ITMI20012551A1

ITMI20012551A1 - Iniettore cr pilotato dalla pressione, con comportamento di apertura e di chiusura scalare

Info

Publication number: ITMI20012551A1
Application number: IT2001MI002551A
Authority: IT
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2003-06-04
Also published as: FR2817918A1; US6745953B2; JP2002202020A; DE10060836C1; US20020084347A1

Description

DESCRIZIONE

Ambito tecnico

Oltre ad altri requisiti, ad un ideale comportamento di iniezione è propria l'esigenza di stabilire indipendentemente la pressione di iniezione e la quantità iniettata, che devono potere essere scelti liberamente per ciascun punto di funzionamento, nel quale può essere esercito un motore a combustione interna. Si consegue in seguito a ciò un supplementare grado di libertà per quanto concerne la formazione della miscela. La quantità iniettata all'inizio dell'iniezione deve essere oltre a ciò per quanto possibile bassa al fine di tener conto del ritardo di accensione che si viene a creare fra l'inizio dell'iniezione e l'inizio della combustione. Entrambi i requisiti vengono soddisfatti tramite sistemi di iniezione del carburante con camera col lettrice ad alta pressione (Common-Rail), mediante i quali i singoli iniettori per le camere di scoppio del motore a combustione interna vengono alimentati con carburante che si trova sotto pressione estremamente elevata.

Stato dell'arte

Il documento EP-0657 642 A2 si riferisce ad un sistema di iniezione del carburante per motori a combustione interna. Questo contempla una camera col lettrice ad alta pressione, che può essere riempita da una pompa ad alta pressione del carburante e dalla quale condutture ad alta pressione portano alle singole valvole di iniezione. In proposito, nelle singole condutture ad alta pressione sono previste valvole di comando che servono per comandare l'iniezione ad alta pressione in corrispondenza delle valvole di iniezione, nonché una supplementare camera di polmonazione della pressione è prevista fra queste valvole di comando e la camera col lettrice ad alta pressione (Common-Rail). Al fine di evitare in proposto che l'elevata pressione del sistema sia sempre presente sulle valvole di iniezione, la valvola di comando è realizzata in modo che essa, durante le pause fra un'iniezione e l'altra sulla valvola di iniezione, intercetti il collegamento di questa con la camera di polmonazione della pressione e piloti in senso incrementale un collegamento fra valvola di iniezione ed una camera di scarico.

Dal documento US 5,628,293 è noto un iniettore per fluidi pilotato elettronicamente, comprendente una camera col lettrice del fluido, che può essere investita da una pre-iniezione ed un elemento di comando attivabile direttamente, che serve per abilitare la conduttura di collegamento fra la camera col lettrice del fluido e l'ugello di iniezione che si protende nella camera di combustione di un motore a combustione interno. Oltre ad un primo elemento di iniezione attivabile direttamente, un ulteriore elemento di comando della pressione può muoversi ad andirivieni fra due posizioni di regolazione. Per mezzo dei due elementi di comando della pressione commutabili è possibile bilanciare forze idrauliche che agiscono l'una in senso opposto all'altra. In questa configurazione è svantaggiosa il fatto che la gestione degli elementi in pressione ha luogo attraverso due unità che, quando viene scelto il dispositivo di comando, solo parzialmente sono protette contro una sola pressione che si viene a creare, rispettivamente contro una quantità di carburante in eccesso che si viene a formare.

Illustrazione dell'invenzione

Con la configurazione dell'iniettore di cui all'invenzione è possibile provocare un'apertura, che ha luogo secondo una scolarità preselezionabile, rispettivamente una chiusura, che ha luogo in modo scalare, dello spillo dell'ugello di un iniettore. Per ottenere un iniezione principale nella camera di scoppio di un motore a combustione interna ad iniezione diretta, nonché per attuare un'iniezione secondaria nella camera di scoppio, è necessaria solamente un'unica attivazione dell'iniezione, ciò che per quanto concerne l'alimentazione elettrica significa un risparmio di energia elettrica pari al 50%. Oltre ad un risparmio di energia elettrica pari al 50% per quanto concerne l'attivazione dell'iniettore, scegliendo uguali il diametro fungente da guida e quello fungente da fede, è possibile minimizzare le forze di commutazione, dato che il corpo valvolare è in questo caso dinamicamente bilanciato.

