ITBO20150235A1 - Iniettore elettromagnetico di carburante con ottimizzazione delle saldature - Google Patents

Iniettore elettromagnetico di carburante con ottimizzazione delle saldature Download PDF

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ITBO20150235A1
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Stefano Petrecchia
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Magneti Marelli Spa
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Description

D E S C R I Z I O N E
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
"INIETTORE ELETTROMAGNETICO DI CARBURANTE CON
OTTIMIZZAZIONE DELLE SALDATURE"
SETTORE DELLA TECNICA
La presente invenzione ? relativa ad un iniettore elettromagnetico di carburante.
ARTE ANTERIORE
Generalmente, un iniettore di carburante elettromagnetico (ad esempio come descritto nella domanda di brevetto EP1619384A2) comprende un corpo di supporto tubolare cilindrico dotato di un canale di alimentazione centrale, il quale svolge la funzione di condotto del carburante e termina con un ugello di iniezione regolato da una valvola di iniezione comandata da un attuatore elettromagnetico. La valvola di iniezione ? provvista di uno spillo, il quale viene spostato dall'azione dell'attuatore elettromagnetico tra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura dell'ugello di iniezione contro l'azione di una molla di chiusura che spinge lo spillo verso la posizione di chiusura.
L'elettromagnete comprende una bobina, la quale ? disposta esternamente in una posizione fissa attorno al corpo di supporto, una ancora mobile di materiale ferromagnetico che ? rigidamente collegata allo spillo ed ? montata mobile all'interno del corpo di supporto, ed una armatura (o fondello) fissa di materiale ferromagnetico, la quale ? disposta all'interno del corpo di supporto in corrispondenza della bobina ed ? atta ad attrarre magneticamente l'ancora. L'armatura presenta un foro centrale passante avente la funzione di permettere al carburante di fluire verso l'ugello di iniezione. All'interno del foro centrale della armatura ? disposta la molla di chiusura che ? compressa tra un corpo di riscontro forato piantato all'interno del foro centrale e l'ancora per spingere l'ancora, e quindi lo spillo solidale all'ancora, verso la posizione di chiusura della valvola di iniezione.
Per ottenere una elevata precisione nella lunghezza della corsa assiale dell'ancora (compensando quindi gli errori introdotti dalle inevitabili tolleranze costruttive), l'iniettore di carburante viene montato lasciando l'armatura inizialmente libera di scorrere assialmente all'interno del corpo di supporto; successivamente, l'armatura viene portata in battuta contro l'ancora e quindi viene allontanata assialmente dall'ancora stessa di una distanza pari alla corsa assiale desiderata dell'ancora e quindi l'armatura viene bloccata nella posizione finale mediante una saldatura anulare che vincola l'armatura al corpo di supporto e viene eseguita dall'esterno del corpo di supporto stesso.
I costruttori di motori termici a ciclo Otto (cio? ad accensione comandata) richiedono sia di aumentare la pressione di alimentazione del carburante (oltre 70-80 Mpa) per migliorare la miscelazione del carburante con il comburente (ovvero l'aria aspirata nei cilindri) e ridurre quindi la generazione di fumo nero (indice di cattiva combustione), sia di aumentare la prestazione dinamica degli iniettori elettromagnetici (ovvero di aumentare la velocit? di risposta degli iniettori elettromagnetici ai comandi) per essere in grado di iniettare piccole quantit? di carburante al fine di frazionare l'iniezione di carburante in pi? iniettate distinte (in questo modo ? possibile ridurre la generazione di sostanze inquinanti durante la combustione).
E' stato osservato che aumentando la pressione di alimentazione del carburante (oltre 70-80 Mpa) aumenta in modo apprezzabile la frequenza dei malfunzionamenti dell'iniettore di carburante dovuti all'insorgere di fessurazioni o altri tipi di cedimenti strutturali del corpo di supporto in corrispondenza o in prossimit? della saldatura anulare che vincola meccanicamente l'armatura al corpo di supporto stesso. Per risolvere tale problema, ? stato proposto di aumentare lo spessore del corpo di supporto, ma tale soluzione presenta l'inevitabile svantaggio di aumentare il costo complessivo dell'iniettore di carburante (sia per effetto di un maggiore utilizzo di materiale, sia per effetto di una maggiore complicazione realizzativa) e di aumentare il diametro dell'iniettore di carburante (rendendo quindi pi? complesso alloggiare l'iniettore di carburante nel cielo dei cilindri, particolarmente nel caso di motori a combustione interna di piccola cilindrata).
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE
Scopo della presente invenzione ? di realizzare un iniettore elettromagnetico di carburante che sia privo degli inconvenienti sopra descritti e, nello stesso tempo, sia di facile ed economica realizzazione.
