ITMI20060483A1 - Sistema di controllo elettronicio per motori a combustione interna alimentati a carburatore e ad eccezione comandata - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"SISTEMA DI CONTROLLO ELETTRONICO PER MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA ALIMENTATI A CARBURATORE E AD ACCENSIONE COMANDATA"

La presente invenzione riguarda un sistema di controllo elettronico per la preparazione, dosatura ed accensione della miscela di aria e combustibile in motori a combustione interna. In particolare, essa riguarda un siffatto sistema per motori a combustione interna alimentati a carburatore e ad accensione comandata.

Come noto, attualmente la maggior parte dei piccoli motori a combustione interna (tipicamente per motoveicoli) ad accensione comandata, con ciclo sia a due che a quattro tempi, impiega la tradizionale alimentazione a carburatore e sistemi di accensione con valore fisso dell'anticipo. Questi mezzi per il controllo del funzionamento del motore risultano tuttavia inidonei ad un efficace miglioramento dei consumi di combustibile, delle prestazioni, nonché alla guidabilità in condizioni climatiche difficili.

Peraltro va sottolineata l'esigenza sempre più impellente di ridurre il più possibile anche le emissioni inquinanti, per soddisfare esigenze ecologiche molto stringenti, in particolare secondo quanto dettato dalle norme Euro2 e quelle future Euro3 ed Euro4.

Con i sistemi di alimentazione a carburatore tradizionali, non sono state ancora offerte delle soluzioni soddisfacenti.

Per migliorare il controllo dei carburatori impiegati su questi tipi di motori, che tradizionalmente veniva effettuato interamente con sistemi meccanici, si è già tentato di far uso di centraline elettroniche di controllo.

Queste centraline, tramite lettura ed analisi di un certo numero di parametri di funzionamento, sono predisposte per regolare, in modo ottimizzato, il comando di una serie di dispositivi di azionamento che determinano il dosaggio della miscela combustibile e le condizioni di combustione.

In particolare, sono stati proposti carburatori con un condotto d'aria secondario (aria di bypass) il cui flusso è controllabile in vari modi tramite dispositivi elettrici, quali valvole a solenoide. Questi sistemi sino ad oggi non si sono affermati poiché, a fronte di una superiore complicazione costruttiva, i mezzi di controllo impiegati non risultavano particolarmente precisi e le strategie di controllo adottate erano limitate.

Secondo la tecnica nota, si è utilizzato talvolta anche un sensore di ossigeno (la cosiddetta sonda "lambda"), inserito nel sistema di scarico, che analizza i gas di scarico e fornisce all'unità elettronica di controllo una serie di valori rilevati, che consentono alla stessa unità di valutare le condizioni operative del motore e di effettuare degli interventi correttivi sul carburatore, al fine di riportare la qualità dei gas di scarico ai valori desiderati. Esempi di tali sistemi sono descritti in US 3.759.232 e US 5.575.268.

Una tale soluzione è tuttavia molto onerosa, sia per l'esigenza di utilizzare una sonda di per sè stessa costosa, sia per la complessità della elaborazione dei dati e dei successivi interventi che occorre mettere in opera per un controllo efficace.

Peraltro, i sistemi di iniezione elettronica comunemente adottati sugli autoveicoli - che consentirebbero di migliorare in parte gli aspetti suesposti - mal si prestano all'impiego sui piccoli motori, per via della loro complessità, del costo, dell'ingombro, degli assorbimenti elettrici e degli investimenti in modifiche sui piccoli motori esistenti. Tra l'altro, i sistemi di iniezione elettronica comunemente impiegati, necessitano di una pompa di alimentazione del combustibile che presenta ingombri, costi ed assorbimenti elettrici difficilmente conciliabili con le esigenze delle applicazioni dei piccoli motori ad accensione comandata, quali scooters, motoleggere, moto da fuoristrada, motociclette di piccola cilindrata, fuoribordo, attrezzature per il giardinaggio e l'agricoltura, motogeneratori ed altro.

