IT201600093157A1

IT201600093157A1 - Gruppo pompa per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna

Info

Publication number: IT201600093157A1
Application number: IT102016000093157A
Authority: IT
Inventors: Giancarlo Gramazio; Dominik Meinzer
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2016-09-15
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2018-03-15

Description

“GRUPPO POMPA PER ALIMENTARE COMBUSTIBILE, PREFERIBILMENTE GASOLIO, AD UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA”

La presente invenzione è relativa ad una pompa ad alta pressione a pistoni per alimentare combustibile, da un circuito idraulico di bassa pressione ad un motore a combustione interna.

Generalmente, una pompa di alta pressione a pistoni comprende un corpo pompa sul quale è alloggiata almeno una testata al cui interno è ricavato un cilindro di alloggiamento di un pistone pompante. Tale pistone è mobile di moto alternato per definire una corsa di aspirazione, nella quale viene richiamato carburante nel cilindro, e una corsa di compressione, nella quale il pistone comprime il carburate in una porzione di testa del cilindro, nota come camera di compressione, prima di alimentare il carburante ad una valvola di mandata agli iniettori.

La pompa inoltre comprende e un albero girevole, provvisto di almeno una camma, posto in rotazione attorno a un secondo asse ortogonale all’asse del cilindro.

Durante la rotazione dell’albero la camma, per mediazione di un rollino, trasmette il moto ad una punteria la quale a sua volta trasmette il moto al pistone lungo il primo asse. In maggior dettaglio, il rollino è da un lato in contatto con la camma e dall’altro lato con un bicchiere di alloggiamento del piede del pistone in posizione opposta rispetto alla testa del pistone agente nella camera di compressione.

La pompa a pistoni comprende una molla ad elica alloggiata fra la testata e il fondo del bicchiere attorno al cilindro in modo tale che il bicchiere sia forzatamente mantenuto premuto conto il rollino agente sull’albero a camme.

Uno svantaggio dell’arte nota è che la molla, oltre a sviluppare una forza diretta lungo l’asse, sviluppa anche una forza torsionale attorno all’asse che può essere trasmessa al bicchiere. Questa coppia può quindi causare una torsione del bicchiere attorno al primo asse generando usura su superfici del bicchiere e rotture locali di componenti con possibili perdite di olio.

Uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare una pompa a pistoni di alta pressione in grado di risolvere gli inconvenienti sopra menzionati.

Secondo la presente invenzione viene realizzata una pompa di alta pressione per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, a un motore a combustione interna; la pompa comprendendo:

un corpo pompa;

una testata accoppiata al corpo pompa;

un pistone mobile in un cilindro ricavato nella testata lungo un primo asse e avente una testa di compressione e un piede di azionamento;

una valvola di alimentazione configurata per selettivamente immettere carburante nel cilindro in corrispondenza della testa del pistone;

una centralina di comando della valvola di alimentazione; un gruppo di azionamento del pistone atto a muovere il pistone lungo il primo asse;

un bicchiere, alloggiato nel corpo pompa, di alloggiamento del piede del pistone atto a muoversi lungo il primo asse sotto l’azione del gruppo di azionamento per trascinare in moto il pistone;

un sensore configurato per misurare forze torsionali agenti sul bicchiere e trasmettere questo dato alla centralina.

In particolare, la centralina è configurata per:

- elaborare un valore di usura, del sensore o del bicchiere, in funzione delle forze torsionali misurate dal sensore, e

- comandare il blocco della valvola di alimentazione se tale valore stimato si usura supera un valore soglia di riferimento.

Eventualmente, prima del blocco della valvola di alimentazione la centralina può comandare l’imposizione del cosiddetto “limp-home mode” ovvero limitare il regime di funzionamento della pompa per prevenire danni e consentire all’utente di poter raggiungere la destinazione scelta.