Attraverso il dimensionamento delle strozzature sul lato di deflusso e sul lato di afflusso della camera di comando per uno spillo dell'ugello è possibile dimensionare l'iniettore. Se ha luogo una modificazione parallela di entrambi i punti di strozzamento, il volume del carburane che passa resta uguale per l'adattamento della valvola di comando. Con la soluzione proposta conformemente all'invenzione viene creato un iniettore pilotato dalla pressione, la cui camera valvolare, che abbraccia il corpo valvolare, è collegata con una camera di comando che alimenta lo spillo dell'ugello. Questa camera dell'ugello, attraverso un elemento di strozzamento, è contemporaneamente in collegamento sul lato di afflusso con la conduttura di alimentazione che porta alla camera dell'ugello. Questa configurazione offre la possibilità, scaricando parzialmente la pressione della camera di comando che alimenta lo spillo dell'ugello, di muovere gradualmente lo spillo dell'ugello vale a dire di conferire questo corse parziali, cosicché possa essere ottenuta una caratteristica di iniezione per esempio ottimale per motori di veicoli commerciali. Oltre alla possibilità di impostare uno spostamento verticale scalare e pertanto una caratteristica di iniezione particolarmente adatta per applicazione in veicoli commerciali in proposto iniettore con pilotaggio della pressione/corsa è strutturato in maniera particolarmente semplice ed è pertanto fabbricabile economicamente.

Disegno

L'invenzione viene in appresso illustrata più in dettaglio in relazione al disegno.

Qui fanno vedere:

figura 1 la sezione longitudinale attraverso un iniezione configurato conformemente all'invenzione, con movimento scalare della corsa verticale dello spillo dell'ugello,

figura 2.1 il livello della corsa del corpo valvolare,

figura 2.2 la curva della pressione in corrispondenza dell'apertura di iniezione, rapportata alle fasi di iniezione, e

figura 2.3 la curva della pressione sono la sede del corpo valvolare.

Varianti realizzative

Dalla rappresentazione di cui alla figura 1 si evince più nel dettaglio la sezione trasversale attraverso un iniettore configurato conformemente all'invenzione, con movimento verticale scalare dello spillo dell'ugello.

L'iniettore di cui alla rappresentazione secondo la figura 1 contempla un corpo valvolare 7, guidato verticalmente nella cassa 2 dell'iniettore di una valvola di comando 3/3 vie, nonché uno spillo 23 dell'ugello, guidato parimenti verticalmente nella carcassa 2 dell 'iniettore.

Il movimento verticale della corsa del corpo valvolare 7 viene provocato tramite un posizionatore 3 che può essere realizzato sottoforma di attuatore piezoelettrico oppure sotto forma di valvola a solenoide. Al posizionatore 3 è associato un moltiplicatore idraulico 4. Al posizionatore 3 è associato un elemento a stantuffo 6, il quale contempla, in corrispondenza della propria faccia frontale, superiore, un elemento molleggiato 5 che produce un precarico. Nella rappresentazione di cui alla figura 1 questo elemento molleggiato è realizzato sottoforma di una molla a tazza. La faccia frontale, inferiore dello stantuffo 6 poggia sulla faccia frontale, superiore, del corpo valvolare 7 che funge da valvola di comando a 3/3 vie.

Il corpo valvolare 7 è realizzato con la propria zona di guida, nella quale esso è abbracciato dalla carcassa 2 dell'iniettore, con un diametro che corrisponde al diametro fungente da sede 8. Con il diametro fungente da sede 8 il corpo valvolare 7, nello stato chiuso, chiude una superficie fungente da sede all'interno di una camera valvolare 10, nella quale sbocca un'alimentazione 9 proveniente dalla camera col lettrice ad alta pressione (Common-Rail). Dalla camera valvolare 10, nell'interno della carcassa 2 dell'iniettore, si dirama una conduttura di deflusso 11, la quale prosegue in un'alimentazione 12 dell'ugello che, nella zona dello spillo 23 dell'ugello sbocca in una camera 28 dell'ugello che abbraccia questo. Dall'alimentazione 12 dell'ugello si dirama una conduttura di alimentazione per una camera di comando 21, laddove nella conduttura di alimentazione è alloggiata una strozzatura di alimentazione 22.