Scopo della presente invenzione è dunque quello di proporre un sistema di controllo della combustione di motori ad accensione comandata, che superi gli inconvenienti menzionati e che risulti più semplice e più facile da controllare, dunque più economico sia dal punto di vista costruttivo che da quello energetico, nonché adatto a ridurre al minimo le emissioni inquinanti. In particolare, gli scopi che si è proposta la Richiedente per conseguire i risultati suaccennati, sono quelli di

gestire accuratamente la miscela di combustibile e l'anticipo di accensione per controllare la composizione e la temperatura dei gas esausti al fine di ridurre i tempi di entrata in funzione del convertitore catalitico e di massimizzare l'efficienza della conversione catalitica degli inquinanti;

- controllare in modo fine la quantità di combustibile erogata e l'anticipo di accensione, così da ridurre complessivamente i consumi di combustibile;

- correggere i parametri di alimentazione ed accensione in funzione delle variabili ambientali, al fine ottenere una buona guidabilità del veicolo in ogni condizione atmosferica;

- rendere massimi i valori di coppia e potenza a pieno carico su tutto il campo di funzionamento del motore;

- mettere in opera un sistema che limiti il più possibile l'assorbimento di energia elettrica, con lo scopo di evitare modifiche agli impianti elettrici dei motori a carburatore esistenti e rendere utilizzabile il sistema anche su applicazioni prive di accumulatori elettrici; quindi consentire l'avviamento manuale del motore a mezzo di leve o a strappo;

- consentire l'alimentazione combustibile per gravità dal serbatoio o, in presenza di battenti negativi, tramite pompe economiche;

- gestire la quantità di olio lubrificante inviata al motore al fine di ridurre i relativi consumi, la fumosità allo scarico.

le emissioni di idrocarburi incombusti e di particolato, prolungando la durata e l'efficienza del convertitore catalitico.

Tali scopi vengono raggiunti mediante il sistema ed il relativo metodo di controllo descritti, nei loro tratti essenziali, nelle rivendicazioni allegate.

In particolare, secondo l'invenzione si insegna a far impiego di un sistema di controllo elettronico integrato della carburazione e della accensione basato su segnali provenienti principalmente da un sensore di rotazione dell'albero motore e da sensori di temperatura.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, il controllo dell'anticipo d'accensione e del rapporto aria/combustibile è effettuato con una mappatura di base, funzione di segnali rappresentativi della posizione dell'albero motore nel tempo, e di una mappatura di correzione funzione della temperatura almeno in corrispondenza del motore. Tali mappature di correzione stabiliscono strategie di controllo particolari, che correggono l'effetto della temperatura (sia locale del motore, sia ambientale) ed ottimizzano i transitori (avviamento, accelerazioni/decelerazioni del veicolo, comando del gas, spegnimento, ...), a tutto vantaggio della guidabilità in ogni condizione.

Dunque, vantaggiosamente, le strategie di controllo implementabili col sistema dell'invenzione prevedono di stabilire mappature dei parametri di funzionamento principali (miscela aria/combustibile, anticipo di accensione ed anche pompa olio) sia in condizioni di normale regime sia di avviamento (start-up).

Secondo un ulteriore aspetto dell'invenzione, per applicazioni sui veicoli, il funzionamento dell'unità di controllo si basa inoltre su segnali provenienti anche da un sensore di velocità del veicolo ed un sensore di posizione dell'albero motore (in grado di derivare anche la velocità di rotazione).

Infine, secondo un ulteriore variante, la strategia di controllo viene implementata anche in base ai segnali provenienti da un sensore di posizione della valvola aria e della farfalla (se presente) del carburatore, di una valvola della luce di scarico del motore, di una valvola di parzializzazione del condotto di scarico ed altro.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di esecuzione preferite, date a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrate nei disegni allegati, in cui:

fig. 1 è una vista in sezione di un carburatore esemplificativo comandabile elettricamente;

fig. 2 è uno schema funzionale delle interconnessioni esistenti con l'unità centrale in una forma d'esecuzione dell'invenzione;

