ITTO950064A1

ITTO950064A1 - Motore a combustione interna con sistema di alimentazione ad iniezione atto ad operare selettivamente con benzina o con gpl.

Info

Publication number: ITTO950064A1
Application number: IT95TO000064A
Authority: IT
Inventors: Riccardo Gozzellino; Massimo Ferrera; Pietro Gianotti
Original assignee: Fiat Ricerche
Priority date: 1995-02-03
Filing date: 1995-02-03
Publication date: 1996-08-03
Also published as: ITTO950064A0; IT1279106B1

Abstract

Un motore a combustione interna, particolarmente per autoveicoli, è dotato di un sistema di alimentazione ad iniezione atto ad operare selettivamente con benzina o con GPL. Il GPL viene iniettato allo stato liquido, dopo essere stato prelevato da un serbatoio (5) mediante una pompa (4). La quantità di GPL alimentata in eccesso agli iniettori (2) ritorna nel serbatoio (5) tramite un condotto di riflusso (6) nel quale e' interposto un regolatore di pressione (7) che provvede a strozzare il condotto (6) in modo tale per cui la pompa (4) crea un salto di pressione sostanzialmente costante al variare della pressione del GPL nel serbatoio. In tal modo, il GPL allo stato liquido viene iniettato ad una pressione che e, sempre compresa nel campo entro il quale gli iniettori (2) operano correttamente, nonostante le variazioni della pressione del GPL nel serbatoio (5) al variare della temperatura. (Figura unica)

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Motore a combustione interna con sistema di alimentazione ad iniezione, atto ad operare selettivamente con benzina o con GPL",

TESTO DELLΑ DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un motore a combustione interna con sistema di alimentazione ad iniezione atto ad operare selettivamente con benzina o con GPL,

caratterizzato dal fatto che il sistema di alimentazione di GPL comprende:

una pluralità di iniettori rispettivamente associati ai vari cilindri del motore,

un collettore o "rail" di alimentazione di GPL agli iniettori separato dal rail di alimentazione della benzina,

un serbatoio di GPL,

mezzi per alimentare GPL dal serbatoio al rail di alimentazione mantenendo il GPL allo stato liquido, detti mezzi includendo una pompa che aspira GPL dal serbatoio e lo invia al rail,

un condotto di riflusso per riportare nel serbatoio la quantità di GPL alimentata in eccesso agli iniettori,

un regolatore di pressione, interposto nel condotto di riflusso per strozzare tale condotto in modo tale per cui detta pompa crei un salto dalla pressione del GPL nel serbatoio alla pressione di alimentazione del GPL agli iniettori,

- mezzi associati a detto regolatore di pressione, atti a rilevare la pressione del GPL nel serbatoio, che è funzione della temperatura, e a variare conseguentemente il grado di strozzatura attuato dal regolatore, così da mantenere il suddetto salto ad un livello sostanzialmente costante,

mezzi sensori della pressione di alimentazione del GPL agli iniettori, e

- mezzi elettronici di controllo che ricevono i segnali in uscita da detti mezzi sensori della pressione di alimentazione agli iniettori e controllano di conseguenza il tempo di apertura degli iniettori.

Grazie alle caratteristiche sopra descritte, il motore secondo l’invenzione è in grado di funzionare in modo ottimale sia con iniezione di benzina, sia con iniezione di GPL. Sempre grazie alle caratteristiche sopra indicate, il sistema secondo l'invenzione è in grado di realizzare una iniezione di GPL allo stato liquido nonostante i problemi connessi con la variazione della pressione del GPL allo stato liquido al variare della temperatura. In un caso tipico (le percentuali di propano e butano che costituiscono il GPL sono infatti diverse nelle varie parti del mondo) la pressione del GPL può andare da un valore di circa 1 bar ad una temperatura di -20°C fino ad un valore di circa 20 bar ad una temperatura pari a 50°C. Nello stesso tempo, gli iniettori disponibili in commercio sono in grado di operare correttamente in un campo di pressione compreso fra circa 3 bar e 22-23 bar. A causa di tale difficoltà, i sistemi di alimentazione a GPL normalmente utilizzati non prevedono l'uso di iniettori, bensì provocano il passaggio allo stato gassoso del GPL in un diffusore e lo miscelano all'aria mediante un sistema a carburatore. L'iniezione di GPL allo stato liquido è tuttavia desiderabile in quanto permette di controllare con mezzi più sofisticati il titolo aria/combustibile cilindro per cilindro, il che consente poi un funzionamento ottimale del dispositivo catalizzatore per i gas di scarico del motore ed è inoltre preferibile anche dal punto di vista del rendimento volumetrico permettendo di ottenere prestazioni più vicine a quelle di un motore alimentato a benzina.

