IT202000032225A1 - METHOD AND SYSTEM FOR CHECKING THE TIMING OF AT LEAST ONE SUPPLY DISTRIBUTION VALVE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents
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Description
?Metodo e sistema per il controllo della fasatura di almeno una valvola di distribuzione dell?alimentazione per motori a combustione interna? ?Method and system for checking the timing of at least one distribution valve for internal combustion engines?
DESCRIZIONE DESCRIPTION
SFONDO TECNOLOGICO DELL?INVENZIONE TECHNOLOGICAL BACKGROUND OF THE INVENTION
Campo di applicazione. Field of application.
La presente invenzione riguarda un metodo e un sistema per il controllo della fasatura di almeno una valvola di distribuzione dell?alimentazione per motori a combustione interna. The present invention relates to a method and system for controlling the timing of at least one fuel distribution valve for internal combustion engines.
In particolare, l?invenzione riguarda un metodo e un sistema per il controllo della fasatura della distribuzione dell?alimentazione, in un motore a combustione interna, mediante ritenuta elettromagnetica delle valvole di aspirazione e scarico. In particular, the invention relates to a method and system for controlling the timing of the fuel distribution, in an internal combustion engine, by means of electromagnetic retention of the intake and exhaust valves.
La presente invenzione pu? essere applicata anche per la regolazione del rapporto delle pressioni per motori a combustione interna. The present invention can also be applied for pressure ratio regulation for internal combustion engines.
Descrizione dell?arte nota. Description of the prior art.
? ben noto che i motori a combustione interna, in particolare i motori a quattro tempi, sono dotati di valvole di aspirazione e di scarico che determinano, rispettivamente, l?immissione nella camera di combustione della miscela aria combustibile e l?espulsione dei gas di scarico. ? It is well known that internal combustion engines, in particular four-stroke engines, are equipped with intake and exhaust valves which determine, respectively, the introduction into the combustion chamber of the fuel-air mixture and the expulsion of the exhaust gases.
L?apertura e la chiusura delle valvole di aspirazione e di scarico sono regolate da elementi eccentrici, tipicamente camme, il cui profilo determina lo spostamento e quindi l?apertura e chiusura delle valvole. The opening and closing of the intake and exhaust valves are regulated by eccentric elements, typically cams, the profile of which determines the displacement and therefore the opening and closing of the valves.
L?apertura e la chiusura delle valvole viene sincronizzata con la rotazione dell?albero motore. The opening and closing of the valves is synchronized with the rotation of the crankshaft.
Tale rotazione pu? essere quantitativamente espressa mediante una misura angolare detta angolo di manovella. This rotation can be expressed quantitatively by means of an angular measure called crank angle.
La fasatura della distribuzione pu? quindi essere espressa in funzione degli angoli di manovella di apertura e di chiusura delle valvole rispetto ai cosiddetti ?punto morto inferiore, PMI? e ?punto morto superiore, PMS?. The timing of the distribution pu? therefore be expressed as a function of the opening and closing crank angles of the valves with respect to the so-called ?bottom dead centre, PMI? and ?top dead centre, TDC?.
? altres? noto che tali angoli di manovella di apertura e di chiusura delle valvole rispetto ai punti morti inferiore, PMI, e superiore, PMS, sono determinanti nel definire le prestazioni del motore ai diversi regimi di rotazione nonch? la quantit? di inquinanti prodotti durante il funzionamento. ? otherwise? known that these crank angles of opening and closing of the valves with respect to the lower dead centres, PMI, and upper, PMS, are decisive in defining the performance of the engine at the different speeds of rotation as well as? the quantity? of pollutants produced during operation.
Per questo motivo, sono state sviluppate numerose soluzioni (ad esempio, adottate da diverse case automobilistiche) che comprendono sistemi di distribuzione a fasatura variabile in modo da ottimizzare la fasatura in funzione delle condizioni di utilizzo del motore e del suo regime (numero di giri) di funzionamento. For this reason, numerous solutions have been developed (for example, adopted by various car manufacturers) which include variable timing distribution systems in order to optimize the timing according to the conditions of use of the engine and its speed (rpm). of operation.
Tra i sistemi di fasatura noti della distribuzione, si possono citare ad esempio i seguenti: variatori di fase a spostamento angolare (VCT<? >Alfa Romeo, VARIOCAM<? >Porsche), variatori di fase a pi? camme per valvola (VALVELIFT<? >Audi, VTEC<? >Honda), variatori a spostamento delle punterie (MDS<? >Dodge) e pi? recentemente sistemi di fasatura e alzata variabili (VALVETRONIC<? >Bmw, MULTIAIR<? >Fiat, VALVEMATIC<? >Toyota). Among the known timing systems of the distribution, the following can be mentioned for example: phase shifters with angular displacement (VCT<? >Alfa Romeo, VARIOCAM<? >Porsche), phase shifters with pi? valve cams (VALVELEFT<? >Audi, VTEC<? >Honda), tappet shifters (MDS<? >Dodge) and more? recently variable valve timing and lift systems (VALVETRONIC<? >Bmw, MULTIAIR<? >Fiat, VALVEMATIC<? >Toyota).
I sistemi sopra citati si basano su controlli ?sofisticati?, ad opera di azioni meccaniche svolte da una o pi? camme asservite da sofisticati meccanismi motorizzati o da organi di trasmissione ad attuazione idraulica o da attuatori idraulici che richiedono complessi impianti oleodinamici. Tali controlli sofisticati determinano un certo livello di complessit? (ad esempio, richiedono numerosi attuatori con alti requisiti di rapidit? di risposta, organi meccanici caratterizzati da lavorazioni di alta precisione caratterizzati quindi da elevati costi di realizzazione), con escursioni di fasatura (ritardi, anticipi) relativamente limitati e in taluni casi incapaci di ritardare la chiusura su ampi intervalli angolari. The systems mentioned above are based on ?sophisticated? controls, by mechanical actions carried out by one or more? cams served by sophisticated motorized mechanisms or by hydraulically actuated transmission parts or by hydraulic actuators that require complex hydraulic systems. Such sophisticated controls result in a certain level of complexity? (for example, they require numerous actuators with high response speed requirements, mechanical parts characterized by high precision machining and therefore characterized by high construction costs), with relatively limited phasing excursions (delays, advances) and in some cases unable to delay closing over large angular intervals.
Nonostante la variet? dei suddetti sistemi, resta quindi l?esigenza di fornire soluzioni pi? semplici, sotto certi aspetti, e d?altra parte pi? efficaci, in termini di ottimizzazione del controllo di fasatura e con escursioni di fasatura (angoli di manovella di anticipo o ritardo) pi? ampi. Despite the variety of the aforementioned systems, therefore remains the? need to provide solutions more? simple, in some respects, and on the other hand more? effective, in terms of optimization of the timing control and with timing excursions (crank angles of advance or delay) more? broad.
Al proposito, sono recentemente emerse soluzioni basate su un diverso approccio, che consiste nell?utilizzare una tipologia diversa di attuatori, in particolare attuatori elettromagnetici. In this regard, solutions based on a different approach have recently emerged, which consists in using a different type of actuators, in particular electromagnetic actuators.