Secondo la presente invenzione viene realizzato un iniettore elettromagnetico di carburante, in accordo con quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La presente invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
la figura 1 ? una sezione longitudinale di un iniettore di carburante realizzato in accordo con la presente invenzione;
la figura 2 illustra in scala ingrandita un particolare della figura 1;
la figura 3 illustra in scala ulteriormente ingrandita un particolare della figura 2;
la figura 4 illustra in scala ulteriormente ingrandita un particolare della figura 3;
la figura 5 illustra una valvola di iniezione dell'iniettore della figura 1; e
la figura 6 illustra in scala ingrandita un particolare della figura 5.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL'INVENZIONE
Nella figura 1, con il numero 1 ? indicato nel suo complesso un iniettore di carburante, il quale presenta una simmetria cilindrica attorno ad un asse 2 longitudinale ed ? atto ad essere comandato per iniettare carburante attraverso un ugello 3 di iniezione che sfocia direttamente in una camera di scoppio (non illustrata) di un cilindro. L'iniettore 1 comprende un corpo 4 di supporto, il quale ha una forma tubolare cilindrica a sezione variabile lungo l'asse 2 longitudinale e presenta un canale 5 di alimentazione che si estende lungo tutta la lunghezza del corpo 4 di supporto stesso per alimentare il carburante in pressione verso l'ugello 3 di iniezione.
Il corpo 4 di supporto alloggia un attuatore 6 elettromagnetico in corrispondenza di una propria porzione superiore ed una valvola 7 di iniezione (meglio illustrata nella figura 5) in corrispondenza di una propria porzione inferiore; in uso, la valvola 7 di iniezione viene azionata dall'attuatore 6 elettromagnetico per regolare il flusso di carburante attraverso l'ugello 3 di iniezione, il quale ? ricavato in corrispondenza della valvola 7 di iniezione stessa.
Secondo quanto illustrato nelle figure 2 e 3, 1'attuatore 6 elettromagnetico comprende una coppia di elettromagneti 8 (rispettivamente superiore ed inferiore) tra loro gemelli che vengono attivati insieme per operare contemporaneamente. Ciascun elettromagnete 8 quando viene eccitato ? atto a spostare lungo l'asse 2 una rispettiva ancora 9 di materiale ferromagnetico da una posizione di chiusura ad una posizione di apertura della valvola 7 di iniezione contro l'azione di una unica molla 10 di chiusura comune che spinge l'ancora 9 verso la posizione di chiusura della valvola 7 di iniezione. Ciascun elettromagnete 8 comprende una bobina 11, la quale viene alimentata elettricamente da una unit? elettronica di pilotaggio (non illustrata) ed ? alloggiata esternamente rispetto al corpo 4 di supporto, ed una armatura 12 (o polo 12 o fondello 12) di materiale ferromagnetico, la quale ? alloggiata all'interno del corpo 4 di supporto in posizione fissa e presenta un foro 13 centrale per permettere il flusso del carburante verso l'ugello 3 di iniezione.
Parzialmente all'interno del corpo 4 di supporto, in posizione fissa ed immediatamente sopra alla armatura 12 superiore (ovvero alla armatura 12 dell'elettromagnete 8 superiore) ? disposta una prolunga 14 metallica presentante un foro 15 centrale per permettere il flusso del carburante verso l'ugello 3 di iniezione. La prolunga 14 ? solo parzialmente disposta all'interno del corpo 4 di supporto, in quanto una parte superiore della prolunga 14 ? disposta all'esterno del corpo 4 di supporto; in particolare, la maggior parte della prolunga 14 ? disposta all'esterno del corpo 4 di supporto come chiaramente illustrato nella figura 1. All'interno del foro 15 centrale della prolunga 14 ? piantato in posizione fissa un corpo 16 di riscontro, il quale presenta una forma cilindrica tubolare (eventualmente aperta lungo una generatrice) per permettere il flusso del carburante verso l'ugello 3 di iniezione ed ? atto a mantenere compressa la molla 10 di chiusura contro l'ancora 9 superiore (ovvero contro 1' ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore).
Ciascuna bobina 11 ? avvolta direttamente all'interno di una propria cava 17 anulare, la quale ? ricavata mediante asportazione di materiale dalla superficie esterna del corpo 4 di supporto. Ciascuna bobina 11 ? costituita da un filo conduttore smaltato e provvisto di una verniciatura autocementante e presenta una dimensione assiale (cio? misurata lungo l'asse 2 longitudinale) contenuta per ridurre al minimo i flussi magnetici dispersi. In corrispondenza delle bobine 11, attorno al corpo 4 di supporto viene accoppiato un corpo 18 di protezione in materiale metallico ferromagnetico, il quale ha una forma tubolare e serve a garantire una adeguata protezione meccanica alle bobine 11, a permette la chiusura delle linee di flusso magnetico generato dalle bobine 11, e ad aumentare la resistenza meccanica del corpo 4 di supporto in corrispondenza degli indebolimenti strutturali inevitabilmente indotti dalla presenza delle cave 17.
Le ancore 9 sono parte di un equipaggio mobile, il quale comprende, inoltre, un otturatore o spillo 19 avente una porzione superiore solidale a ciascuna ancora 9 ed una porzione inferiore cooperante con una sede 20 valvolare (illustrata nella figura 5) della valvola 7 di iniezione per regolare in modo noto il flusso di carburante attraverso l'ugello 3 di iniezione.