Il metodo di controllo implementato quindi comprende le fasi di:

- misurare le forze torsionali agenti sul bicchiere;

- trasmettere il valore misurato di forze torsionali alla centralina;

- calcolare un valore indice dello stato corrente, per esempio l’usura del sensore o del bicchiere, funzione del valore misurato di forze torsionali;

- confrontare il valore indice dello stato corrente di usura con un valore di soglia di usura massima;

- se il valore stimato di usura supera il valore soglia comandare il blocco della valvola di alimentazione, eventualmente a seguito di un lasso di tempo in cui alla pompa viene imposto un limitato regime di funzionamento.

In questo modo si ha un immediato controllo di eventuali torsioni anomale del bicchiere con conseguente immediata stima di tale fenomeno ed eventuale repentino comando di azioni di prevenzione di possibili danni come l’imposizione del “limp-home mode” o il blocco della valvola di alimentazione.

In particolare, il bicchiere comprende una parete cilindrica e il sensore è del tipo a tastatore agente sulla parete cilindrica del bicchiere.

In particolare, il tastatore è in forma di una spina dotata ad una sua estremità di un sensore di forza di contatto e la parete cilindrica presenta un’asola verticale di alloggiamento almeno parzialmente del sensore.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una vista in sezione, con parti asportate per chiarezza, di una pompa di alta pressione a pistoni;

- la figura 2 è una vista schematica del sensore secondo la presente invenzione agente sul bicchiere di alloggiamento del piede del pistone pompante;

- la figura 3 è una vista schematica della connessione fra il sensore di figura 2 e la centralina di comando della valvola di alimentazione.

Nella figura 1, con 1 è indicata, nel suo complesso, una pompa di alta pressione per alimentare combustibile ad un motore a combustione interna (non illustrato nelle figure allegate), in particolare un motore a ciclo Diesel installato su un autoveicolo.

La pompa 1 è una pompa a pistoni e comprende, nella fattispecie, un corpo pompa 2 ed un pistone 3 disposto radialmente e mobile di moto alternato lungo un asse A1 sotto la spinta di un gruppo di azionamento 4 del pistone 3. In particolare il gruppo di azionamento 4 muove il pistone 3 lungo l’asse A1.

In particolare, il corpo pompa 2 comprende un corpo centrale 5, al cui interno è ricavata una sede 6 cilindrica presentante un asse A2 trasversale all’asse A1 ed alloggiante, con l’interposizione di due cuscinetti 8, un albero motore 9, il quale è parte del gruppo di azionamento 4 del pistone 3 e presenta, ad una propria estremità libera esterna al corpo centrale 5, una porzione conica 10 di attacco ad un’uscita di un motore (non illustrato). L’albero motore 9 presenta una porzione intermedia allargata, la quale è alloggiata all’interno di una camera 11 del corpo centrale 5 e definisce una camma 12 di azionamento del pistone 3.

La camma 12 ha la forma di un solido a sezione sostanzialmente ellittica (non visibile nelle figure allegate) presentante due lobi (non visibile nelle figure allegate) disposti simmetricamente da bande opposte dell’asse A2.

All’estremità assiale opposta a quella portante la porzione conica 10, l’albero motore 9 si estende all’interno di una pompa 13 di pre-alimentazione, normalmente una pompa ad ingranaggi, la quale è supportata dal corpo centrale 5 ed è azionata, in uso, dall’albero motore 9 stesso per alimentare alla pompa 1 del combustibile a bassa pressione prelevato da un serbatoio (non illustrato).

Oltre al corpo centrale 5, il corpo pompa 2 comprende una testata 14 definita da un blocco metallico assemblato al corpo centrale 5 e presentante una camera di compressione 15, la quale è coassiale all’asse A1 ed alloggia in maniera assialmente scorrevole il pistone 3.