L'adozione di una pompa di alimentazione in congiunzione con il suddetto regolatore di pressione consente di alimentare il GPL allo stato liquido agli iniettori ad una pressione che si mantiene maggiore rispetto alla pressione del vapore nel serbatoio di GPL di un salto sostanzialmente costante, che può essere ad esempio pari a 2-3 bar. In tal modo, qualsiasi sia la temperatura alla quale si trova il serbatoio di GPL, la pressione di alimentazione del GPL agli iniettori è sempre compresa nel campo di pressione nel quale gli iniettori funzionano correttamente. Ad esempio, a temperature molto basse (-20°C), la pressione di alimentazione sarà nell'ordine di 3 bar, mentre a temperature elevate (50°C), la pressione di alimentazione sarà nell'ordine di 22 bar, il campo delle pressioni a cui gli iniettori operano correttamente essendo, come già indicato, di 3-23 bar.

Inoltre, l'adozione di un rail di alimentazione del GPL separato dal rail di alimentazione della benzina rende il sistema secondo l'invenzione particolarmente semplice. Infatti, l’adozione di un unico rail che viene selettivamente alimentato con GPL oppure con benzina proveniente dal sistema di alimentazione della benzina, obbligherebbe ad adottare un sistema di valvole relativamente complicato per chiudere la comunicazione del rail con uno dei due sistemi di alimentazione quando l'altro è utilizzato.

Infine, un'ulteriore caratteristica preferita dell'invenzione risiede nel fatto che la pompa di alimentazione del GPL è disposta all'esterno del serbatoio. Il problema connesso con la pompa di alimentazione è che essa deve essere impervia a possibili trafilamenti della fase gassosa del GPL. Una possibile soluzione consiste nel disporre la pompa all'interno del serbatoio del GPL, ma questo rende la struttura del serbatoio più complicata e può dare origine a problemi di sicurezza. Secondo l'invenzione, si preferisce adottare una pompa disposta all'esterno del serbatoio, che naturalmente deve essere di un tipo atto a garantire la tenuta fino a valori di pressione dell'ordine di 23 bar. Una possibile soluzione può ad esempio consistere in una pompa del tipo a "membrana rotolante" prodotta dalla ditta Bellofram, anche se naturalmente non sono escluse soluzioni diverse.

Come indicato, il controllo elettronico dell'iniezione di benzina viene svolto nel modo usuale, mediante una centralina elettronica, che provvede anche al controllo dell'iniezione di GPL. In tal caso, tuttavia, il modo di operare di detta centralina è modificato da una centralina elettronica ausiliaria in funzione delle caratteristiche di alimentazione del GPL allo stato liquido.

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 uno schema di principio del sistema secondo l'invenzione.

Con riferimento alla figura, il numero 1 indica nel suo insieme il collettore o "rail" di alimentazione del GPL a quattro iniettori 2 rispettivamente associati ai quattro cilindri di un motore a combustione interna di autoveicolo. Il motore è provvisto di un sistema di alimentazione ad iniezione atto ad operare selettivamente con benzina o con GPL. Nel disegno, le parti del sistema di alimentazione a benzina non sono illustrate, in quanto tale sistema è del tipo tradizionale ad iniezione di benzina, con una centralina elettronica di controllo che provvede a controllare l'iniezione di benzina in funzione dei diversi parametri operativi del sistema.