fig. 3 è una rappresentazione schematica di una disposizione realistica dei sensori indicati in fig. 2;

fig. 4 è uno schema analogo a quello di fig- 2, secondo un'altra forma d'esecuzione dell'invenzione;

fig. 5 mostra quattro grafici di curve di controllo secondo l'invenzione;

fig. 6 rappresenta un diagramma funzionale esemplificativo del controllo integrato secondo l'invenzione;

fig. 7 rappresenta un diagramma funzionale esemplificativo del controllo della pompa olio secondo l'invenzione;

fig. 8 è un grafico che illustra, in via esemplificativo, un controllo correttivo con decadimento lineare; e

fig. 9 rappresenta un diagramma di flusso della strategia di intervento della mappatura di "start-up" secondo l'invenzione.

Come illustrato in fig. 2, un sistema di controllo di un veicolo a carburatore comprende sostanzialmente un'unità centrale elettronica di controllo - provvista di unità logica in cui sono implementate (tramite opportuno software e/o firmware) le strategie di controllo - una serie di sensori di rilevamento dei parametri di funzionamento fondamentali ed una serie di attuatori che sono schematicamente ben identificati nella figura.

In particolare, in fig. 2 sono illustrati cinque sensori, di per sè noti, che rilevano rispettivamente il numero di rotazioni dell'albero motore, la temperatura ambiente, la temperatura motore, il contatto di accensione, la tensione della batteria. Sulla destra della figura sono invece illustrati i dispositivi che raccolgono i segnali in uscita dall'unità centrale, trasformandoli in indicazioni per l'utente o comandi per dispositivi attuatori: per esempio il carburatore o corpo farfallato, la pompa dell'olio per la miscela combustibile, l'accensione per le candele a scintilla, le luci di verifica e notifica dello stato del motore, il contagiri del motore e termometri di temperatura.

La disposizione relativa dei vari dispositivi e sensori è esemplificata schematicamente in fig- 3. Come indicato, ad esempio, il sensore di temperatura ambiente è preferibilmente integrato nella centralina elettronica.

Un carburatore controllabile in modo elettronico (di per sè noto) è esemplificativamente illustrato anche in fig. 1. Tipicamente questo carburatore presenta uno o più attuatori a solenoide per il controllo del rapporto A/F (air/fuel) della miscela, agenti sul circuito aria (di emulsione) addizionale in aggiunta all'aria (di emulsione) principale e su un circuito aria secondario 0 . In fig. 1 si noti l'attuatore a solenoide S agente sul passaggio d'aria secondario.

Il carburatore è inoltre provvisto di un dispositivo di starter elettrico, per il controllo del rapporto A/F nelle fasi di avviamento, le cui peculiarità verranno descritte più avanti.

Benché non illustrato in dettaglio, il sistema controllo in modo integrato anche una pompa olio elettrica, anch'essa provvista di un attuatore a solenoide, adatto alla regolazione fine della quantità di olio immesso nella miscela combustibile per la lubrificazione del motore.

Inoltre il sistema è preferibilmente dotato di accensione a scarica capacitiva (CDI=capacitive discharge ignition) ad anticipo variabile e controllabile, sebbene sia possibile impiegare anche delle più semplici accensioni del tipo a scarica induttiva.

Il sistema dell'invenzione è estremamente semplice e, pur rinunciando a complessi dispositivi di rilevamento o attuatori, permette di conseguire un'eccellente regolazione dei parametri di funzionamento secondo gli indirizzi esposti nelle premesse.

In sintesi, la strategia dell'invenzione prevede di ottenere un controllo integrato delle funzioni principali, almeno di anticipo, carburatore (A/F) e pompa olio, impostando una regolazione di base, in funzione delle informazioni provenienti dal sensore sull'albero motore (atto a rilevare posizione e velocità del motore), sulla quale si applicano opportune correzioni, determinate in base a valori rilevati almeno dai sensori di temperatura motore e aria ambiente.

