ITTO940766A1 - Dispositivo di sincronizzazione per un motore termico senza sensore di posizione camma. - Google Patents

Abstract

Procedimento per generare un segnale di sincronizzazione su 720°, per un motore a combustione interna, senza impiegare un sensore di camma ma utilizzando strategie alternative, ad esempio rilevando la durata della scintilla in un cilindro di riferimento o la coerenza dell'accelerazione del motore con l'angolo farfalla.

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo di sincronizzazione per un motore ter-mico senza sensore di posizione camma"

DESCRIZIONE

La presente invenzione fa riferimento in gene-rale a dispositivi di sincronizzazione per un motore termico, in particolare un motore a combustione in-terna per autoveicoli, senza sensori di posizione di camma.

La maggior parte dei motori a combustione interna per veicoli è attualmente alimentata tramite un sistema di iniezione del combustibile controllato da una centralina elettronica che, quasi sempre, ge-stisce anche l'accensione. Molti degli attuali sistemi hanno un riferimento angolare preciso su 360° dell’albero motore e non più su 720° dell'intero ciclo motore {nel caso specifico di un motore quattro tempi a quattro cilindri, peraltro il modello ampiamente più diffuso attualmente in produzione) .

Tuttavia, nel caso di motori impieganti bobine di accensione individuali per ogni cilindro, del tipo cosiddetto top-plug, o per motori che non presentano simmetrie adeguate nella fasatura dei cilindri (ad esempio motori a cinque cilindri e motori a sei cilindri a V, del tipo cosiddetto galoppante) diventa indispensabile avere ancora un riferimento preciso sui 720°.

Allo scopo di ottenere tale riferimento è noto l'utilizzo di sensori, quali ad esempio sensori di camma, i quali presentano tuttavia l'inconveniente di aumentare il costo del sistema elettronico di controllo del motore.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di sincronizzazione che permetta di risolvere in modo soddisfacente tutti i problemi sopra indicati.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto grazie ad un dispositivo di sincronizzazione avente le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni che seguono la presente descrizione.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente dettagliata descrizione fornita a titolo di esempio non limitativo.

L'idea essenziale alla base della presente invenzione è quella di utilizzare come riferimento preciso il riferimento su 360° del motore e di discriminare la fase di un cilindro di riferimento (che può essere uno qualsiasi dei cilindri del motore) su 360° pari e su 360° dispari impiegando segnali già disponibili alla centralina elettronica di gestione del motore.

Si utilizza a tale scopo un segnale proveniente da circuiti che forniscono l'informazione sulla durata della scintilla (o circuiti di rilevazione della ionizzazione). Tali circuiti, peraltro noti nella tecnica, saranno in futuro sempre più necessa-ri per permettere di soddisfare le recenti normative anti-inquinamento e per svolgere funzioni diagnostiche relative al funzionamento del motore.

I circuiti di rilevazione della ionizzazione forniscono un segnale proporzionale (in durata od in ampiezza) alla durata della scintilla. Tuttavia la tensione di innesco e mantenimento della scintilla è molto diversa a seconda della pressione presente nella camera di scoppio del cilindro (circa proporzionale a questa) mentre la corrente di arco della scintilla è circa costante. Ciò vuol dire che a parità di energia fornita al primario della bobina (e a parità di efficienza della bobina) varia notevolmente la durata della scintilla. In pratica si ha una scintilla di durata normale se il cilindro è in compressione, mentre si ha una scintilla di durata molto più lunga se il cilindro è in scarico.