Il GPL viene alimentato al rail 1 tramite un condotto 3 da una pompa di alimentazione 4 che aspira GPL da un serbatoio 5. La quantità di GPL alimentata in eccesso agli iniettori 2 ritorna nel serbatoio 5 attraverso una linea di riflusso 6 nella quale è interposto un regolatore di pressione 7 che provvede a strozzare la linea 6 in modo tale da far sì che la pompa 4 crei un salto di pressione dalla pressione all'interno del serbatoio 5 alla pressione di alimentazione agli iniettori 2. Il regolatore 7 è in grado di sentire la pressione nel serbatoio 5 tramite una linea 8 ed è cosi in grado di autoregolarsi per mantenere sostanzialmente costante il suddetto salto di temperatura e prossimo a 2-3 bar, al variare della pressione del GPL nel serbatoio 5 (che è funzione della temperatura). In tal modo, quando la temperatura è molto bassa (ad esempio -20°C) la pressione del GPL nel serbatoio 5, che è di circa 1 bar, viene innalzata a circa 3 bar dalla pompa 4, mentre quando la temperatura è molto elevata (ad esempio 50°C) la pressione del GPL nel serbatoio 5 è di circa 20 bar e viene innalzata dalla pompa 4 fino a circa 22 bar. In entrambe le suddette condizioni estreme, la pressione di alimentazione del GPL allo stato liquido agli iniettori 2 è quindi compresa nel campo di pressione entro cui gli iniettori sono in grado di operare correttamente. Naturalmente, al variare della pressione di alimentazione del GPL, il tempo di apertura degli iniettori 2 deve essere variato. A tale funzione provvede l'usuale centralina elettronica di controllo che è predisposta per l'iniezione di benzina. In tal caso, tuttavia, il modo di operare della centralina viene modificato da una centralina elettronica ausiliaria, in funzione delle caratteristiche di alimentazione del GPL.

Come è già stato sopra richiamato, il rail di alimentazione della benzina è separato dal rail 1 di alimentazione del GPL, cosi da evitare inutili complicazioni del sistema. Inoltre, come illustrato nella figura, la pompa di alimentazione del GPL 4 è preferibilmente disposta all'esterno del serbatoio 5. Tale soluzione pur richiedendo l'adozione di pompe di tipo particolare, che garantiscano la tenuta ai gas anche a pressioni dell'ordine di 23 bar, è preferibile a quella che prevede di disporre la pompa all'interno del serbatoio, in quanto quest'ultima comporta una complicazione della struttura del serbatoio stesso e pone problemi dal punto di vista della sicurezza.

Nel disegno, il numero di riferimento 9 indica un sensore della pressione di alimentazione del GPL il cui segnale di uscita è inviato alla centralina elettronica ausiliaria di controllo.

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

RIVENDICAZIONI 1. Motore a combustione interna con sistema di alimentazione ad iniezione atto ad operare selettivamente con benzina o con GPL, caratterizzato dal fatto che il sistema di alimentazione di GPL comprende: una pluralità di iniettori (2) rispettivamente associati ai vari cilindri del motore, un collettore o "rail" (1) di alimentazione di GPL agli iniettori (2), separato dal rail di alimentazione della benzina, un serbatoio di GPL (5), mezzi per alimentare GPL dal serbatoio (5) al rail (1) di alimentazione mantenendo il GPL allo stato liquido, detti mezzi includendo una pompa (4) che aspira GPL dal serbatoio e lo invia al rail, un condotto di riflusso (6) per riportare nel serbatoio (5) la quantità di GPL alimentata in eccesso agli iniettori (2), un regolatore di pressione (7), interposto nel condotto di riflusso (6) per strozzare tale condotto in modo tale per cui detta pompa (4) crei un salto dalla pressione del GPL nel serbatoio (5) alla pressione di alimentazione del GPL agli iniettori (2), mezzi (8) associati a detto regolatore di pressione (7), atti a rilevare la pressione del GPL nel serbatoio (5), che è funzione della temperatura, e a variare conseguentemente il grado di strozzatura attuato dal regolatore (7), così da mantenere il suddetto salto di pressione ad un livello sostanzialmente costante, mezzi sensori (9) della pressione di alimentazione del GPL agli iniettori (2), e - mezzi elettronici di controllo che ricevono i segnali in uscita da detti mezzi sensori (9) della pressione di alimentazione agli iniettori (2) e controllano di conseguenza il tempo di apertura degli iniettori (2).
2. Motore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal tatto che i suddetti mezzi elettronici di controllo comprendono una prima centralina elettronica di un tipo tradizionalmente usato nei sistemi di iniezione di benzina, per controllare l'iniezione di benzina, ed una seconda centralina elettronica atta a modificare il modo di operare della prima centralina elettronica in funzione delle caratteristiche di alimentazione del GPL, per il controllo dell'iniezione di GPL sempre da parte di detta prima centralina.
3. Motore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta pompa (4) è disposta all'esterno del serbatoio di GPL (5). Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.