In uso, quando gli elettromagneti 8 sono diseccitati ciascuna ancora 9 non viene attratta dalla propria armatura 12 e la forza elastica della molla 10 di chiusura spinge le ancore 9 assieme allo spillo 19 verso il basso; in questa situazione, la valvola 7 di iniezione ? chiusa. Quando gli elettromagneti 8 vengono eccitati, ciascuna ancora 9 viene magneticamente attratta dalla propria armatura 12 contro la forza elastica della molla 10 di chiusura e le ancore 9 assieme allo spillo 19 si spostano verso l'alto per determinare l'apertura della valvola 7 di iniezione.
Per determinare in modo preciso la corsa verso l'alto compiuta dallo spillo 19, l'ancora 9 superiore (ovvero l'ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore) presenta una corsa utile pi? corta rispetto alla corsa utile dell'ancora 9 inferiore (ovvero l'ancora 9 dell'elettromagnete 8 inferiore). In questo modo, quando gli elettromagneti 8 vengono eccitati ? sempre e solo l'ancora 9 superiore (ovvero l'ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore) a portarsi a contatto in battuta con la propria armatura 12 indipendentemente dalle inevitabili tolleranze costruttive. Per limitare la corsa utile dell'ancora 9 superiore (ovvero dell'ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore), la superficie inferiore dell'armatura 12 superiore o la superficie superiore dell'ancora 9 superiore vengono ricoperte con uno strato di un materiale metallico duro e non ferromagnetico, preferibilmente cromo; in questo modo 10 spessore dello strato di cromo determina la riduzione della corsa utile dell'ancora 9 superiore (ovvero dell'ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore). Ulteriori funzioni dello strato di cromo sono l'aumentare la resistenza agli urti della zona e soprattutto evitare fenomeni di incollaggio magnetico dovuti ad un contatto diretto tra il materiale ferromagnetico dell'ancora 9 superiore (ovvero l'ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore) ed il materiale ferromagnetico dell'armatura 12 superiore. In altre parole, lo strato di cromo definisce un traferro, il quale evita che le forze di attrazione magnetica dovute al magnetismo residuo tra l'ancora 9 superiore (ovvero l'ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore) e l'armatura 12 superiore raggiungano valori troppo elevati, cio? superiori alla forza elastica generata dalla molla 10 di chiusura.
Inoltre, solo l'ancora 9 superiore (ovvero l'ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore) viene sottoposta a lavorazioni meccaniche di precisione per presentare un diametro esterno calibrato che ? sostanzialmente pari (ovviamente per difetto) al diametro interno del canale 5 di alimentazione; al contrario, l'ancora 9 inferiore (ovvero l'ancora 9 dell'elettromagnete 8 inferiore) presenta un diametro esterno non calibrato che ? sempre inferiore al diametro interno del canale 5 di alimentazione. In questo modo, solo l'ancora 9 superiore (ovvero l'ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore) svolge la funzione di guida superiore dello spillo 19 per controllare lo scorrimento assiale dello spillo 19 lungo l'asse 2 longitudinale. Tale scelta costruttiva permette di ridurre i costi di produzione, in quanto solo l'ancora 9 superiore (ovvero l'ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore) deve venire sottoposta a lavorazioni meccaniche di precisione e quindi costose.
Secondo quanto illustrato nella figura 5, la sede 20 valvolare ? definita in un elemento 21 di tenuta, il quale ? monolitico, chiude inferiormente a tenuta il canale 5 di alimentazione del corpo 4 di supporto, ed ? attraversato dall'ugello 3 di iniezione. In particolare, l'elemento 21 di tenuta comprende un elemento 22 di tappo a forma di disco, il quale chiude inferiormente a tenuta il canale 5 di alimentazione del corpo 4 di supporto ed ? attraversato dall'ugello 3 di iniezione. Dall'elemento 22 di tappo si eleva un elemento 23 di guida, il quale ha una forma tubolare, accoglie al suo interno lo spillo 19 per definire una guida inferiore dello spillo 19 stesso e presenta un diametro esterno inferiore rispetto al diametro interno del canale 5 di alimentazione del corpo 4 di supporto, in modo da definire un canale 24 anulare esterno attraverso il quale pu? fluire il carburante in pressione.
Nella parte inferiore dell'elemento 23 di guida sono ricavati dei fori di alimentazione passanti (non illustrati nella figura 5), i quali sfociano verso la sede 20 valvolare per consentire il flusso del carburante in pressione verso la sede 20 valvolare stessa. I fori di alimentazione possono essere disposti sfalsati rispetto all'asse 2 longitudinale in modo da non convergere verso l'asse 2 longitudinale stesso ed imprimere in uso un andamento vorticoso ai rispettivi flussi di carburante, oppure i fori di alimentazione possono essere convergenti verso l'asse 2 longitudinale. Nella figura di attuazione illustrata nelle figure allegate, i fori di alimentazione sono disposti inclinati di un angolo di 80? (pi? in generale compreso tra 70? e 90?) con l'asse 2 longitudinale; secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, i fori di alimentazione formano un angolo di 90? con l'asse 2 longitudinale.