Si noti come i due suddetti approcci sono molto diversi, e per certi aspetti incompatibili: nel primo caso, si ricerca un miglioramento delle prestazioni mediante l?applicazione di meccanismi ausiliari o sistemi idraulici ausiliari di controllo (di fatto, pi? complessi e sofisticati) mantenendo fissa la tipologia di attuatori controllati (camme); secondo l?altro approccio, si cambia il tipo di attuatore. Note how the two aforementioned approaches are very different, and in some respects incompatible: in the first case, an improvement in performance is sought through the application of auxiliary mechanisms or auxiliary hydraulic control systems (in fact, more complex and sophisticated) keeping the type of controlled actuators fixed (cams); according to the other approach, the type of actuator is changed.
A questa seconda categoria appartengono ad esempio i sistemi di controllo delle valvole detti ?camless?, che sfruttano attuatori elettromagnetici. For example, the so-called ?camless? valve control systems, which use electromagnetic actuators, belong to this second category.
In questi sistemi le valvole sono solidali ad un?armatura mobile dell?elettromagnete che viene attratto (o anche respinto in caso si utilizzino magneti permanenti) dal nucleo fisso dell?elettromagnete di apertura o chiusura a seconda delle necessit? di apertura/chiusura e relativa fasatura. In these systems the valves are integral with a mobile armature of the electromagnet which is attracted (or even repelled if permanent magnets are used) by the fixed core of the opening or closing electromagnet according to the needs. opening/closing and relative timing.
Tuttavia, anche questi sistemi ?camless? presentano notevoli inconvenienti. However, even these ?camless? have significant drawbacks.
Il principale svantaggio consiste nel fatto che, per poter aprire e chiudere rapidamente le valvole, soprattutto agli alti regimi di rotazione del motore, sono necessari elettromagneti di potenza elevata, ed anche ingombranti. Infatti, la forza magnetica di attrazione (e/o repulsione nel caso si utilizzino magneti permanenti) tra armatura mobile e nucleo fisso deve ripetutamente accelerare e decelerare sia la massa della valvola sia la massa dell?armatura mobile dell?elettromagnete. The main drawback consists in the fact that, in order to be able to open and close the valves rapidly, especially at high engine speeds, electromagnets of high power and also bulky are required. In fact, the magnetic force of attraction (and/or repulsion if permanent magnets are used) between the mobile armature and the fixed core must repeatedly accelerate and decelerate both the mass of the valve and the mass of the mobile armature of the electromagnet.
Un altro svantaggio si pu? individuare nel fatto che la forza iniziale di attrazione ? nettamente inferiore alla forza di attrazione massima che l?elettromagnete pu? fornire. Il motivo ? che lo spostamento dell?armatura mobile avviene quando esiste necessariamente una distanza D (pari all?alzata della valvola) tra l?espansione polare dell?armatura mobile e l?espansione polare del nucleo fisso misurata lungo lo spostamento, che riduce di molto la forza attrattiva (e/o repulsiva) per effetto della bassa permeabilit? magnetica del traferro. La massima forza si ottiene solo quando la distanza D ? sostanzialmente nulla. Another disadvantage you can? locate in the fact that the initial force of attraction ? clearly lower than the maximum attraction force that the electromagnet can? to provide. The reason ? that the displacement of the mobile armature occurs when there is necessarily a distance D (equal to the lift of the valve) between the pole expansion of the mobile armature and the pole expansion of the fixed core measured along the displacement, which greatly reduces the attractive force (and/or repulsive) due to the low permeability? magnetic gap. The maximum force is obtained only when the distance D ? essentially nothing.
Un ulteriore svantaggio deriva dal fatto che tali sistemi devono necessariamente prevedere dei dispositivi capaci di decelerare le masse per evitare che ci sia un effetto di martellamento tra le espansioni polari con conseguente usura e tempi di vita limitati. A further drawback derives from the fact that such systems must necessarily provide devices capable of decelerating the masses to prevent there being a hammering effect between the pole pieces with consequent wear and limited life times.
Nel settore tecnico considerato, ? quindi fortemente sentita l?esigenza di disporre di metodi e sistemi per il controllo della fasatura della distribuzione dell?alimentazione per motori a combustione interna che siano in grado di fornire prestazioni almeno parzialmente migliorate rispetto ai suddetti requisiti desiderati, ed in particolare siano semplici, rapidi, poco ingombranti, tali da non richiedere lavorazioni meccaniche di elevata precisione (e quindi relativamente economici) e tali da fornire una pi? ampia escursione nell?anticipo o ritardo di apertura e/o chiusura delle valvole, e quindi di una fasatura pi? flessibile. In the technical sector considered, ? therefore the need is strongly felt to have methods and systems for controlling the timing of the power supply distribution for internal combustion engines which are capable of providing at least partially improved performance with respect to the aforementioned desired requirements, and in particular which are simple, rapid , not bulky, such as not to require machining of high precision (and therefore relatively cheap) and such as to provide a more? wide excursion in the advance or delay of the opening and/or closing of the valves, and therefore of a phasing more? flexible.
SOMMARIO DELL?INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION
? scopo della presente invenzione quello di fornire un metodo per il controllo della fasatura di almeno una valvola di distribuzione dell?alimentazione per motori a combustione interna, che consenta di ovviare almeno parzialmente agli inconvenienti qui sopra lamentati con riferimento alla tecnica nota, e di rispondere alle summenzionate esigenze particolarmente avvertite nel settore tecnico considerato. Tale scopo ? raggiunto mediante un metodo in accordo alla rivendicazione 1. ? The object of the present invention is to provide a method for controlling the timing of at least one fuel distribution valve for internal combustion engines, which makes it possible to at least partially obviate the drawbacks described above with reference to the prior art, and to meet the above-mentioned needs particularly felt in the technical sector considered. That purpose? achieved by a method according to claim 1.
Ulteriori forme di realizzazione di tale metodo sono definite dalle rivendicazioni 2-7. Further embodiments of this method are defined by claims 2-7.
Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di fornire un sistema per il controllo della fasatura della distribuzione dell?alimentazione per motori a combustione interna, in grado di effettuare il suddetto metodo. Tale scopo ? raggiunto mediante un metodo in accordo alla rivendicazione 8. A further object of the present invention ? that of providing a system for controlling the timing of the power supply distribution for internal combustion engines, capable of carrying out the above method. That purpose? achieved by a method according to claim 8.
Ulteriori forme di realizzazione di tale sistema sono definite dalle rivendicazioni da 9 a 15. Further embodiments of this system are defined by claims 9 to 15.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del sistema e del metodo secondo l?invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui: Further characteristics and advantages of the system and method according to the invention will result from the following description of preferred embodiments, given by way of non-limiting example, with reference to the attached figures, in which:
- la figura 1 illustra una forma di realizzazione di un sistema secondo la presente invenzione; figure 1 illustrates an embodiment of a system according to the present invention;
- la figura 2 illustra un dettaglio della figura 1, secondo un?opzione implementativa dell?invenzione; - figure 2 illustrates a detail of figure 1, according to an implementation option of the invention;
- le figure 3 e 4 illustrano due rispettive ulteriori forme di realizzazione del sistema dell?invenzione; - figures 3 and 4 illustrate two respective further embodiments of the system of the invention;
- la figura 5 ? un diagramma che rappresenta una relazione tra angolo di manovella e alzata valvola, secondo alcuni profili forniti dal metodo secondo l?invenzione. - figure 5 ? a diagram representing a relationship between crank angle and valve lift, according to some profiles provided by the method according to the invention.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DETAILED DESCRIPTION
Con riferimento alle figure 1-5, viene descritto un metodo per controllare la fasatura di almeno una valvola di distribuzione 1 dell?alimentazione di un motore a combustione interna. With reference to figures 1-5, a method is described for controlling the timing of at least one distribution valve 1 of the supply of an internal combustion engine.