Al di sotto del diametro fungente da sede 8 il corpo valvolare 7 è realizzato con una zona di raccordo di forma conica, la quale va a finire in una zona a cassetto 13 sul corpo valvolare 7. Nell'interno della zona a cassetto 13 è realizzato un foro trasversale 15, il quale è in collegamento con un foro 16 che si estende longitudinalmente nella zona a cassetto 13. Con la propria faccia frontale, inferiore, il corpo valvolare 7 pesca in una camera di recupero della nafta 17, prevista sul lato di recupero della nafta, la quale, attraverso una conduttura di recupero della nafta 18 è per esempio in collegamento con il serbatoio del carburante, cosicché carburante può essere raccolto tramite questo. A seconda della corsa verticale del corpo valvolare 7 desiderata attraverso l'attivazione del posizionatore 3, il foro trasversale 15 nell'interno della zona a cassetto 13 del corpo valvolare 7 va a coincidere completamente, oppure parzialmente con un bordo di comando 14. Nella zona a cassetto 13 del corpo valvolare 7 sbocca una conduttura di deflusso 19, nella quale è accolta una strozzatura di deflusso 20, attraverso la quale può essere scaricata la pressione della camera di comando 21, la quale, come già spigato attraverso la conduttura di alimentazione può essere alimentata con carburante che si trova sotto pressione elevata dall'alimentazione 12 dell'ugello.

Nella camera di comando 21 è alloggiato un elemento a stantuffo 24, il quale con un appendice tipo spinotto agisce sul lato frontale, superiore, dello spillo 23 dell'ugello. La camera di comando 21 nell'interno della carcassa 2 dell'iniettore è delimitata su un lato dalla parete della carcassa 2 dell'iniettore, nonché dal lato frontale, superiore, 25 dello stantuffo 24. Quando viene scaricata la pressione della camera di comando 21, oppure quando questa viene messa in pressione attraverso la conduttura di alimentazione 22, che si dirama dall'alimentazione 12 dell'ugello, lo stantuffo 24 si sposta in su oppure in giù nella camera di comando 21 corrispondentemente all'anello di pressione che si viene ad impostare. Sullo spinotto, che è ricavato al di sotto della zona di testa dello stantuffo 24, è alloggiato un elemento molleggiato 27 che funge da molla di chiusura e con il quale può essere impostatala pressione di apertura dello spillo 23 dell'ugello investito dall'elemento a stantuffo 24. Camera di comando 21, stantuffo 24, nonché lo spillo 23 dell'ugello sono realizzati simmetricamente rispetto all'asse di simmetria 26. Nella zona della camera 28 dell'ugello un gradino di spinta 31 è realizzato sullo spillo 23 dell'ugello. Nell'esempio di realizzazione qui rappresentato la camera 28 dell'ugello si estende fino alla superficie fungente da sede della punta 29 dello spillo dell'ugello, che nello stato mostrato chiude un'apertura di iniezione 32. L'apertura di iniezione 32 è realizzata nella parete 30 della carcassa 2 dell'iniettore.

La modalità di funzionamento dell'iniettore configurato conformemente all'invenzione si configura nel seguente modo:

se viene attivato il posizionatore 3, per esempio, realizzato sottoforma di attuatore piezoelettrico, il corpo valvolare 7 sale nella carcassa 2 dell'iniettore, cosicché viene pilotata in senso incrementale la sede chiusa ad opera del diametro fungente da sede 8 in interazione con una superficie fungente da sede, disposta in corrispondenza della camera valvolare 10, cosicché carburante che si trova sotto pressione elevata può affluire nella camera valvolare 10 passando per l'alimentazione 9 che arriva dalla camera col lettrice ad alta pressione (Common-Rail). Il volume di carburante che si proietta nella camera valvolare 10 affluisce, passando per la conduttura di deflusso 11, nell'alimentazione 12 dell'ugello e, passando per l'alimentazione 12 dell'ugello nella camera 28 dell'ugello e qui si ferma. Per effetto del gradino di spinta 31, realizzato sullo spillo 23 dell'ugello nella zona della camera dell'ugello, lo spillo 23 dell'ugello viene investito da una forza di apertura che agisce in direzione della camera di comando 21 ed alla quale si oppongono la forza di chiusura provocata dalla molla di chiusura 27, nonché la forza di spinta che di volta in volta regna nella camera di comando 21. Parallelamente all'alimentazione della camera 28 dell'ugello con carburante che si trova sotto pressione elevata, passando per l'alimentazione 12 dell'ugello, attraverso la conduttura di alimentazione 22 ha luogo un'alimentazione con pressione della camera di comando 21. Attraverso la sua conduttura di deflusso 19, nella quale può essere prevista una strozzatura di deflusso 20, la camera di comando 21 viene pilotata tramite la posizione della zona a cassetto 13 sul corpo valvolare 7. In funzione della misura in cui il posizionatore piezoelettrico è stato attivato, vale a dire in funzione della corsa verticale che il corpo valvolare 7 ha eseguito nella carcassa 2 dell'iniettore, il deflusso 19 della camera di comando 21 è chiuso, è parzialmente aperto, oppure è totalmente aperto in direzione della camera della nafta di recupero 17.