Lo spillo 19 termina con una testa 25 di otturazione di forma sostanzialmente sferica, la quale ? atta ad appoggiarsi a tenuta contro la sede 20 valvolare; in alternativa, la testa 25 di otturazione potrebbe avere una forma essenzialmente cilindrica ed avere solo la zona di battuta di forma sferica. Inoltre, la testa 25 di otturazione si appoggia in modo scorrevole ad una superficie interna dell'elemento 23 di guida in modo da venire guidata nel proprio movimento lungo l'asse 2 longitudinale. L'ugello 3 di iniezione ? definito da una pluralit? di fori di iniezione passanti (non illustrati), i quali sono ricavati a partire da una camera 26 di iniezione disposta a valle della sede 20 valvolare.
Come detto in precedenza, l'ancora 9 superiore (ovvero l'ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore) presenta un diametro esterno sostanzialmente identico al diametro interno della corrispondente porzione del canale 5 di alimentazione del corpo 4 di supporto; in questo modo, l'ancora 9 superiore pu? scorrere rispetto al corpo 4 di supporto lungo l'asse 2 longitudinale, ma non pu? compiere rispetto al corpo 4 di supporto alcun movimento trasversale all'asse 2 longitudinale. Essendo lo spillo 19 rigidamente collegato all'ancora 9 superiore (ovvero all'ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore), risulta chiaro che l'ancora 9 superiore svolge anche la funzione di guida superiore dello spillo 19; di conseguenza, lo spillo 19 risulta guidato superiormente dall'ancora 9 superiore (ovvero dall'ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore) ed inferiormente dall'elemento 23 di guida.
Secondo quanto illustrato nelle figure 2 e 3, alla faccia inferiore dell'ancora 9 superiore (ovvero dell'ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore) ? collegato un dispositivo frenante idraulico, il quale frena (rallenta) il movimento dello spillo 9 sia quando lo spillo 19 si sposta dalla posizione di apertura alla posizione di chiusura della valvola 7 di iniezione, sia quando lo spillo 19 si sposta dalla posizione di chiusura alla posizione di apertura della valvola 7 di iniezione.
Lo spillo 19 presenta uno stelo a simmetria cilindrica, al quale viene collegata la testa 26 di otturazione sostanzialmente sferica mediante una saldatura anulare. A sua volta, lo stelo viene collegato a ciascuna ancora 9 mediante una saldatura anulare.
Secondo quanto illustrato nella figura 3, l'armatura 12 inferiore (ovvero l'armatura 12 dell'elettromagnete 8 inferiore) ? meccanicamente bloccata in posizione fissa all'interno del corpo 4 di supporto mediante una saldatura 27 a punti (ovvero a spot, ma in alternativa potrebbe anche essere anulare) che vincola l'armatura 12 inferiore al corpo 4 di supporto; preferibilmente, il corpo 4 di supporto presenta una lamatura, la quale ? ricavata in corrispondenza della armatura 12 inferiore (ovvero dell'armatura 12 dell'elettromagnete 8 inferiore) ed all'interno della quale viene realizzato la saldatura 27. La saldatura 27 ? orientata radialmente (cio? perpendicolarmente all'asse 2 longitudinale) e quindi si sviluppa dall'esterno all'interno del corpo 4 di supporto lungo una direzione radiale (cio? perpendicolare all'asse 2 longitudinale). La saldatura 27 non ? mai sollecitata meccanicamente in modo rilevante in quanto si trova completamente all'interno del corpo 4 di supporto (ovvero non deve resistere alle sollecitazioni di origine idraulica derivanti dalla pressione del carburante) e non ? sottoposta a sollecitazioni meccaniche (come detto in precedenza ? solo l'ancora 9 superiore che impatta contro l'armatura 12 superiore al termine della corsa di apertura dello spillo 19).
Secondo quanto illustrato nella figura 3, l'armatura 12 superiore (ovvero l'armatura 12 dell'elettromagnete 8 superiore) ? meccanicamente bloccata in posizione fissa all'interno del corpo 4 di supporto mediante una saldatura 28 anulare che vincola l'armatura 12 superiore alla prolunga 14. La saldatura 28 anulare tra l'armatura 12 superiore (ovvero l'armatura 12 dell'elettromagnete 8 superiore) e la prolunga 14 viene realizzata esternamente al corpo 4 di supporto, cio? prima di inserire insieme l'armatura 12 superiore e la prolunga 14 all'interno del corpo 4 di supporto; in altre parole, l'armatura 12 superiore e la prolunga 14 vengono tra loro collegate (pre-assemblate) mediante la saldatura 28 anulare esternamente al corpo 4 di supporto e successivamente l'armatura 12 superiore e la prolunga 14 tra loro unite vengono inserite insieme nel corpo 4 di supporto. La saldatura 28 anulare ? orientata radialmente (cio? perpendicolarmente all'asse 2
Matteo MACCAGNAN (Iscrizione AUto N.987/BM ) longitudinale) e quindi si sviluppa tra l'armatura 12 superiore e la prolunga 14 lungo una direzione radiale (cio? perpendicolare all'asse 2 longitudinale). La saldatura 28 anulare presenta una buona resistenza meccanica in quanto viene realizzata in condizioni ottimali (ovvero esternamente al corpo 4 di supporto); inoltre, la saldatura 28 anulare non ? mai sollecitata meccanicamente in modo rilevante, in quanto si trova completamente all'interno del corpo 4 di supporto (ovvero non deve resistere alle sollecitazioni di origine idraulica derivanti dalla pressione del carburante) e lavora solo in compressione (quando l'ancora 9 superiore impatta contro l'armatura 12 superiore al termine della corsa di apertura dello spillo 19).
