (26) ed eventualmente di ulteriori segnali indicativi delle condizioni di funzionamento del motore, per ottenere che il gas in uscita da detta seconda apertura (23) sia ad una pressione predeterminata inferiore alla pressione del suddetto contenitore e sostanzialmente esente da pulsazioni.
  2. 2. Dispositivo regolatore secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che all'interno di detta prima camera (20) è disposto un corpo riscaldante (13).
  3. 3. Dispositivo regolatore secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detto corpo riscaldante (13) è disposto coassialmente all'interno della cavità (9) del suddetto corpo del dispositivo regolatore (7) e presenta una testa d'estremità allargata (13a) definente con la parete (9) della cavità un passaggio anulare ristretto (19) che separa lo spazio anulare definito fra il corpo riscaldante (13) e la parete della cavità (9) - costituente la suddetta prima camera (20) - dalla parte rimanente della cavità (9) -costituente la suddetta seconda camera (21)
  4. 4. Dispositivo regolatore secondo la rivendicazione 3; caratterizzato dal fatto che detto corpo riscaldante (13) è costituito da un corpo metallico avente un passaggio interno (14,15,16) inserito nel circuito del liquido di raffreddamento del motore.
  5. 5. Dispositivo regolatore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto corpo (7) del dispositivo regolatore (5) comprende un elemento tubolare (8) provvisto di due coperchi di estremità (10,11) ad uno dei quali (10) è fissato a sbalzo il suddetto corpo riscaldante (13), il coperchio opposto (11) avendo la suddetta seconda apertura (23) e detta prima apertura (22) essendo invece ricavata nella parete del suddetto elemento tubolare. Il tutto sostanzialmente come scritto ed illustrato e per gli scopi specificati.
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