Per sincronizzare il motore è quindi sufficiente comandare l'accensione su di un cilindro, scelto come cilindro di riferimento, quando questo è in compressione (o in scarico dato che questa informazione è sconosciuta a priori) e ripetere l’accensione dopo 360° in modo da poter confrontare i due dati relativi alla durata della scintilla. La scintilla di durata più corta si ottiene quando la fase è ef-fettivamente una fase di compressione. Tale operazione tipicamente può venire eseguita all'avviamento, quindi con il motore a combustione interna tra-scinato in rotazione dal motorino di avviamento, in un tempo molto ridotto in quanto sono sufficienti meno di due giri completi per portarla a compimento. Inoltre l'operazione può eventualmente venire ese-guita prima di cominciare l'iniezione di carburante nei cilindri. E' possibile quindi, dopo aver completato tale operazione, cominciare ad eseguire l'iniezione di combustibile (anche fasata) e le accensioni successive per far partire il motore.

La strategia esposta in precedenza può essere perfezionata in modo da aumentare la sicurezza di discriminazione utilizzando più cilindri differenti come riferimenti successivi (sempre nel corso del primo giro motore ed eventuali frazioni del giro successivo) . Le informazioni aggiuntive così ottenute possono essere utilizzate per validare il primo risultato o per decidere ulteriori rilevazioni in caso di contrasto.

La stessa strategia può inoltre essere nuovamente attuata a motore funzionante in caso di un inspiegabile calo dei giri (angolo di farfalla maggiore dì α0 e decelerazione motore maggiore di X giri/sec, con a0 e X dati).

In assenza di un circuito di ionizzazione la strategia può essere attuata impiegando altri segnali eventualmente disponibili nella centralina elet-tronica di gestione del motore.

Un segnale che è sempre presente o derivabile, tipicamente, è la coerenza dell'accelerazione (positiva o negativa) del motore con l'angolo di farfalla. Questa informazione è ben utilizzabile su motori di tipo simmetrico al posto del suddetto segnale indicativo della ionizzazione. A titolo di esempio si consideri un motore a quattro o a sei cilindri con coppie di cilindri sfasate di 360° (ma anche di 370380°). In questo caso si può decidere di avviare il motore con due semi-iniettate di combustibile in cilindri quasi contrapposti e con pilotaggio quasi contemporaneo delle relative accensioni. In questo modo si attuano delle accensioni perse sul cilindro in scarico, tuttavia tali accensioni (con gli incroci valvole tipici dei motori attualmente in produzione) non sono dannose. In queste condizioni il motore sicuramente si avvia.

A questo punto non appena l'angolo di farfalla supera una determinata soglia {ad esempio angolo di farfalla maggiore di β0, corrispondente in pratica ad una determinata richiesta di coppia, con il motore -già avviato (regime di rotazione maggiore di Y giri/sec, con β0 e Y dati) può venire attuata una strategia di ricerca per determinare la suddetta discriminazione dei 360° pari e dispari.

Tale strategia può consistere nell'attuare l'accensione ogni 720° per tutti i cilindri, con una scelta casuale di aggancio al riferimento su 720°, cioè di scelta dei 360° pari e dei 360° dispari. Se il motore decelera oltre un determinato limite si prova l'aggancio opposto, cioè si inverte il riferimento scelto fra i 360° pari ed i 360° dispari. Al termine di tale verifica risulta quindi individuato il corretto riferimento. Tale strategia può causare un buco nel funzionamento del motore, tuttavia tale situazione non è dannosa ed è scarsamente percepibi-le dal guidatore essendo il motore in avviamento.

In alternativa, una strategia di riconoscimento dei 360° pari e dei 360° dispari può essere attuata, indipendentemente dalla posizione della farfalla, quando il motore è nel transitorio compreso tra lo sgancio del motorino di avviamento ed il raggiungimento del regime di minimo (circa 400-600 giri/min).

Una volta riconosciuta la fase sui 720°, me-diante una delle suddette strategie, sia l'iniezione che l'accensione vengono gestite utilizzando completamente tale informazione (quindi iniezione eventualmente fasata) . Anche in questo caso una delle suddette strategie può essere eventualmente attuata nuovamente, a motore funzionante, in caso di un inspiegabile calo dei giri.