E' importante osservare che l'armatura 12 superiore (ovvero l'armatura 12 dell'elettromagnete 8 superiore) non presenta alcun vincolo meccanico diretto con il corpo 4 di supporto, ovvero l'armatura 12 superiore non ha alcun legame meccanico diretto con il corpo 4 di supporto; infatti, l'armatura 12 superiore ? mantenuta ferma all'interno del corpo 4 di supporto solo attraverso la saldatura 28 anulare che vincola meccanicamente l'armatura 12 alla prolunga 14.
Secondo quanto illustrato nella figura 3, la prolunga 14 ? meccanicamente vincolata al corpo 4 di supporto mediante una saldatura 29 anulare che ? realizzata in corrispondenza di una estremit? superiore del corpo 4 di supporto ed a partire da una parete superiore del corpo 4 di supporto. La saldatura 29 anulare ? orientata assialmente (cio? parallelamente all'asse 2 longitudinale) e quindi si sviluppa tra il corpo 4 di supporto e la prolunga 14 lungo una direzione assiale (cio? parallela all'asse 2 longitudinale). La saldatura 29 anulare presenta una buona resistenza meccanica in quanto viene realizzata in condizioni ottimali (ovvero esternamente al corpo 4 di supporto) e tra materiali presentanti una elevata resistenza meccanica (la prolunga 14 non ? interessata dal flusso magnetico e quindi ? realizzata con acciaio non ferromagnetico avente elevate prestazioni meccaniche, ed anche il corpo 4 di supporto ? realizzato con un acciaio avete elevate prestazioni meccaniche). E' importante che la saldatura 29 anulare presenti una buona resistenza meccanica, in quanto la saldatura 29 anulare ? sollecitata meccanicamente in modo rilevante: la saldatura 29 anulare deve garantire la tenuta superiore del corpo 4 di supporto e quindi deve resistere alle sollecitazioni di origine idraulica derivanti dalla pressione del carburante, ed inoltre la saldatura 29 anulare deve resistere ad un sforzo di taglio quando l'ancora 9 superiore impatta contro l'armatura 12 superiore al termine della corsa di apertura dello spillo 19.
Secondo quanto illustrato nella figura 4, il corpo 4 di supporto presenta una gola 30 anulare, la quale ? ricavata a partire da una superficie interna del corpo 4 di supporto (ovvero ? affacciata alla prolunga 14 che ? disposta all'interno del corpo 4 di supporto) ed ? disposta (immediatamente) al di sotto della saldatura 29 anulare (cio? al di sotto del vertice della saldatura 29 anulare). La gola 30 anulare ? disposta sotto alla saldatura 29 anulare a piccolissima distanza dalla saldatura 29 anulare stessa; sostanzialmente, l'inizio della gola 30 anulare confina (ovvero ? disposto a filo) con la fine della saldatura 29 anulare (ovvero con il vertice della saldatura 29 anulare). In alternativa, la gola 30 anulare potrebbe anche essere parzialmente sovrapposta alla saldatura 29 anulare (ovvero al vertice della saldatura 29 anulare). Secondo una preferita, ma non vincolante, forma di attuazione la gola 30 anulare presenta in sezione trasversale una forma semicircolare. Inoltre, secondo una preferita, ma non vincolante, forma di attuazione, la gola 30 anulare presenta una lunghezza assiale uguale o superiore alla lunghezza assiale della saldatura 29 anulare. La gola 30 anulare ha la funzione di scaricare il vertice della saldatura 29 anulare dalle sollecitazioni meccaniche: ovviamente le sollecitazioni meccaniche non possono passare attraverso la gola 30 anulare che ? vuota e quindi devono passare dal corpo 4 di supporto alla prolunga 14 scavalcando la gola 30 anulare e passando relativamente lontane dal vertice della saldatura 29 anulare; in altre parole, la gola 30 anulare permette di detensionare il vertice della saldatura 29 anulare (in tale zona della saldatura 29 anulare si ha una concentrazione delle tensioni) e di avere una distribuzione degli sforzi pi? uniforme nella sezione di saldatura. Riassumendo, grazie alla presenza della gola 30 anulare ? possibile ridurre in modo sostanziale la probabilit? che insorgano inneschi di fratture o cricche in corrispondenza del vertice della saldatura 29 anulare (che ? la zona pi? fragile e quindi pi? a rischio della saldatura 29 anulare) ed ? possibile fare lavorare la sezione di saldatura in maniera pi? uniforme e distribuita.
Secondo quanto illustrato nella figura 4, la prolunga 14 presenta una gola 31 anulare, la quale ? ricavata a partire da una superficie esterna della prolunga 14 ed ? disposta (immediatamente) al di sopra della saldatura 29 anulare (cio? al di sopra della base della saldatura 29 anulare). In altre parole, la gola 31 anulare ? disposta sopra alla saldatura 29 anulare a piccola distanza dalla saldatura 29 anulare stessa; generalmente, la distanza assiale tra la gola 31 anulare e la saldatura 29 anulare ?