Tale metodo comprende le fasi di controllare una fase di apertura della valvola 1, determinare una fase di mantenimento della posizione della valvola 1 ed effettuare una fase di chiusura della valvola 1. This method comprises the phases of controlling an opening phase of the valve 1, determining a phase of maintaining the position of the valve 1 and carrying out a closing phase of the valve 1.
La suddetta fase di controllare una fase di apertura della valvola 1 comprende controllare la fase di apertura della valvola 1 mediante accoppiamento meccanico tra la valvola 1 ed una camma 2 in rotazione, in modo che l?evoluzione dell?apertura della valvola 1 dipenda da una prima porzione di profilo meccanico 21 della camma e dal movimento di rotazione della camma 2. The aforementioned step of controlling an opening phase of the valve 1 comprises controlling the opening phase of the valve 1 by means of a mechanical coupling between the valve 1 and a rotating cam 2, so that the evolution of the opening of the valve 1 depends on a first portion of mechanical profile 21 of the cam and by the rotational movement of the cam 2.
La fase di determinare una fase di mantenimento della posizione della valvola 1 comprende determinare la fase di mantenimento della posizione della valvola 1, in un desiderato momento di commutazione tra apertura e mantenimento, corrispondente ad una desiderata posizione di apertura della valvola 1, mediante azionamento di mezzi di ritenuta 3 comprendenti un elettromagnete 30 e mezzi meccanici di mantenimento 31, accoppiati meccanicamente all?elettromagnete 30 ed accoppiabili meccanicamente alla valvola 1, quando l?elettromagnete 30 ? azionato. The step of determining a phase of maintaining the position of the valve 1 comprises determining the phase of maintaining the position of the valve 1, at a desired moment of switching between opening and holding, corresponding to a desired opening position of the valve 1, by actuating retaining means 3 comprising an electromagnet 30 and mechanical holding means 31, mechanically coupled to the electromagnet 30 and mechanically coupled to the valve 1, when the electromagnet 30 is? operated.
Tale fase di determinare comprende disaccoppiare meccanicamente la valvola 1 dalla camma 2, mediante l?azionamento dell?elettromagnete 30 e il conseguente movimento dei mezzi meccanici di mantenimento 31, in corrispondenza del suddetto momento di commutazione tra apertura e mantenimento, in modo che la valvola 1 venga mantenuta aperta nella desiderata posizione di apertura, ad opera di un?azione dei suddetti mezzi meccanici di mantenimento 31. This determining step comprises mechanically uncoupling the valve 1 from the cam 2, by actuating the electromagnet 30 and the consequent movement of the mechanical holding means 31, at the aforementioned moment of switching between opening and holding, so that the valve 1 is kept open in the desired open position, by an action of the aforementioned mechanical holding means 31.
La fase di effettuare una fase di chiusura della valvola 1 comprende effettuare la fase di chiusura della valvola 1, in un desiderato momento di commutazione tra mantenimento e chiusura, mediante un rilascio dei mezzi di ritenuta 3, determinato da de-energizzazione dell?elettromagnete 30, che causa un disaccoppiamento tra i mezzi meccanici di ritenuta 3 e la valvola 1 e consente un successivo accoppiamento meccanico della valvola 1 alla camma 2, in modo che l?evoluzione della chiusura della valvola 1 dipenda, almeno in parte, da una seconda porzione di profilo meccanico 22 della camma 2 e dal movimento di rotazione della camma 2 stessa. The step of carrying out a closing step of the valve 1 comprises carrying out the closing step of the valve 1, at a desired moment of switching between holding and closing, by releasing the retaining means 3, determined by de-energizing the electromagnet 30 , which causes a decoupling between the mechanical retaining means 3 and the valve 1 and allows a subsequent mechanical coupling of the valve 1 to the cam 2, so that the evolution of the closure of the valve 1 depends, at least in part, on a second portion profile 22 of cam 2 and by the rotational movement of cam 2 itself.
Secondo una forma di realizzazione del metodo, gli angoli di fasatura della valvola, ovvero gli angoli di apertura e chiusura della valvola, ovvero i rapporti tra i tempi di chiusura ed apertura della valvola, rispetto al tempo di ciclo della valvola, sono determinati dai suddetti momento di commutazione tra apertura e mantenimento e momento di commutazione tra mantenimento e chiusura. According to an embodiment of the method, the valve timing angles, i.e. the valve opening and closing angles, i.e. the ratios between the valve closing and opening times, with respect to the valve cycle time, are determined by the aforementioned moment of switching between opening and holding and moment of switching between holding and closing.
In accordo con una forma di realizzazione del metodo, le suddette prima porzione 21 e seconda porzione 22 di profilo meccanico della camma 2 appartengono al profilo complessivo meccanico della camma 2. In accordance with an embodiment of the method, the aforementioned first portion 21 and second portion 22 of the mechanical profile of the cam 2 belong to the overall mechanical profile of the cam 2.
Secondo una forma di realizzazione del metodo, la suddetta azione di effettuare una fase di chiusura della valvola 1 comprende: una prima sotto-fase, in cui la valvola 1 ? spinta verso la chiusura da una molla 5 o altri mezzi elastici accoppiati alla valvola 1, in una condizione in cui non si ? ancora realizzato l?accoppiamento meccanico con il secondo profilo meccanico 22 della camma; e una seconda sotto-fase, in cui la valvola 1 ha raggiunto la condizione di accoppiamento meccanico con il secondo profilo 22 della camma 2. According to an embodiment of the method, the aforementioned action of carrying out a closing step of the valve 1 comprises: a first sub-step, in which the valve 1 is closed; pushed towards the closure by a spring 5 or other elastic means coupled to the valve 1, in a condition in which it is not closed? the mechanical coupling with the second mechanical profile 22 of the cam has still been achieved; and a second sub-phase, in which the valve 1 has reached the condition of mechanical coupling with the second profile 22 of the cam 2.
In particolare, in un?opzione implementativa, il profilo di chiusura della valvola 1 dipende in un primo momento dal mezzo interposto tra la camma 2 e la valvola 1 (ad esempio, punteria idraulica) e poi dal profilo della camma 2. In particular, in an implementation option, the closing profile of the valve 1 initially depends on the medium interposed between the cam 2 and the valve 1 (for example, hydraulic tappet) and then on the profile of the cam 2.