In caso di attivazione parziale del posizionatore 3 la zona a cassetto 13 è parzialmente aperta, cosicché attraverso la conduttura di deflusso 19 e la strozzatura di deflusso 20 in essa alloggiata può aver luogo uno scarico della pressione della camera di comando. Attraverso la conduttura di deflusso 19 della camera di comando 21, che nello stato di corsa parziale del corpo valvolare 7, attraversa il foro trasversale 15 ed il foro longitudinale 16, è collegata con la camera dell'olio di recupero 17 e con la conduttura di deflussa 18 di questa ha luogo uno scarico della pressione della camera di comando 21. Per effetto della pressione di apertura, che si viene a creare sul gradino di spinta 31 ed è impostata dalla molla di chiusura 27, l'elemento a stantuffo 24 si sposta verso l'alto, nella propria cavità, rispondentemente allo scarico della pressione della camera di comando 21 nell'intervallo di corsa parziale del cassetto 13 del corpo valvolare 7.

Se il posizionatore 13 viene attivato totalmente, al di là della sua attivazione parziale, il corpo valvolare 7 nella carcassa 2 dell'iniettore si sposta completamente verso l'alto ed abilita completamente l'alimentazione, laddove contemporaneamente, per effetto della sovrapposizione tra la zona a cassetto 13 ed il bordo di comando 14 previsto sul lato della carcassa, viene impedito lo scarico della pressione della camera di comando 21 attraverso la conduttura di deflusso 19 di questa. Per effetto della pressione, che contemporaneamente cresce nella camera di comando 21 attraverso la conduttura di alimentazione 22, si verifica uno spostamento verso il basso dello stantuffo 24 nella carcassa 2 dell'iniettore, cosicché lo spillo 23 dell'ugello, in antagonismo alla forza diretta verso l'alto sul suo gradino di spinta 31, si porta nella propria sede 29 e chiude il foro di iniezione 32. Lo spillo 23 dell'ugello chiude nella propria sede 29 in modo pilotato dinamicamente quando il posizionatore 3 viene attivato completamente.

Quando il corpo valvolare 7, con il suo diametro fungente da sede 8 viene riportato in appoggio sulla superficie fungente da sede nella carcassa 2 dell'iniettore, l'alimentazione 9 proveniente dalla camera col lettrice ad alta pressione (Common-Rail) viene separata dall'alimentazione 12 dell'ugello. In occasione del movimento verso il basso del corpo valvolare 7 il foro trasversale 15 all'interno della zona a cassetto 13, nonché la conduttura di deflusso 19 che sbocca in corrispondenza del bordo di comando 14 nella carcassa 2 dell'iniettore, vanno tuttavia a sovrapporsi parzialmente, cosicché attraverso la conduttura di deflusso 19 e l'elemento di strozzamento di deflusso 20 qui alloggiato può verificarsi, durante la chiusura del corpo valvolare 7, uno scarico della pressione nella camera di comando 21. Attraverso la strozzatura di afflusso, alloggiata nella conduttura di alimentazione 22 che porta alla camera di comando 21, decresce anzitutto gradualmente la pressione nell'alimentazione 12 dell'ugello e per ciò nella camera di comando 28, più rapidamente tuttavia decresce la pressione nella camera di comando 21 attraverso la strozzatura di deflusso 20 corrispondentemente dimensionato. In seguito a ciò, durante l'operazione di chiusura del corpo valvolare 7, provocata dalla forza che dal gradino di spinta 31 in antagonismo alla forza di chiusura della molla di chiusura 27, agisce verticalmente sullo spillo 23 dell'ugello, può aver luogo una rinnovata apertura dello spillo 23 dell'ugello relativamente alla propria sede 29, cosicché può aver luogo un iniezione secondaria di carburante senza nuova attivazione del posizionatore 3 dell'iniettore configurato conformemente all'invenzione .

Con l'iniettore 1 configurato conformemente all'invenzione può pertanto essere conseguita un'apertura rispettivamente una chiusura graduata dello spillo 23 dell'ugello, rispettivamente del foro di iniezione 32 che si protende nella camera di scoppio di un motore a combustione interna ad iniezione diretta. Per l'effettuazione di un'iniezione principale 37, rispettivamente per produrre un'iniezione secondaria 38 è solamente necessario attivare una volta il posizionatore 3 dell'iniettore 1 realizzato per esempio sottoforma di valvola solenoide oppure di posizionatore piezoelettrico. Le forze che devono di volta in volta essere esercitate dal posizionatore 3 diventano allora minime quando il diametro del corpo valvolare 7, nella zona di guida di questo nell'interno della carcassa 2 dell'iniettore, può essere realizzato con una dimensione corrispondente al diametro fungente da sede 8. Il corpo valvolare 7 della valvola di comando a 3/3 vie è in questo caso dinamicamente equilibrato.