Matteo MACCAGNAN (Iscrizione AUto N.987/BM ) non nulla (ovvero maggiore di zero) ed inferiore al 50% della lunghezza assiale della saldatura 29 anulare (? importante osservare che la distanza assiale tra la gola 31 anulare e la saldatura 29 anulare potrebbe anche essere nulla). Secondo una preferita, ma non vincolante, forma di attuazione la gola 31 anulare presenta in sezione trasversale una forma rettangolare con i vertici arrotondati. Inoltre, secondo una preferita, ma non vincolante, forma di attuazione, la gola 31 anulare presenta una lunghezza assiale uguale o superiore alla lunghezza assiale della saldatura 29 anulare. La gola 31 anulare ha la funzione di direzionare le sollecitazioni meccaniche che vengono trasmesse tra il corpo 4 di supporto e la prolunga 14 in modo tale che tali sollecitazioni meccaniche debbano scavalcare la gola 31 anulare passando relativamente lontane dalla superficie esterna della saldatura 29 anulare (zona di concentrazione delle tensioni) e facendo lavorare la sezione di saldatura in maniera pi? uniforme e distribuita. In altre parole, grazie alla presenza della gola 31 anulare ? possibile fare lavorare meglio la saldatura 29 anulare riducendo in modo sostanziale la probabilit? che insorgano inneschi di fratture o cricche in corrispondenza della superficie esterna della saldatura 29 anulare. E' importante osservare che le due gole 30 e 31 anulari operano tra loro in modo sinergico: essendo disposte sopra e sotto alla saldatura 29 anulare permettono di ottenere una rilevante variazione nella direzione delle sollecitazioni meccaniche che risultano essere allontanate da entrambi i punti di concentrazione di tensione della saldatura (vertice e superficie esterna) che costituiscono le zone pi? fragili e quindi pi? a rischio della saldatura 29 anulare; invece in presenza di solo una delle due gole 30 e 31 anulari non si riesce ad ottenere una simultanea riduzione dello stato di sollecitazione nel vertice e nella superficie esterna della saldatura 29 anulare, ma al contrario si detensiona un punto a scapito dell'altro.
Per ottenere una elevata precisione nella lunghezza della corsa assiale dell'ancora 9 superiore (ovvero dell'ancora 9 dell'elettromagnete 8 superiore) compensando quindi gli errori introdotti dalle inevitabili tolleranze costruttive, l'armatura 12 superiore assieme alla prolunga 14 (come detto in precedenza l'armatura 12 superiore ? preventivamente saldata alla prolunga 14 mediante la saldatura 28 anulare) viene inserita all'interno del corpo 4 di supporto, viene portata in battuta contro l'ancora 9 superiore, e quindi viene allontanata assialmente dall'ancora 9 superiore stessa di una distanza correlata alla corsa assiale desiderata dell'ancora 9 superiore e che permetta di compensare i ritiri conseguenti alla saldatura (in particolare, la distanza pu? essere maggiore o minore della corsa assiale desiderata per tenere conto dei ritiri conseguenti alla saldatura); infine, la prolunga 14 viene bloccata nella posizione finale mediante la saldatura 29 anulare che vincola la prolunga 14 (solidale all'armatura 12 superiore) al corpo 4 di supporto.
Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, parte del corpo 4 di supporto e parte della prolunga 14 sono ricoperte da un rivestimento 32 plastico che viene costampato ed ha una funzione protettiva dagli agenti esterni.
Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, la prolunga 14 viene utilizzata anche per collegare l'iniettore 1 di carburante ad un condotto di alimentazione del carburante in pressione; a tale scopo, la parte superiore della prolunga 14 ? filettata per venire collegata mediante avvitatura al condotto di alimentazione del carburante in pressione.
Secondo quanto illustrato nelle figure 5 e 6, l'elemento 21 di tenuta ? meccanicamente vincolato al corpo 4 di supporto mediante una saldatura 33 anulare che ? realizzata in corrispondenza di una estremit? inferiore del corpo 4 di supporto ed a partire da una parete inferiore del corpo 4 di supporto. La saldatura 33 anulare ? orientata assialmente (cio? parallelamente all'asse 2 longitudinale) e quindi si sviluppa tra il corpo 4 di supporto e la prolunga 14 lungo una direzione assiale (cio? parallela all'asse 2 longitudinale). La saldatura 33 anulare presenta una buona resistenza meccanica in quanto viene realizzata in condizioni ottimali (ovvero esternamente al corpo 4 di supporto) e tra materiali presentanti una elevata resistenza meccanica (l'elemento 21 di tenuta ed il corpo 4 di supporto sono entrambi realizzati con un acciaio avete elevate prestazioni meccaniche). E' importante che la saldatura 33 anulare presenti una buona resistenza meccanica, in quanto la saldatura 33 anulare ? sollecitata meccanicamente in modo rilevante: da un lato la saldatura 33 anulare deve garantire la tenuta inferiore del corpo 4 di supporto e quindi deve resistere alle sollecitazioni di origine idraulica derivanti dalla pressione del carburante, e dall'altro lato la saldatura 33 anulare si trova all'interno di un cilindro e quindi ? sottoposta a tutte le sollecitazioni meccaniche e termine del ciclo di combustione.