Secondo un?opzione implementativa, il profilo di chiusura della valvola dipende prima dalla dinamica di rilascio della valvola (ad esempio, quando la valvola 1 viene rilasciata si deve prima comprimere la punteria e questo non dipende dal profilo della camma), poi dipende da una porzione o da tutto il profilo della camma 2 a seconda del momento in cui l?elettromagnete 30 viene rilasciato. According to an implementation option, the valve closing profile depends first on the valve release dynamics (for example, when valve 1 is released, the tappet must first be compressed and this does not depend on the cam profile), then it depends on a part or all of the profile of the cam 2 according to the moment in which the electromagnet 30 is released.
Secondo un?opzione implementativa, il secondo profilo 22 della camma 2 viene sfruttato solo parzialmente. According to an implementation option, the second profile 22 of cam 2 is only partially exploited.
Secondo una forma di realizzazione del metodo, la valvola 1 ? accoppiata meccanicamente alla camma 2 mediante un elemento a punteria idraulica 310 e un primo estremo di un bilanciere 311, in cui una prima porzione dell?elemento di punteria idraulica ? atto ad essere posto a contatto con la camma 2 e una seconda porzione dell?elemento di punteria idraulica ? atto ad essere posto a contatto con il suddetto primo estremo del bilanciere 311. According to one embodiment of the method, the valve 1 is mechanically coupled to the cam 2 by a hydraulic tappet element 310 and a first end of a rocker arm 311, in which a first portion of the hydraulic tappet element ? adapted to be placed in contact with the cam 2 and a second portion of the hydraulic tappet element ? adapted to be placed in contact with the aforementioned first end of the balance wheel 311.
In tal caso, il primo estremo del bilanciere 311 ? atto ad essere posto in contatto con una testa della valvola e un secondo estremo del bilanciere 311 ? atto ad essere meccanicamente accoppiato ai mezzi di ritenuta 3. In that case, the first extreme of the 311 balance wheel ? adapted to be placed in contact with a head of the valve and a second end of the rocker arm 311 ? adapted to be mechanically coupled to the retaining means 3.
Secondo un?opzione implementativa del metodo, i suddetti mezzi di ritenuta 3 comprendono il suddetto bilanciere 311, un?asta 312 posta in contatto con il secondo estremo del bilanciere 311, un?armatura mobile dell?elettromagnete 303 solidale con la suddetta asta 312, ed inoltre un nucleo di elettromagnete 301, energizzabile e/o controllabile mediante una bobina di elettromagnete 302, atta a controllare l?azionamento dell?elettromagnete 30. According to an implementation option of the method, the aforementioned retention means 3 comprise the aforementioned rocker arm 311, a rod 312 placed in contact with the second end of the rocker arm 311, a mobile armature of the electromagnet 303 integral with the aforementioned rod 312, and furthermore an electromagnet core 301, which can be energized and/or controlled by means of an electromagnet coil 302, able to control the actuation of the electromagnet 30.
In accordo con una forma di realizzazione del metodo, la valvola 1 ? una valvola di aspirazione o una valvola di scarico di un cilindro di un motore a combustione interna. In accordance with one embodiment of the method, the valve 1 is an inlet valve or an exhaust valve of a cylinder of an internal combustion engine.
In accordo con una forma di realizzazione, le fasi del metodo vengono applicate a ciascuna delle valvole di aspirazione e di scarico di ciascuno dei cilindri di un motore a combustione interna. In accordance with one embodiment, the steps of the method are applied to each of the intake and exhaust valves of each of the cylinders of an internal combustion engine.
Viene qui di seguito descritto, con riferimento alle figure 1, 3 e 4, un sistema 100 per il controllo della fasatura di almeno una valvola di distribuzione 1 dell?alimentazione per motori a combustione interna, in grado di eseguire il metodo precedentemente descritto. Hereinafter described, with reference to figures 1, 3 and 4, a system 100 for controlling the timing of at least one distribution valve 1 of the supply for internal combustion engines, capable of carrying out the previously described method.
Tale sistema 100 comprende una camma 2, mezzi di ritenuta 3 e mezzi di controllo 4. This system 100 comprises a cam 2, retention means 3 and control means 4.
La camma 2 ? configurata per ruotare in modo controllato, e presenta un profilo comprendente una prima porzione di profilo meccanico 21 di camma 2 e una seconda porzione di profilo meccanico 22 di camma 2. Cam 2? configured to rotate in a controlled manner, and has a profile comprising a first portion of mechanical profile 21 of cam 2 and a second portion of mechanical profile 22 of cam 2.
I mezzi di ritenuta 3 comprendono un elettromagnete 30, energizzabile in modo controllato, ed inoltre mezzi meccanici di mantenimento 31, accoppiati meccanicamente all?elettromagnete 30 ed accoppiabili meccanicamente alla valvola 1, quando l?elettromagnete 30 ? azionato, in modo controllato. The retaining means 3 comprise an electromagnet 30, which can be energized in a controlled manner, and furthermore mechanical holding means 31, mechanically coupled to the electromagnet 30 and which can be coupled mechanically to the valve 1, when the electromagnet 30 is? operated, in a controlled manner.
I mezzi di controllo 4 del sistema 100 sono operativamente collegati alla suddetta camma 2 e ai suddetti mezzi di ritenuta 3. The control means 4 of the system 100 are operatively connected to the aforementioned cam 2 and to the aforementioned retention means 3.
I mezzi di controllo 4sono configurati per svolgere le seguenti operazioni: The control means 4 are configured to carry out the following operations:
- controllare una fase di apertura della valvola 1 mediante accoppiamento meccanico tra la valvola 1 e la camma 2 in rotazione, in modo che l?evoluzione dell?apertura della valvola 1 dipenda dalla suddetta prima porzione di primo profilo meccanico 21 di camma e dal movimento di rotazione della camma 2; - control an opening phase of the valve 1 by means of a mechanical coupling between the valve 1 and the rotating cam 2, so that the evolution of the opening of the valve 1 depends on the aforementioned first portion of the first mechanical profile 21 of the cam and on the movement rotation of cam 2;
- energizzare in modo controllato il suddetto elettromagnete 30 dei mezzi di ritenuta 3, in modo da azionare conseguentemente i mezzi meccanici di mantenimento 31, imponendo ai mezzi meccanici di mantenimento 31 un movimento atto a determinare una fase di mantenimento della posizione della valvola 1, in un desiderato momento di commutazione tra apertura e mantenimento, corrispondente ad una desiderata posizione di apertura della valvola 1. - energizing said electromagnet 30 of the retaining means 3 in a controlled manner, so as to consequently actuate the mechanical holding means 31, imposing a movement on the mechanical holding means 31 capable of determining a phase of maintaining the position of the valve 1, in a desired moment of switching between opening and holding, corresponding to a desired opening position of the valve 1.