Tra le funzioni controllabili con il sistema dell'invenzione si annoverano quelle principali, quali:

- gestione integrata del rapporto A/F, anticipo accensione e portata olio, in funzione del regime motore;

- gestione delle fasi transitorie, in particolare di accelerazione e decelerazione;

- stabilizzazione del regime di minimo;

- gestione dei tempi di apertura/chiusura del dispositivo di starter, con attivazione rapida nelle fasi di avviamento a freddo e attivazione lenta per le fasi di avviamento a caldo;

- regolazione dell'accensione, all'incrementarsi della temperatura dei gas combusti;

- gestione dell'accensione nella fase di "cranking";

ed una serie di funzioni secondarie, quali:

- correzioni del controllo in funzione della temperatura motore ;

- correzioni del controllo in funzione della temperatura ambientale ;

- gestione del controllo in funzione della limitazione della velocità del veicolo;

- gestione del controllo in funzione della riduzione del rumore .

Tramite un controllo integrato è possibile ottimizzare le prestazioni e la guidabilità, migliorare il funzionamento all'avvio, ridurre le emissioni inquinanti, anche grazie ad un miglioramento dell'attivazione dell'eventuale catalizzatore, che può essere conseguentemente in una versione semplificata.

Come si vede in fig. 5, secondo quanto accennato più sopra, il controllo viene effettuato in modo integrato, grazie al fatto che l'unità logica è implementata in un'unica centralina elettronica, sommando il contributo di una mappatura di base con quello di una serie di mappe di correzione determinate in funzione di parametri secondari, quali la temperatura motore, la temperatura ambiente, la posizione dell'acceleratore, e così via.

Per la mappatura di base, a seconda della specifica applica zione, viene definita la relazione tra il controllo della valvola aria di bypass o dell'anticipo dell'accensione e il numero di giri motore (RPM).

Preferibilmente, il sistema di controllo integrato agisce sul carburatore comandando il solenoide con tecniche PWM (Pulse Width Modulation = modulazione di ampiezza di impulso).

Più specificamente, i controlli di anticipo (adv) e del carburatore in PWM sono una funzione variabile di RPM, della sua derivata nel tempo (dRPM/dt), nonché della temperatura motore (Teng) e della temperatura ambiente (Tamb). Vantaggiosamente queste funzioni permettono di regolare i parametri di funzionamento tenendo conto della strategia A/F desiderata e delle correzioni necessarie a far fronte a basse temperature di esercizio.

Come già accennato, preferibilmente tali funzioni si distribuiscono su una mappatura di base, esclusivamente connessa al parametro RPM, e ad una mappatura incrementale o di correzione che tiene conto degli altri tre parametri (dRPM/dt; Teng; Tamb). I valori della mappatura, o funzione, incrementale Δ% vengono preferibilmente ricalcolati ogni 10 giri motore, al massimo, e sono programmabili .

I valori di ingresso delle funzioni di PWM/adv possono essere impostate per passi discreti, per esempio ogni 50 rpm per un totale di 16 (Map16) punti di riferimento (breakpoints); tra i vari punti si può usare un'interpolazione lineare delle funzioni PWM/adv.

Anche i valori di ingresso di Tamb e Teng per effettuare il calcolo (della mappatura di correzione), possono essere considerati in passi discreti, senza che sia necessaria alcuna interpolazione tra questi valori discreti. Ad esempio si possono considerare un massimo di 10 valori discreti (MaplO): tali valori, programmabili nella centralina in base all'applicazione, sono gli stessi per le tre funzioni che regolano l'anticipo, la valvola dell'aria di bypass ed, eventualmente, della pompa olio.

In fig. 6 è schematizzato un diagramma funzionale che rappresenta questo tipo di controllo.

Nel grafico superiore di fig. 5 è invece mostrata una mappatura di base esemplificativa del comando integrato agente sul solenoide dell'aria di emulsione addizionale del carburatore (in termini della percentuale di apertura), sulla pompa olio e sull'anticipo dell'accensione, il tutto in funzione di un unico parametro, ossia il numero di giri del motore (RPM).