Secondo quanto illustrato nelle figure 5 e 6, il corpo 4 di supporto presenta una gola 34 anulare, la quale ? ricavata a partire da una superficie interna del corpo 4 di supporto (ovvero ? affacciata all'elemento 21 di tenuta) ed ? disposta (immediatamente) al di sopra della saldatura 33 anulare (cio? al di sopra del vertice della saldatura 33 anulare) . La gola 34 anulare ? disposta sopra alla saldatura 33 anulare a piccolissima distanza dalla saldatura 33 anulare; sostanzialmente, l ' inizio della gola 34 anulare confina (ovvero ? disposto a filo) con la fine della saldatura 33 anulare (ovvero con il vertice della saldatura 33 anulare) . In alternativa, la gola 34 anulare potrebbe anche essere parzialmente sovrapposta alla saldatura 33 anulare (ovvero al vertice della saldatura 33 anulare) . Secondo una preferita, ma non vincolante, forma di attuazione la gola 34 anulare presenta in sezione trasversale una forma semicircolare . Inoltre, secondo una preferita, ma non vincolante, forma di attuazione, la gola 34 anulare presenta una lunghez za assiale uguale o inferiore a tre volte la lunghez za assiale della saldatura 33 anulare . La gola 34 anulare ha la funzione di scaricare il vertice della saldatura 33 anulare dalle sollecitazioni meccaniche: ovviamente le sollecitazioni meccaniche non possono passare attraverso la gola 34 anulare che ? vuota e quindi devono passare dal corpo 4 di supporto alla prolunga 14 scavalcando la gola 34 anulare e passando relativamente lontane dal vertice della saldatura 33 anulare; in altre parole, la gola 34 anulare permette di detensionare il vertice della saldatura 33 anulare (zona di concentrazione delle tensioni) e di avere una distribuzione degli sforzi pi? uniforme nella sezione di saldatura. Riassumendo, grazie alla presenza della gola 34 anulare ? possibile ridurre in modo sostanziale la probabilit? che insorgano inneschi di fratture o cricche in corrispondenza del vertice della saldatura 33 anulare (che ? la zona pi? fragile e quindi pi? a rischio della saldatura 33 anulare) ed ? possibile fare lavorare la sezione di saldatura in maniera pi? uniforme e distribuita.
1/iniettore 1 di carburante sopra descritto presenta numerosi vantaggi.
In primo luogo, l'iniettore 1 di carburante sopra descritto presenta una bassa frequenza dei malfunzionamento dovuti all'insorgere di fessurazioni o altri tipi di cedimenti strutturali del corpo 4 di supporto in corrispondenza o in prossimit? delle saldature 28, 29 e 33 anulari anche quando l'iniettore 1 di carburante opera con una elevata pressione di alimentazione del carburante (oltre 70-80 Mpa).
Inoltre, l'iniettore 1 di carburante sopra descritto risulta semplice ed economico da produrre in quanto rispetto ad un analogo iniettore di carburante noto presenta differenze facilmente realizzabili.
E' importante sottolineare che l'iniettore 1 di carburante sopra descritto pu? venire utilizzato per l'iniezione di qualunque tipo di carburante in motori a combustione interna operanti secondo il ciclo Otto (cio? ad accensione comandata della miscela) oppure in motori a combustione interna operanti secondo il ciclo Diesel (cio? ad accensione spontanea della miscela).

Claims (15)

  1. R IV E N D I C A Z I O N I 1) Iniettore (1) elettromagnetico di carburante comprendente: un ugello (3) di iniezione; una valvola (7) di iniezione provvista di uno spillo (19) mobile per regolare il flusso di carburante attraverso l'ugello (3) di iniezione; un attuatore (6) elettromagnetico per spostare lo spillo (19) tra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura della valvola (7) di iniezione e provvisto di almeno un primo elettromagnete (8) comprendente una prima bobina (11), una prima armatura (12) fissa, ed una prima ancora (9) mobile che ? meccanicamente collegata allo spillo (19); una molla (10) di chiusura che spinge lo spillo (19) verso la posizione di chiusura; un corpo (4) di supporto di forma tubolare e provvisto di un canale (5) centrale, il quale alloggia la prima armatura (12) fissa e la prima ancora (9); ed una prolunga (14), la quale ? parzialmente disposta all'interno del corpo (4) di supporto al di sopra della prima armatura (12) ed ? meccanicamente vincolata al corpo (4) di supporto mediante una prima saldatura (29) anulare; l'iniettore (1) ? caratterizzato dal fatto che la prima armatura (12) ? meccanicamente bloccata in posizione fissa all'interno del corpo (4) di supporto mediante una seconda saldatura (28) anulare che vincola la prima armatura (12) alla prolunga (14).
  2. 2) Iniettore (1) secondo la rivendicazione 1, in cui la prima armatura (12) non presenta alcun vincolo meccanico diretto con il corpo (4) di supporto ed ? mantenuta ferma all'interno del corpo (4) di supporto solo attraverso la seconda saldatura (28) anulare che vincola meccanicamente la prima armatura (12) alla prolunga (14).