La suddetta operazione di determinare la fase di mantenimento della posizione della valvola 1 comprende un disaccoppiamento meccanico della valvola 1 dalla camma 2, dovuta al suddetto movimento dei mezzi meccanici di mantenimento 31, in corrispondenza del momento di commutazione tra apertura e mantenimento, in modo che la valvola 1 venga mantenuta aperta nella desiderata posizione di apertura; The aforementioned operation of determining the phase of maintaining the position of the valve 1 comprises a mechanical decoupling of the valve 1 from the cam 2, due to the aforementioned movement of the mechanical maintenance means 31, at the moment of switching between opening and maintenance, so that the valve 1 is kept open in the desired open position;
I mezzi di controllo 4 sono inoltre configurati per de-energizzare in modo controllato l?elettromagnete 30 dei mezzi di ritenuta 3 in modo da azionare conseguentemente i mezzi meccanici di mantenimento 31, imponendo ai mezzi meccanici di mantenimento 31 un rilascio atto ad effettuare una fase di chiusura della valvola 1, in un desiderato momento di commutazione tra mantenimento e chiusura. The control means 4 are also configured to de-energize the electromagnet 30 of the retaining means 3 in a controlled manner so as to consequently actuate the mechanical holding means 31, imposing a release on the mechanical holding means 31 capable of carrying out a phase closing of the valve 1, at a desired moment of switching between holding and closing.
La suddetta operazione di effettuare la fase di chiusura della valvola 1 comprende un disaccoppiamento tra i mezzi meccanici di ritenuta 3 e la valvola 1 e un successivo accoppiamento meccanico della valvola 1 alla camma 2, in modo che l?evoluzione della chiusura della valvola 1 dipenda almeno in parte dalla seconda porzione di profilo meccanico 22 della camma 2 e dal movimento di rotazione della camma 2. The aforementioned operation of carrying out the closing phase of the valve 1 comprises a decoupling between the mechanical retention means 3 and the valve 1 and a subsequent mechanical coupling of the valve 1 to the cam 2, so that the evolution of the closing of the valve 1 depends at least in part by the second portion of the mechanical profile 22 of the cam 2 and by the rotational movement of the cam 2.
Secondo una forma di realizzazione del sistema, il suddetto elettromagnete 30 dei mezzi di ritenuta 3 comprende un nucleo di elettromagnete 301, energizzabile e/o controllabile mediante una bobina di elettromagnete 302, atta a controllare l?azionamento dell?elettromagnete 30, e comprende inoltre un?armatura mobile 303 dell?elettromagnete. According to an embodiment of the system, the aforementioned electromagnet 30 of the retaining means 3 comprises an electromagnet core 301, which can be energized and/or controllable by means of an electromagnet coil 302, suitable for controlling the actuation of the electromagnet 30, and further comprises an electromagnet movable armature 303.
In accordo con una forma di realizzazione del sistema 100, i mezzi meccanici di mantenimento 31 comprendono un elemento di punteria idraulica 310, operativamente collegato all?elettromagnete 30 e alla camma 2, e configurato per accoppiare o disaccoppiare la camma 2 dalla valvola 1, sulla base della energizzazione o meno dell?elettromagnete 30. In accordance with an embodiment of the system 100, the mechanical holding means 31 comprise a hydraulic tappet element 310, operatively connected to the electromagnet 30 and to the cam 2, and configured to couple or uncouple the cam 2 from the valve 1, on the basis of the energization or otherwise of the electromagnet 30.
Secondo un?opzione implementativa, i mezzi meccanici di mantenimento 31 comprendono inoltre un bilanciere 311, avente un primo estremo di bilanciere operativamente collegato con l?armatura mobile 303 di elettromagnete, in modo che un movimento dell?armatura mobile 303 dell?elettromagnete 30 determini un corrispondente movimento del bilanciere 311, ed avente un secondo estremo di bilanciere operativamente collegato con la valvola 1. According to an implementation option, the mechanical holding means 31 further comprise a rocker arm 311, having a first rocker arm end operatively connected to the movable armature 303 of the electromagnet, so that a movement of the movable armature 303 of the electromagnet 30 determines a corresponding movement of the rocker arm 311, and having a second rocker arm end operatively connected to the valve 1.
Inoltre, uno dei due estremi del bilanciere 311 ? operativamente collegato con il suddetto elemento di punteria idraulica 310. Furthermore, one of the two extremes of the 311 ? operatively connected with the aforementioned hydraulic tappet element 310.
Secondo un?opzione implementativa del sistema, i mezzi meccanici di mantenimento 31 comprendono inoltre un?asta 312 solidale con l?armatura mobile 303 dell?elettromagnete, a cui ? collegata in corrispondenza di un primo estremo di asta, e collegata con il primo estremo di bilanciere 311 in corrispondenza di un secondo estremo di asta. According to an implementation option of the system, the mechanical holding means 31 further comprise a rod 312 integral with the movable armature 303 of the electromagnet, to which connected at a first rod end, and connected with the first rocker arm end 311 at a second rod end.
In accordo con una forma di realizzazione del sistema 100, illustrata ad esempio in figura 1, il bilanciere 311 ? operativamente collegato all?elemento di punteria idraulica 310 in corrispondenza del suddetto secondo estremo di bilanciere che ? anche operativamente collegato con la valvola 1. In accordance with an embodiment of the system 100, illustrated for example in figure 1, the balance wheel 311 is operatively connected to the hydraulic tappet element 310 at the aforesaid second extreme of the rocker arm which ? also operationally connected with valve 1.
In accordo con un?altra forma di realizzazione del sistema 100, illustrata ad esempio in figura 3, il bilanciere 311 ? operativamente collegato all?elemento di punteria idraulica 310 in corrispondenza del suddetto primo estremo di bilanciere che ? anche operativamente collegato con l?armatura mobile 303 di elettromagnete. In accordance with another embodiment of the system 100, illustrated for example in figure 3, the balance wheel 311 is operatively connected to the hydraulic tappet element 310 at said first rocker arm end which ? also operatively connected with the electromagnet movable armature 303.
Secondo una forma di realizzazione del sistema 100, illustrato ad esempio in figura 4, l?elemento di punteria idraulica 310 ? collegato alla camma 2, in corrispondenza di una prima porzione di elemento di punteria idraulica 310, ed ? collegato all?armatura mobile 303 di elettromagnete, in corrispondenza di una seconda porzione di elemento di punteria idraulica. According to an embodiment of the system 100, illustrated for example in figure 4, the hydraulic tappet element 310 is? connected to the cam 2, at a first portion of hydraulic tappet element 310, and ? connected to the electromagnet movable armature 303, at a second portion of hydraulic tappet element.
In tal caso, l?armatura mobile 303 di elettromagnete ? atta ad essere operativamente collegata con una molla di chiusura 5 della valvola. In this case, the movable electromagnet armature 303 ? adapted to be operatively connected to a closing spring 5 of the valve.
Vengono qui di seguito descritte in maggior dettaglio alcune forme di realizzazione del sistema secondo la presente invenzione. Some embodiments of the system according to the present invention are described in greater detail below.
Nella forma di realizzazione descritta nella figura 1, il sistema 100 ? costituito da una valvola 1 a fungo tradizionale con relativa molla di chiusura 5, da un bilanciere 311, da una punteria idraulica 310, da una camma 2, da un?asta 312 e da un elettromagnete di ritenuta 30. In the embodiment described in Figure 1, the system 100 is consisting of a traditional poppet valve 1 with relative closing spring 5, a rocker arm 311, a hydraulic tappet 310, a cam 2, a rod 312 and a holding electromagnet 30.