Le strategie precedentemente esposte possono essere utilizzate da sole, combinate fra loro (ad esempio per aumentare l’affidabilità in caso di guasto del circuito di rilevazione della ionizzazione) od anche in associazione ad un eventuale sensore di posizione a camma allo scopo di aumentare considerevolmente l'affidabilità del sistema di gestione del motore in generale.

Un'altra fonte di informazione utilizzabile per la determinazione del riferimento di fase su 720° è data dai sensori di pressione in camera, nel caso siano presenti, che permettono di discriminare, in modo diretto, se il cilindro di riferimento è in compressione od in scarico.

Naturalmente, .fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall’ambito della presente invenzione .

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di sincronizzazione per un motore a combustione interna a ciclo otto, detto motore essendo provvisto di un impianto di accensione e di alimentazione di combustibile controllato da almeno una unità di gestione elet-tronica, e di mezzi sensori atti a fornire a detta unità elettronica un primo segnale di riferimento, indicativo della posizione angolare, su 360°, dell'albero di detto motore, detto procedimento essendo atto a generare un secondo segnale di riferimento, indicativo della fase di almeno un cilindro di detto motore, in modo da consentire, in combinazione con detto primo segnale di riferimento, la discriminazione della posizione angolare su 720° dell'albero di detto motore, caratterizzato dal fatto che comprende le fasi di : rilevare almeno una grandezza fisica, relativa al funzionamento di detto motore, indicativa della pressione in detto almeno un cilindro, in due posizioni angolari predeterminate di detto albero, individuate mediante detto primo segnale di riferimento, spaziate di almeno un giro di detto albero, confrontare i valori di detta grandezza fisica, rilevati in dette due posizioni angolari spaziate di almeno un giro, generare detto secondo segnale di riferimento in base al risultato del confronto di detti valori.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette due posizioni angolari sono spaziate sostanzialmente di 360°, e che detta grandezza fisica è la ionizzazione dei gas presenti in detto almeno un cilindro.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta fase di rilevare detta grandezza fisica indicativa della pressione in detto almeno un cilindro, in due posizioni angolari predeterminate di detto albero, spaziate sostanzialmente di 360°, comprende la fase di comandare due accensioni sostanzialmente in prossimità del punto morto superiore di detto almeno un cilindro, spaziate di 360°, in detto almeno un cilindro e di rilevare la durata della scintilla per dette due accensioni.
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta fase di generare detto secondo segnale di riferimento comprende la fase di generare un segnale indicativo di una fase di compressione, in detto almeno un cilindro, in corrispondenza della scintilla di durata inferiore di dette due accensioni.
5. 5 . Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato dal fatto che comprende le fasi di rilevare e confrontare detta grandezza fisica per una pluralità di cilindri di detto motore.
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende le fasi di: generare, a priori, detto secondo segnale di riferimento indicativo della fase su 720°, comandare un'accensione ogni 720° per ogni cilindro di detto motore in base a detto secondo segnale di riferimento, generato a priori, rilevare la coerenza dell'accelerazione di detto motore con l'angolo di apertura della farfalla di detto motore, nel caso di decelerazione di detto motore, in contrasto con detto angolo di apertura della farfalla, invertire detto secondo segnale di riferimento indicativo della fase su 720°.
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto secondo segnale di riferimento, generato a priori, viene generato in modo casuale.
8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta fase di rilevare una grandezza fisica, indicativa della pressione in detto almeno un cilindro, comprende la fase di rilevare la pressione nella camera di detto almeno un cilindro mediante un sensore di pressione.
9. 9. Procedimento secondo una qulsiasi delle rivendicazioni 1 a 8, caratterizzato dal fatto che viene eseguito in corrispondenza dell'avviamento di detto motore .
10. 10. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 9, caratterizzato dal fatto che viene eseguito quando detto motore è avviato.
11. 11. Procedimento secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che viene eseguito in corrispondenza di una decelerazione di detto motore in contrasto con detto angolo di farfalla. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato, e per gli scopi specificati.