  3. 3) Iniettore (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la prima saldatura (29) anulare ? realizzata in corrispondenza di una estremit? superiore del corpo (4) di supporto ed a partire da una parete superiore del corpo (4) di supporto.
  4. 4) Iniettore (1) secondo una delle 1, 2 o 3, in cui il corpo (4) di supporto presenta una prima gola (30) anulare, la quale ? ricavata a partire da una superficie interna del corpo (4) di supporto ed ? disposta al di sotto della prima saldatura (29) anulare.
  5. 5) Iniettore (1) secondo la rivendicazione 4, in cui l'inizio della prima gola (30) anulare confina con la fine della prima saldatura (29) anulare oppure la prima gola (30) anulare ? parzialmente sovrapposta alla prima saldatura (29) anulare.
  6. 6) Iniettore (1) secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui la prima gola (30) anulare presenta in sezione trasversale una forma semicircolare.
  7. 7) Iniettore (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui la prolunga (14) presenta una seconda gola (31) anulare, la quale ? ricavata a partire da una superficie esterna della prolunga (14) ed ? disposta al di sopra della prima saldatura (29) anulare.
  8. 8) Iniettore (1) secondo la rivendicazione 7, in cui la seconda gola (31) anulare ? disposta in prossimit? della prima saldatura (29) anulare.
  9. 9) Iniettore (1) secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui la seconda gola (31) anulare presenta in sezione trasversale una forma rettangolare.
  10. 10) Iniettore (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui la prolunga (14) presenta un foro (15) centrale che permettere il flusso del carburante verso l'ugello (3) di iniezione ed alloggia parzialmente la molla (10) di chiusura; ed all'interno del foro (15) centrale della prolunga (14) ? piantato in posizione fissa un corpo (16) di riscontro, il quale presenta una forma cilindrica tubolare ed ? atto a mantenere compressa la molla (10) di chiusura contro la prima ancora (9).
  11. 11) Iniettore (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 10, in cui: Matteo MACCAGNAN (Iscrizione Albo N.987/BM) l'attuatore (6) elettromagnetico ? provvisto di un secondo elettromagnete (8), il quale ? disposto al di sotto del primo elettromagnete (8) e comprende una seconda bobina (il), una seconda armatura (12) fissa, ed una seconda ancora (9) mobile che ? meccanicamente collegata allo spillo (19); la prima ancora (9) presenta una corsa utile pi? corta rispetto alla corsa utile della seconda ancora (9); e la seconda armatura (12) ? meccanicamente bloccata in posizione fissa all'interno del corpo (4) di supporto mediante una terza saldatura (27) che vincola direttamente la seconda armatura (12) al corpo (4) di supporto e si sviluppa dall'esterno all'interno del corpo (4) di supporto lungo una direzione radiale.
  12. 12) Iniettore (1) secondo la rivendicazione 11, in cui il corpo (4) di supporto presenta una lamatura, la quale ? ricavata in corrispondenza della seconda armatura (12) ed all'interno della quale viene realizzata la terza saldatura (27).
  13. 13) Iniettore (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 12, in cui la prolunga (14) presenta una parte superiore filettata per un collegamento con un condotto di alimentazione del carburante in pressione.
  14. 14) Metodo di realizzazione di un iniettore (1) di carburante comprendente: un ugello (3) di iniezione; una valvola (7) di iniezione provvista di uno spillo (19) mobile per regolare il flusso di carburante attraverso l'ugello (3) di iniezione; un attuatore (6) elettromagnetico per spostare lo spillo (19) tra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura della valvola (7) di iniezione e provvisto di almeno un elettromagnete (8) comprendente una bobina (il), una armatura (12) fissa, ed una ancora (9) mobile che ? meccanicamente collegata allo spillo (19); una molla (10) di chiusura che spinge lo spillo (19) verso la posizione di chiusura; un corpo (4) di supporto di forma tubolare e provvisto di un canale (5) centrale, il quale alloggia l'armatura (12) e l'ancora (9); ed una prolunga (14), la quale ? parzialmente disposta all'interno del corpo (4) di supporto al di sopra della armatura (12) ed ? meccanicamente vincolata al corpo (4) di supporto mediante una prima saldatura (29) anulare; il metodo di realizzazione ? caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: vincolare tra loro l'armatura (12) e la prolunga (14) mediante una seconda saldatura (28) anulare al di fuori del corpo (4) di supporto in modo da pre-assemblare la prima armatura (12) alla prolunga (14) al di fuori del corpo (4) di supporto; inserire assieme l'armatura (12) e la prolunga (14) nel corpo (4) di supporto; e vincolare la prolunga (14) al corpo (4) di supporto mediante la prima saldatura (29) anulare.
  15. 15) Metodo di realizzazione secondo la rivendicazione 14 e comprendente le ulteriori fasi di: portare l'armatura (12) assieme alla prolunga (14) in battuta contro l'ancora (9); ed allontanare assialmente l'armatura (12) assieme alla prolunga (14) dall'ancora (9) di una distanza correlata alla corsa assiale desiderata dell'ancora (9) per determinare la posizione definitiva della prolunga (14) immediatamente prima di realizzare la prima saldatura (29) anulare.
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