Si consideri inizialmente il caso in cui la valvola 1 si trova in condizioni di riposo, corrispondenti ad una situazione di ?valvola chiusa?, e in cui la punteria idraulica 310 ? in contatto con la camma 2 nella porzione a minor raggio ?tallone?. Consider initially the case in which the valve 1 is in rest conditions, corresponding to a situation of ?closed valve?, and in which the hydraulic tappet 310 ? in contact with cam 2 in the portion with the smallest radius ?heel?.
In questa condizione, il pistoncino 60 della punteria idraulica 310 (di cui ? rappresentata in dettaglio, in Figura 2, un?opzione implementativa) chiude la luce di deflusso 61. In this condition, the small piston 60 of the hydraulic tappet 310 (of which an implementation option is shown in detail in Figure 2) closes the outflow port 61.
Vengono ora descritte in dettaglio le tre fasi di apertura, di mantenimento e di chiusura della valvola in tale forma realizzativa. The three phases of opening, holding and closing of the valve in this embodiment are now described in detail.
FASE DI APERTURA OPENING PHASE
Durante la fase di apertura della valvola 1, la camma 2 in rotazione spinge, attraverso l?estremit? del bilanciere 311, la punteria idraulica 310 determinando l?apertura della valvola 1. Questo avviene perch? il pistoncino 60 chiude la luce di deflusso 61, non pu? quindi scorrere ulteriormente all?interno del cilindro 62 della punteria idraulica 310 per l?incomprimibilit? dell?olio e il conseguente aumento della pressione dell?olio nella camera di pressione 63. During the opening phase of the valve 1, the rotating cam 2 pushes, through the end? of the rocker arm 311, the hydraulic tappet 310 determining the opening of the valve 1. This happens because? the piston 60 closes the outflow port 61, it cannot? then scroll further inside the cylinder 62 of the hydraulic tappet 310 due to the incompressibility? of the oil and the consequent increase in the oil pressure in the pressure chamber 63.
In queste condizioni, la valvola 1 segue quindi il profilo di apertura della camma 2 poich? la punteria idraulica 310 non si pu? comprimere. In these conditions, the valve 1 therefore follows the opening profile of the cam 2 since? the hydraulic tappet 310 you can't? compress.
Il bilanciere 311, anch?esso spinto dalla punteria idraulica 310, spinge a sua volta, dalla sua estremit? opposta, l?armatura mobile 303 dell?elettromagnete 30 verso l?espansione polare del nucleo fisso 301 dell?elettromagnete 30, attraverso l?asta 312 o anche mediante collegamento diretto. The rocker arm 311, also pushed by the hydraulic tappet 310, in turn pushes, from its end, opposite, the movable armature 303 of the electromagnet 30 towards the pole piece of the fixed core 301 of the electromagnet 30, through the rod 312 or even by direct connection.
In questa opzione implementativa, le dimensioni delle parti del sistema sono dimensionate in modo che la valvola 1 raggiunga la massima alzata in corrispondenza della condizione in cui la punteria idraulica 310 ? in contatto con la punta della camma 2. In questa condizione le espansioni polari dell?armatura mobile 303 e del nucleo fisso 301 dell?elettromagnete 30 sono in contatto e la velocit? della valvola e del nucleo sono sostanzialmente nulle. In this implementation option, the dimensions of the parts of the system are dimensioned so that the valve 1 reaches the maximum lift in correspondence with the condition in which the hydraulic tappet 310 ? in contact with the tip of the cam 2. In this condition the pole pieces of the mobile armature 303 and of the fixed core 301 of the electromagnet 30 are in contact and the speed? of the valve and of the core are substantially nil.
Come illustrato nella Figura 5, durante tutta la fase di apertura il grafico dell?alzata della valvola segue il profilo normale della camma. As illustrated in Figure 5, throughout the opening phase the valve lift graph follows the normal profile of the cam.
FASE DI MANTENIMENTO MAINTENANCE PHASE
L?elettromagnete 30 viene alimentato in modo da mantenere la valvola 1 aperta indipendentemente dal profilo di chiusura della camma 2, cos? da anticipare o ritardare la successiva fase di chiusura indipendentemente dal profilo di chiusura imposto dalla camma 2. The electromagnet 30 is powered so as to keep the valve 1 open regardless of the closing profile of the cam 2, so to anticipate or delay the subsequent closing phase regardless of the closing profile imposed by cam 2.
Per ottenere tale effetto, nella forma di realizzazione qui considerata, la forza di attrazione magnetica deve generare una coppia, che agisce sul bilanciere 311, maggiore della coppia generata dalla molla di chiusura 5 della valvola 1 nella posizione di massima apertura. To obtain this effect, in the embodiment considered here, the magnetic attraction force must generate a torque, which acts on the rocker arm 311, greater than the torque generated by the closing spring 5 of the valve 1 in the maximum opening position.
La valvola 1 rimane aperta finch? l?elettromagnete 30 viene alimentato. Valve 1 remains open as long as? the electromagnet 30 is powered.
L?intervallo angolare di mantenimento viene scelto in funzione delle condizioni ottimali di funzionamento del motore ai differenti regimi di rotazione, e pu? essere agevolmente ed efficacemente controllato semplicemente controllando il tempo di alimentazione (cio? energizzazione, cio? azionamento) dell?elettromagnete 30. The angular interval of maintenance is chosen according to the optimal operating conditions of the engine at the different speeds of rotation, and can? be easily and effectively controlled simply by controlling the power supply time (i.e. energization, i.e. actuation) of the electromagnet 30.
Durante la fase di mantenimento, la camma 2 continua comunque a ruotare, determinando un?espansione della punteria idraulica 310. Tale espansione avviene grazie alla molla interna 64 della punteria idraulica, che spinge sia il pistoncino 60 che il cilindro 62 verso la camma 2 e verso il bilanciere 311. In any case, during the holding phase, the cam 2 continues to rotate, causing an expansion of the hydraulic tappet 310. This expansion takes place thanks to the internal spring 64 of the hydraulic tappet, which pushes both the piston 60 and the cylinder 62 towards the cam 2 and towards the balance wheel 311.
In questa condizione, il flusso dell?olio all?interno del cilindro 62 passa attraverso la valvola di non ritorno 65, che si apre per effetto della depressione creata durante l?espansione. In this condition, the oil flow inside the cylinder 62 passes through the non-return valve 65, which opens due to the depression created during the expansion.
Inoltre, il pistoncino 60 apre la luce di deflusso 61 favorendo il flusso dell?olio dal serbatoio 66 verso la camera di pressione 63. Furthermore, the piston 60 opens the outflow port 61 favoring the flow of oil from the tank 66 towards the pressure chamber 63.
In questa opzione implementativa, l?olio necessario al funzionamento si trova accumulato in un serbatoio 66 che viene riempito attraverso la luce ingresso olio motore 67. L?olio utilizzato ? lo stesso olio del circuito di lubrificazione del motore che fluisce attraverso la punteria dalla luce di ingresso olio motore 67 alla luce di uscita olio motore 68. In this implementation option, the oil required for operation is accumulated in a tank 66 which is filled through the engine oil inlet port 67. The oil used is? the same oil from the engine lubrication circuit which flows through the tappet from the engine oil inlet port 67 to the engine oil outlet port 68.