Negli altri grafici sottostanti della fig- 5, sono mostrate le curve di correzione (Δ%) di uno dei comandi presenti nella mappatura di base, in funzione di un parametro secondario, ossia rispettivamente della temperatura motore, della temperatura ambiente e della posizione dell'acceleratore. Per ciascuno dei comandi presenti nella mappatura di base sono determinate queste curve correttive in funzione dei parametri secondari.

Uno dei parametri che entra in gioco nella determinazione della mappatura incrementale, come si è visto sopra, è dRPM/dt.

A tale scopo, la velocità di rotazione del motore è determinata mediante il segnale proveniente da un sensore che rileva il passaggio di un indice di riferimento solidale all'albero motore. Il segnale, opportunamente filtrato per eliminare disturbi ed interferenze, viene poi elaborato dalla centralina al fine di determinare la velocità di rotazione del motore a partire dal periodo di rivoluzione. La centralina calcola altresì la derivata temporale della velocità del motore (accelerazione).

La derivata di velocità motore viene impiegata poi per tener in considerazione le condizioni non stazionarie di accelerazione e decelerazione. Qualora il valore della derivata superi assegnate soglie in accelerazione o decelerazione viene apportata una correzione ai parametri di anticipo d'accensione e carburazione, al fine di adeguare i parametri di funzionamento del motore alle esigenze del funzionamento in condizioni rapidamente variabili, nelle quali la mappatura eseguita per il funzionamento in regime stazionario risulterebbe inadeguata. Le soglie di intervento di detta correzione sono parametri programmabili in base all'applicazione, ossia impostabili nel software di calibrazione.

Tale correzione apportata viene ridotta linearmente in funzione del tempo o del numero di rivoluzioni (valori regolabili come desiderato), dopodiché ritorna ai valori della mappatura di base .

A tal proposito, in fig. 8 è riportato un grafico esemplificativo, che permette di meglio comprendere l'applicazione della funzione correttiva al superamento di certe soglie di accelerazione/decelerazione e la sua la decadenza lineare, in funzione del tempo o del numero di giri.

Il periodo di rivoluzione rilevato dalla centralina può essere anche impiegato per valutare l'irregolarità ciclica di rivoluzione del motore ed apportare, al superamento di assegnate soglie d'irregolarità, delle correzioni di anticipo e carburazione per ripristinare un funzionamento regolare del motore.

A seconda del controllo desiderato, si possono usare anche ulteriori parametri secondari di controllo.

Ad esempio, nell'applicazione a veicoli dotati di cambio plurimarcia, il sistema può prevedere vantaggiosamente di considerare, nella strategia di controllo, non solo i segnali rappresentativi della posizione acceleratore o valvola gas (TPS), ma anche della velocità del veicolo, come si metterà in luce meglio più avanti .

In fig. 4 è illustrato uno schema funzionale di una centralina concepita secondo quanto descritto sinora.

Secondo una modalità di funzionamento preferita, il sistema dell 'invenzione è in grado di far fronte in modo eccellente anche ai transitori di avviamento del motore, specie l'avviamento a freddo che risulta particolarmente critico per l'attivazione adeguata del sistema catalizzatore e quindi delle emissioni inquinanti.

Il sistema, in questa fase, provvede anche al controllo dell'alimentazione dello starter automatico (specificamente dell'elemento riscaldante ivi contenuto, che può essere di un qualsiasi tipo noto, per esempio a cera) modulando in PWM la tensione di alimentazione; utilizzando una strategia che allunga i tempi di esclusione dello starter automatico in presenza di temperature ambientali e/o del motore al di sotto di soglie di temperature predefinite (condizioni in cui vi è il rischio di formazione di ghiaccio nei condotti del carburatore), al fine di garantire una guidabilità ottimale anche con climi rigidi ma evitando emissioni inquinanti e consumi eccessivi nelle normali condizioni di funzionamento .

Secondo l'invenzione, il sistema prevede diverse soglie programmabili di temperatura ambiente, cui competono segnali PWM di pilotaggio con caratteristiche diverse.