Dalla rappresentazione di cui alla figura 2.1 si evince più nel dettaglio la corsa 33 della valvola che si viene ad impostare. Con il contrassegno 34, rispettivamente 35 sono identificati i livelli di corsa che si vengono ad impostare. Il primo livello 34 corrisponde alla corsa parziale dell'iniettore, quando il posizionatore 3 viene attivato parzialmente, sia esso un attuatore piezoelettrico oppure una valvola solenoide. Con il contrassegno 35 è identificato il secondo livello della corsa del corpo valvolare 7, il quale corrisponde ad un'attivazione totale del posizionatore 3.

Dalla figura 2.2 si evincono più nel dettaglio le fasi di iniezione che si vengono ad impostare durante un'iniezione di carburante nella camera di scoppio di un motore a combustione interna ad iniezione diretta. La curva della pressione 36 è rapportata al tempo, laddove con il contrassegno 37 è caratterizzata la pressione massima che si viene ad impostare durante la fase di iniezione principale, ed il contrassegno 38 identifica il livello di pressione nella fase di iniezione secondaria, che si ha, a seconda del dimensionamento della strozzatura di deflusso 20 nella conduttura di deflusso 19, della camera di comando 21, quando viene gradualmente scaricato il condotto di afflusso 12 dell'ugello, attraverso il quale la camera di comando 21 è investita con pressione elevata. L'andamento della curva di cui alla rappresentazione nella figura 2.3, che rispecchia l'andamento della pressione 39 in corrispondenza della sede del corpo valvolare 7, è caratterizzato da un fianco gradualmente crescente, il quale si raccorda ad una zona avente configurazione piuttosto piatta non subendo la curva della pressione 39 alcuna variazione.

Claims

Rivendicazioni 1. Iniettore atto all'iniezione di carburante che si trova sotto pressione elevata nella camera di scoppio di un motore a combustione interna, comprende un corpo valvolare (7) che può muoversi nella carcassa (2) dell'iniettore e sul quale sono realizzati una zona a cassetto (13), nonché un diametro fungente da sede (8), che interagisce con una superficie fungente da sede sul lato della carcassa e tramite il quale e possibile abilitare, rispettivamente intercettare una conduttura di afflusso (12) verso una camera (28) di un ugello di iniezione, caratterizzato dal fatto che il corpo valvolare (7) è realizzato sottoforma di valvola di comando a 3/3 vie, tramite la cui zona a cassetto (13) è pilotabile una camera di comando (21) che influenza la corsa (33) di uno spillo (23) dell'ugello.
2. Iniettore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la zona a cassetto (13) del corpo valvolare (7) presenta un foro trasversale (15).
3. Iniettore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il foro trasversale (15) è collegato con una camera di recupero della nafta (17) attraverso un'apertura (16).
4. Iniettore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la camera di comando (21) viene scaricata sul lato di deflusso attraverso la zona a cassetto (13) sul corpo valvolare (7) della valvola di comando a 3/3 vie.
5. Iniettore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la camera di comando (21) viene alimentata attraverso una derivazione (22) del condotto di alimentazione (12) dell'ugello.
6. Iniettore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che nella derivazione (22) del condotto di alimentazione (12) dell'ugello è alloggiata una strozzatura di afflusso.
7. Iniettore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che quando si attiva un posizionatore (3) il corpo valvolare (7) apre il condotto di alimentazione (12) dell'ugello, la zona a cassetto (13) chiude il condotto di deflusso (19) nella camera di comando (21) e nella camera di comando (21) si forma alta pressione.
8. Iniettore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che quando un posizionatore (3) viene attivato parzialmente la pressione della camera di comando (21) può essere scaricata verso il recupero dell'olio (16, 17) passando per la zona a cassetto (13) del corpo valvolare (7).
9. Iniettore secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che quando viene scaricata la pressione della camera di comando (21) lo spillo (23) dell'ugello apre indipendentemente dalla forza di chiusura di una molla di chiusura (27).
10. Iniettore secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che durante la chiusura dello spillo (23) dell'ugello, quando il foro trasversale (15) ed il condotto di deflusso (19) coincidono parzialmente, tra la zona a cassetto (13) e la carcassa (2) dell'iniettore ha luogo uno scarico della pressione della camera di comando (21) che consente un iniezione secondaria (38).
11. Iniettore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il corpo valvolare (7) presenta, nella zona di guida nella carcassa (2) dell'iniettore un diametro identico al suo diametro fungente da sede (8).