Come illustrato in Figura 5, durante la fase di mantenimento l?alzata della valvola, per effetto della ritenuta, non segue il profilo di chiusura della camma. As illustrated in Figure 5, during the holding phase the valve lift, due to the retention, does not follow the closing profile of the cam.
Al contrario, se l?elettromagnete 30 non venisse alimentato durante la fase di mantenimento, la valvola 1 seguirebbe il profilo di chiusura della camma 2 che pu? essere normale o anticipato. Conversely, if the electromagnet 30 were not powered during the holding phase, the valve 1 would follow the closing profile of the cam 2 which can? be normal or anticipated.
Naturalmente, ci? ? possibile, se lo si desidera, riducendo a durata zero, o ad un tempo trascurabile, la fase di mantenimento. Of course, there? ? possible, if desired, by reducing the maintenance phase to zero duration, or to a negligible time.
FASE DI CHIUSURA CLOSING PHASE
La fase di chiusura della valvola 1 avviene deenergizzando l?elettromagnete 30 (ovvero, togliendo l?alimentazione all?elettromagnete). The closing phase of the valve 1 takes place by de-energizing the electromagnet 30 (that is, cutting off the power supply to the electromagnet).
L?elettromagnete 30 viene de-energizzato in funzione dell?anticipo e ritardo di fase di chiusura che si vuole ottenere. The electromagnet 30 is de-energized according to the advance and delay of the closing phase to be obtained.
A seguito della de-energizzazione dell?elettromagnete 30, la valvola 1 si chiude per effetto della molla di chiusura 5 della valvola che si espande. Following the de-energization of the electromagnet 30, the valve 1 closes due to the effect of the closing spring 5 of the valve which expands.
La molla di chiusura 5 determina la compressione della punteria idraulica 310. Durante la compressione l?olio defluisce attraverso la luce di deflusso 61 fino a che il pistoncino 60 chiude la luce stessa. The closing spring 5 determines the compression of the hydraulic tappet 310. During the compression, the oil flows out through the outflow port 61 until the piston 60 closes the port itself.
In questa condizione, la valvola 1 segue il profilo della camma 2, non potendo comprimere ulteriormente la punteria 310 per l?incomprimibilit? dell?olio e in conseguenza dell?aumento della pressione dell?olio nella camera di pressione. In this condition, the valve 1 follows the profile of the cam 2, being unable to further compress the tappet 310 due to the incompressibility? oil and as a result of the increase in oil pressure in the pressure chamber.
Si osservi che, in questa particolare forma di realizzazione, per il corretto funzionamento del sistema ? necessario che la forza di espansione della molla di chiusura 5 della valvola sia sempre maggiore della forza di espansione della molla della punteria idraulica. It should be noted that, in this particular embodiment, for the correct functioning of the system ? The expansion force of the valve closing spring 5 must always be greater than the expansion force of the hydraulic tappet spring.
Si noti inoltre che la fase di mantenimento pu? durare anche oltre 180? l?angolo di manovella, come rappresentato dalla linea tratteggiata in Figura 5. Also note that the maintenance phase can last even beyond 180? the crank angle, as represented by the dotted line in Figure 5.
Con riferimento alle figure 3 e 4, vengono illustrate alcune ulteriori forme di realizzazione del sistema, che funzionano comunque in modo analogo alle forme di realizzazione precedentemente descritte. With reference to figures 3 and 4, some further embodiments of the system are illustrated, which in any case operate in a similar way to the embodiments previously described.
Nella figura 3, la punteria idraulica 310 spinge il bilanciere 311 dalla stessa parte in cui ? collegata l?armatura mobile 303. L?effetto ? il medesimo della configurazione descritta nelle figure 1 e 2, cio? apertura della valvola 1 e avvicinamento delle espansioni polari dell?armatura mobile 303 e del nucleo fisso 301 dell?elettromagnete 30; medesimo ? anche il funzionamento della punteria idraulica 310. In Figure 3, the hydraulic tappet 310 pushes the rocker arm 311 from the same side where ? connected the mobile armor 303. The effect? the same as the configuration described in figures 1 and 2, that is? opening of the valve 1 and approaching of the pole pieces of the movable armature 303 and of the fixed core 301 of the electromagnet 30; same? also the operation of the 310 hydraulic tappet.
Nella forma di realizzazione illustrata in figura 4, non ? previsto un bilanciere, e la punteria idraulica 310 spinge direttamente l?armatura mobile 303, la quale spinge contemporaneamente la valvola 1. In the embodiment illustrated in Figure 4, it is not a rocker arm is provided, and the hydraulic tappet 310 directly pushes the movable armature 303, which simultaneously pushes the valve 1.
Anche in questo caso, si ottiene comunque l?avvicinamento delle espansioni polari e l?apertura della valvola 1, medesimo ? anche il funzionamento della punteria 310. Also in this case, the approaching of the pole pieces and the opening of the valve 1 are obtained, same? also the operation of the tappet 310.
In quest?ultimo forma di realizzazione, la differenza costruttiva consiste nel fatto che lo stelo della valvola 1 attraversa il nucleo fisso 301 dell?elettromagnete 30, e inoltre la molla di chiusura 5 della valvola 1 ? posizionata all?interno dell?elettromagnete 30. In the latter embodiment, the constructive difference consists in the fact that the stem of the valve 1 passes through the fixed core 301 of the electromagnet 30, and furthermore the closing spring 5 of the valve 1? positioned inside the electromagnet 30.
Come si pu? constatare, gli scopi della presente invenzione, come precedentemente indicati, sono pienamente raggiunti dal metodo sopra descritto, in virt? delle caratteristiche sopra illustrate in dettaglio. How can you? ascertaining, the objects of the present invention, as previously indicated, are fully achieved by the method described above, by virtue of the characteristics described above in detail.
Tra i vantaggi che si ottengono mediante il metodo della presente invenzione, si possono citare tra l?altro i seguenti. Among the advantages obtained by means of the method of the present invention, the following can be mentioned, among others.
In generale, il sistema secondo l?invenzione, sopra descritto, ? estremamente flessibile: infatti, sia la fase di apertura che la fase di chiusura vengono determinata semplicemente energizzando l?elettromagnete rispettivamente di apertura e chiusura senza alcun vincolo di natura meccanica legato al profilo dell?eccentrico, ovvero della camma. In general, the system according to the invention, described above, is extremely flexible: in fact, both the opening phase and the closing phase are determined simply by energizing the opening and closing electromagnet respectively without any mechanical constraint linked to the profile of the eccentric, or rather of the cam.
Inoltre, la soluzione sopra descritta nella presente divulgazione permette di risolvere i seguenti problemi tecnici e superare i seguenti limiti tecnologici, riscontrati nell?arte nota. Furthermore, the solution described above in the present disclosure allows the following technical problems to be solved and the following technological limits encountered in the known art to be overcome.