Lo stesso sistema consente inoltre di escludere velocemente il dispositivo starter qualora, anche in presenza di clima rigido, il motore sia già caldo per via di un precedente utilizzo, sempre al fine di ottimizzare la guidabilità e l'efficacia del catalizzatore, evitando emissioni inquinanti e consumi eccessivi nei riavviamenti a motore caldo in clima freddo.

Specificamente, la condizione di riavviamento a motore caldo in ambiente freddo viene rilevata come superamento di una assegnata soglia programmabile di temperatura del motore. Al superamento di detta soglia viene impiegato il valore di pilotaggio previsto per le condizioni di temperatura ambientale più elevate.

Secondo questa forma d'esecuzione preferita, il sistema dell'invenzione abilita Una modalità di innesco veloce del catalizzatore a motore freddo, che viene conseguita tramite l'impostazione di una mappa specifica di controllo carburazione (PWM su solenoide dell'aria e starter), accensione e lubrificazione, al fine di aumentare la temperatura dei gas di scarico nei primi minuti di funzionamento, limitare al minimo l'arricchimento per il funzionamento a freddo e la quantità di lubrificante immessa. Tale mappa specifica di "start-up" viene mantenuta per un assegnato numero di rotazioni - quindi di cicli di combustione del motore - entro il quale il convertitore catalitico entra in funzionamento a regime.

In altre parole, secondo questa forma d'esecuzione, la strategia generale di controllo prevede di distinguere proprio tra due condizioni di mappatura, una è quella in condizione "standard" o "di base" ed una è quella di innesco veloce del catalizzatore, ossia di "start-up". In particolare, nell'unità centrale è implementata una mappatura "standard" - che stabilisce i parametri di anticipo, carburazione e lubrificazione in condizioni normali di funzionamento - ed una mappatura di "start-up" - che stabilisce i parametri di anticipo, carburazione e lubrificazione quando viene rivelata una condizione di avviamento.

L’applicazione di una mappatura o dell'altra viene determinata in base al valore assunto da un certo numero di grandezze che vengono acquisite nel funzionamento. In particolare, secondo l'invenzione, vengono considerati:

- RPM1: valore massimo di rpm (giri motore/minuto) per applicare la mappatura di "start up";

- N1: numero di giri motore eseguiti prima di applicare la mappatura di start-up;

- N2: numero di giri motore eseguiti prima di tornare alla mappatura di anticipo in condizioni "standard";

- N3: numero di giri motore eseguiti prima di tornare alla regolazione di lubrificazione "standard";

- T1: limite inferiore di temperatura motore al di sopra del quale viene applicata la mappatura di start up;

- T2: limite superiore di temperatura motore oltre il quale viene applicata la mappatura in condizioni "standard".

Per maggiore chiarezza, in fig. 9 è illustrato il diagramma di flusso di tale strategia.

Preferibilmente, come già accennato, per un migliore controllo durante la fase di avviamento a freddo, il carburatore è dotato anche di un elemento termosensibile di riscaldamento, che presenta un coefficiente di resistenza positivo in funzione della temperatura. Questo dispositivo riscaldatore riduce la formazione di condensa di vapori di benzina sulle pareti fredde dei condotti d'alimentazione ed inoltre previene la formazione di ghiaccio in detti condotti che si può verificare in condizioni di clima freddo ed umido. Il dispositivo riscaldatore viene alimentato dalla centralina qualora la temperatura ambiente risulti inferiore ad una soglia programmabile. Al di sopra di questa soglia, il dispositivo riscaldatore viene disinserito, così da ripristinare un equilibrio elettrico più vantaggioso ed evitare fenomeni indesiderati opposti, per esempio di vapor-lock.

Come accennato, nella fase di "start-up" viene vantaggiosamente impostata e seguita una mappatura di controllo singolare anche per la pompa olio.

In fig. 7 è esemplificato, in modo schematico, un diagramma funzionale che definisce la modalità di calcolo di PWM da applicarsi sulla pompa olio.

In questo caso, una possibile semplice strategia è quella di rilevare quando

N1<NT

dopodiché applicare la mappatura di "start-up" del controllo PWM sulla pompa olio finché

NT<N3

dopodiché ritornare alla mappatura di base.

Come indicato più sopra, il sistema di controllo dell'invenzione utilizza preferibilmente, come parametro, anche il rapporto di velocità inserito. Sulla base del rapporto di marcia inserito, infatti, vengono contemporaneamente adottate mappe specifiche di accensione e carburazione, al fine di migliorare le prestazioni e la guidabilità del veicolo in funzione della differente coppia resistente all'avanzamento del veicolo.

Per acquisire invece il rapporto di marcia inserito, senza applicare un apposito sensore (elettromeccanico) (che comporterebbe costi aggiuntivi ed oneri di manutenzione), secondo l'invenzione si procede vantaggiosamente a calcolare tale valore mediante l'elaborazione combinata dei segnali di velocità motore e di velocità del veicolo, segnali già disponibili all'unità di controllo tramite il sensore di rotazione dell'albero motore ed un ulteriore dispositivo tachimetrico.

In particolare, tramite il rapporto velocità del veicolo/giri motore si può ottenere il riconoscimento della marcia inserita. In base a tale rapporto (calcolato per passi così da individuare un numero discreto di valori che rappresentano i vari rapporti) vengono selezionate specifiche mappe di accensione e carburazione .

Infine, il controllo variabile dell'anticipo di accensione può essere inoltre impiegato per il controllo del regime minimo in anello chiuso con regolazione di tipo derivativo. In sostanza se il regime minimo tende a salire, viene ridotto il valore d'anticipo, così da ridurre la potenza e quindi rallentare il motore. Per contro, se il regime di minimo tende a ridursi, il valore dell'anticipo viene aumentato in modo tale da aumentare la potenza ed aumentare la velocità di rotazione.

Da quanto si evince sopra, gli scopi esposti nelle premesse vengono perfettamente raggiunti dal sistema secondo l'invenzione.

Infatti, grazie al sistema e al metodo di controllo integrati dell'invenzione si possono regolare in modo efficiente, integrato e coordinato una serie di funzioni di un motore a scoppio a carburatore, con vantaggi in termini di regolarità ed efficienza di funzionamento in tutti i regimi e condizioni ambientali, quindi con riduzione dei consumi e delle emissioni inquinanti. Peraltro, il sistema di controllo dell'invenzione fa ricorso a parametri di funzionamento facilmente leggibili e derivabili, eliminando l'impiego di componenti complessi (quali sonde lambda) e riducendo il consumo energetico, con indubbio vantaggio in termini di costi e facilità di installazione.

Inoltre, il peculiare controllo integrato delle funzioni, così come conseguito tramite l'unità centrale dell'invenzione, consente una vantaggiosa ottimizzazione combinata, cosa che non poteva essere percorsa con i sistemi noti di controllo separati per ogni funzione. Ne deriva anche la possibilità di definire in fase sperimentale, o a fine linea o eventualmente in post-vendita a scopo di modifica, in un'unica operazione tutte le mappe di controllo previste. Inoltre, le diverse variabili operative vengono elaborate da un unico sistema di controllo, senza dover essere replicate ed inviate a diverse unità, e ciò consente un controllo simultaneo e sincronizzato e congruo delle funzioni previste, evitando che vi siano scostamenti fra loro dovuti all'elaborazione dei parametri operativi con diverse modalità; il controllo integrato consente di avere delle modalità di calibrazione, diagnosi e di logiche di funzionamento in presenza di guasti, impossibili con controlli separati e indipendenti fra loro.

S'intende comunque che l'invenzione non è limitata alle particolari configurazioni illustrate sopra, che costituiscono solo degli esempi non limitativi della portata dell'invenzione, ma che numerose varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione stessa .