Il sistema proposto sfrutta un eccentrico durante la fase di apertura della valvola in modo che l?elettromagnete non consumi alcuna energia. Dopo la fase di apertura esiste una fase detta di mantenimento nella quale un elettromagnete di ritenuta mantiene aperta la valvola determinando cos? l?anticipo o il ritardo della successiva fase di chiusura. Sostanzialmente l?apertura della valvola ? regolata dal profilo della camma mentre la chiusura ? regolata dall?elettromagnete con la possibilit? di regolare sia l?anticipo che il ritardo alla chiusura su un intervallo angolare complessivo, o angolo di manovella, notevole (oltre 180?). The proposed system uses an eccentric during the valve opening phase so that the electromagnet does not consume any energy. After the opening phase there is a phase called maintenance in which a holding electromagnet keeps the valve open thus determining? the advance or delay of the subsequent closing phase. Basically, the opening of the valve ? regulated by the profile of the cam while the closure ? regulated by?electromagnet with the possibility? to adjust both the advance and the closing delay on a considerable overall angular interval, or crank angle (over 180?).
L?elettromagnete di ritenuta agisce sempre nella condizione ottimale con D sostanzialmente nulla (forza massima). The holding electromagnet always acts in the optimal condition with substantially zero D (maximum force).
Inoltre l?elettromagnete non agisce come nei sistemi esistenti per accelerare e decelerare le masse ma solo per mantenere aperta la valvola. Viene anche risolto il problema di decelerare il moto dell?armatura mobile durante l?attrazione, poich? l?attrazione avviene solamente quando la valvola ? completamente aperta e la sua velocit? ? sostanzialmente nulla. Non ? quindi necessario alcun ulteriore dispositivo di decelerazione che aumenterebbe ingombri e costi. Furthermore, the electromagnet does not act as in existing systems to accelerate and decelerate the masses but only to keep the valve open. The problem of decelerating the motion of the mobile armature during the attraction is also solved, since? the attraction occurs only when the valve ? completely open and its speed? ? essentially nothing. Not ? therefore, no further deceleration device is necessary, which would increase bulk and costs.
In aggiunta, la possibilit? di variare la fase di chiusura delle valvole, offerta in modo semplice ed efficace dalla presente invenzione, determina i seguenti ulteriori vantaggi: In addition, the possibility of varying the closing phase of the valves, offered in a simple and effective way by the present invention, determines the following further advantages:
- ottimizzazione dell?efficienza volumetrica ai bassi, medi ed alti regimi mediante regolazione dell?anticipo o ritardo della fase di chiusura della valvola di aspirazione; - optimization of the volumetric efficiency at low, medium and high speeds by adjusting the advance or delay of the closing phase of the intake valve;
- a bassi e medi carichi, la regolazione del ritardo della fase di chiusura della valvola di scarico determina l?incrocio con la fase di apertura della valvola di aspirazione e permette la riduzione delle emissioni inquinanti sfruttando il flusso all?indietro dei gas di scarico dovuto alla depressione nel collettore di aspirazione; - at low and medium loads, the regulation of the delay of the closing phase of the exhaust valve determines the intersection with the opening phase of the intake valve and allows the reduction of polluting emissions by exploiting the backward flow of the exhaust gases due to the vacuum in the intake manifold;
- la regolazione del ritardo della fase di chiusura della valvola di scarico ottimizza la coppia a bassa velocit? e la potenza agli alti regimi di rotazione; - the regulation of the delay of the closing phase of the exhaust valve optimizes the torque at low speed? and power at high rpm;
- a bassi e medi regimi di funzionamento, la chiusura anticipata della valvola di aspirazione favorisce una migliore miscelazione della miscela aria combustibile con aumento dell?efficienza ed una riduzione degli inquinanti; - at low and medium operating speeds, early closure of the intake valve favors better mixing of the air-fuel mixture with an increase in efficiency and a reduction in pollutants;
- l?anticipo o il ritardo della fase di chiusura della valvola di aspirazione permette la realizzazione del ciclo Miller con significativi incrementi dell?efficienza; - the advance or delay of the closing phase of the intake valve allows the implementation of the Miller cycle with significant increases in efficiency;
- inoltre, il grande angolo di manovella (oltre 180?) con il quale ? possibile regolare il ritardo della fase di chiusura della valvola di aspirazione, secondo la presente invenzione, assicura l?importante ulteriore vantaggio di poter regolare il rapporto delle pressioni r = Ps/Pi, dove Ps ? la pressione all?interno del cilindro alla fine della fase di compressione, e Pi ? la pressione all?interno del cilindro all?inizio della fase di compressione. - moreover, the large crank angle (over 180?) with which ? possible to regulate the delay of the closing phase of the intake valve, according to the present invention, ensures the further important advantage of being able to regulate the pressure ratio r = Ps/Pi, where Ps ? the pressure inside the cylinder at the end of the compression phase, and Pi ? the pressure inside the cylinder at the beginning of the compression stroke.
Ritardando la chiusura della valvola di aspirazione, ? possibile variare il rapporto r in modo da ottimizzare l?efficienza termodinamica in funzione del numero di ottano del combustibile. By delaying the closure of the intake valve, ? It is possible to vary the ratio r in order to optimize the thermodynamic efficiency as a function of the octane number of the fuel.
Nei motori ad accensione comandata bi-fuel benzinametano ? possibile aumentare il rapporto di compressione oltre i valori tipicamente utilizzati 8 ? 12 per favorire l?efficienza del ciclo termodinamico. Utilizzando il metano come combustibile a maggior numero di ottano, si sfrutta il maggior rapporto di compressione del motore e il maggior rapporto r senza incorrere nel fenomeno della detonazione, ma allo stesso tempo ? possibile utilizzare lo stesso motore alimentato a benzina, riducendo il rapporto r in modo da non incorrere nel fenomeno della detonazione. Questo permette lo sviluppo di motori innovativi ad alta efficienza termodinamica con combustibili poco inquinanti. In spark-ignition bi-fuel petrol-methane engines? possible to increase the compression ratio beyond the values typically used 8 ? 12 to favor the efficiency of the thermodynamic cycle. Using methane as a fuel with a higher octane number, the higher compression ratio of the engine and the higher r ratio are exploited without incurring the phenomenon of detonation, but at the same time ? It is possible to use the same petrol-powered engine, reducing the ratio r so as not to incur the phenomenon of detonation. This allows the development of innovative engines with high thermodynamic efficiency with low polluting fuels.
Un ulteriore vantaggio della presente invenzione ? che in caso di avaria della bobina dell?elettromagnete di ritenuta il motore pu? ancora funzionare (anche se senza i vantaggi descritti precedentemente) rendendo il sistema intrinsecamente affidabile, mentre nei sistemi noti di tipo ?camless? con attuatori elettromagnetici si avrebbe il blocco del motore. A further advantage of the present invention ? that in the event of a failure of the coil of the electromagnet of retention, the engine can? still work (even if without the advantages described previously) making the system intrinsically reliable, while in known systems of the ?camless? with electromagnetic actuators the motor would block.
Alle forme di realizzazione del metodo sopra descritto, un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potr? apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente ad una possibile forma di realizzazione pu? essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte. To the embodiments of the method described above, a person skilled in the art, in order to satisfy contingent needs, will be able to make modifications, adaptations and replacements of elements with other functionally equivalent ones, without departing from the scope of the following claims. Each of the characteristics described as belonging to a possible embodiment can? be made independently of the other described embodiments.
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2020
- 2020-12-23 IT IT102020000032225A patent/IT202000032225A1/en unknown
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