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1) Sistema di controllo elettronico del funzionamento di motori a combustione interna ad accensione comandata alimentati a carburatore, del tipo comprendente un'unità di controllo adatta a pilotare almeno un dispositivo a elettrovalvola di regolazione dell'aria di emulsione del carburatore che determina il rapporto aria/benzina della miscela combustibile, caratterizzato da ciò che il controllo di detto dispositivo a elettrovalvola di controllo della carburazione è integrato almeno con il controllo di un dispositivo di accensione ad anticipo regolabile.
2. 2) Sistema come in 1), in cui detti controlli sono integrati anche con il controllo di un dispositivo a pompa olio che alimenta olio nella miscela combustibile.
3. 3) Sistema come in 1) o 2) , in cui detti controlli almeno dell'anticipo d'accensione e del rapporto aria/combustibile sono effettuati secondo una mappatura di base, funzione di segnali rappresentativi della posizione dell'albero motore nel tempo, e di una mappatura di correzione (Δ%) funzione almeno della temperatura in corrispondenza del motore (Teng).
4. 4) Sistema come in 3), in cui detta mappatura di base è funzione della velocità di rotazione del motore (RPM).
5. 5) Sistema come in 3) o 4), in cui detta mappatura di corre zione è funzione anche di segnali rappresentativi della temperatura ambiente (Tamb), così da ottimizzare il funzionamento alle diverse condizioni ambientali.
6. 6) Sistema come in 3), 4) o 5), in cui detta mappatura di correzione (Δ%) è funzione anche della posizione di un dispositivo acceleratore .
7. 7) Sistema come in una qualsiasi delle rivendicazioni 3) a 6) , in cui detta mappatura di correzione (Δ%) è funzione anche della derivata della velocità di rotazione dell'albero motore nel tempo (dRPM/dT).
8. 8) Sistema come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta elettrovalvola di controllo della carburazione è pilotata modulando la durata della applicazione della tensione di alimentazione ad un solenoide all'interno di un periodo prefissato a frequenza costante (PWM).
9. 9) Sistema come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detti controlli integrati sono determinanti anche in base ad un segnale rappresentativo della marcia inserita.
10. 10) Sistema come in una qualsiasi delle rivendicazioni 3) a 9), in cui sono previste in detta unità di controllo mappature di base "standard" ed almeno ulteriori mappature di "start-up" per le fasi di avviamento, dette mappature di "start-up" essendo funzioni di segnali rappresentativi almeno del conteggio dei cicli di combustione, della velocità di rotazione del motore e della temperatura motore.
11. 11) Sistema come in 10), in cui detta mappatura di "startup" viene impostata quando la velocità di rotazione del motore (RPM) è inferiore ad una soglia prestabilita (RPM1) e la temperatura motore (Teng) è all'interno di un intervallo di temperature prestabilito (T1-T2).
12. 12) Sistema come in 10) o 11), in cui dette mappature di "start-up" riguardano anche il controllo di un dispositivo riscaldatore del carburatore, che viene controllato con metodologia PWM.
13. 13) Sistema come in 12), in cui detto dispositivo riscaldatore comprende un elemento termosensibile che presenta un coefficiente di resistenza positivo in funzione della temperatura.
14. 14) Sistema di controllo come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il controllo di detti dispositivi è integrato nella medesima unità centrale.
15. 15) Metodo di controllo in un sistema come in 9) , caratterizzato da ciò che la determinazione della marcia inserita è basata sul rapporto di un primo segnale rappresentativo della velocità d'avanzamento del veicolo e di un secondo segnale rappresentativo della velocità di rotazione del motore.
16. 16) Metodo di controllo in un sistema come in una qualsiasi delle rivendicazioni 3) a 14), in cui le funzioni di controllo su dette mappature sono determinate in base ad un numero discreto di valori di ingresso (RPM, Teng, Tamb).
17. 17) Metodo come in 16), in cui dette funzioni di controllo sulla mappatura di base, con riferimento al numero di giri motore (RPM), sono un'interpolazione lineare di una serie di valori di controllo discreti.
18. 18) Metodo come in 16) o 17), in cui i valori di correzione del controllo, in base alla mappatura di correzione (?%), vengono ricalcolati ad intervalli discreti, al massimo ogni 10 giri motore.