La testata 14 alloggia, inoltre, un condotto di alimentazione (non illustrato) per alimentare, in uso, il combustibile alla camera di compressione 15 attraverso una valvola di ingresso (non illustrata); un condotto di uscita 18 per alimentare, in uso, il combustibile compresso al motore a combustione interna (non illustrato) attraverso una valvola (non illustrata) di controllo dell’alta pressione.

Il gruppo di azionamento 4 comprende, inoltre, una punteria, la quale è accoppiata alla camma 12 per trasformare, in uso, il moto rotatorio della camma 12 nel moto alternato del pistone 3 ed è mobile, con il pistone 3 stesso, lungo l’asse A1.

La punteria comprende un rollino 19, il quale presenta un asse (non illustrato nella figura allegata) parallelo all’asse A2 e perpendicolare all’asse A1 ed è alloggiato, in modo angolarmente libero, in una sede 21 semicilindrica ricavata su una scarpa 22 di un bicchiere 23.

Il bicchiere 23 comprende una parete cilindrica 24 che si estende lungo l’asse A1, ed è alloggiata in maniera scorrevole lungo l’asse A1 in una rispettiva sede 25 cilindrica ricavata nel corpo centrale 5 in posizione coassiale all’asse A1. Inoltre, la parete cilindrica 24 definisce, nella sede 25, una sede di alloggiamento per il piede 29 del pistone 3 e per un sistema elastico 26.

Il sistema elastico 26 comprende una molla 27 ad elica ed un piattello 28. La molla 27, da un’estremità, è alloggiata sul piattello 28, mentre dall’altra estremità è in battuta con la testata 14. Di conseguenza, la molla 27 è compressa tra la testata 14 e il piattello 28.

Il piattello 28 da un lato alloggia la molla 26, e dall’altro lato alloggia il piede 29 del pistone 3. La molla 27 muove il pistone 3 lungo l’asse A1.

In uso, il piattello 28 è in battuta da un lato con il piede 27 del pistone 3 sia in una fase di compressione della pompa a pistoni 1 sia in una fase di aspirazione della pompa a pistoni 1. Il piede 29 del pistone 3, a sua volta, dall’altro lato, è in battuta con la scarpa 22 del bicchiere 23, in particolare lungo una faccia superiore della scarpa 22. In uso, grazie all’effetto della molla 27, il piede 29 del pistone 3 è mantenuto in costante contatto con la scarpa 22, la scarpa 22 in costante contatto con il rollino 19, e il rollino 19 in costante contatto con la camma 12.

In particolare, il bicchiere 23 comprende un anello 31 coassiale all’asse A1, fissato alla parete cilindrica 24 lungo la superficie laterale interna, di conseguenza l’anello 31 è solidale alla parete cilindrica 24. Secondo una forma di attuazione alternativa della presente invenzione l’anello 31 è realizzato integralmente alla parete cilindrica 24 durante la fase di lavorazione della parete cilindrica 24 in modo da formare un tutt’uno con la parete cilindrica 24 stessa.

La scarpa 22 e la parete cilindrica 24 sono montate con interferenza e sono solidali tra loro. L’anello 31 ha la funzione di far allineare in maniera perpendicolare la faccia 30 della scarpa 22 all’asse A1, al fine di avere un miglior contatto tra il piede 29 del pistone 3 e la scarpa 22.

Facendo riferimento alla figura 2, il gruppo di pompaggio della presente invenzione comprende un sensore 7, in forma di un tastatore a spina, provvisto all’estremità 16 di un sensore di forza di contatto. Tale estremità 26 sensorizzata è alloggiata, almeno parzialmente, all’interno di un’asola 31 ricavata nella parete laterale 24 del bicchiere 23. L’asola 31 ha uno sviluppo parallelo all’asse A1 del pistone in modo tal che, durante il corretto funzionamento della pompa, il sensore non misuri alcuna forza di contatto con il bicchiere. Infatti, durante il corretto funzionamento della pompa, il bicchiere viene mosso lungo l’asse A1 e l’asola 31 non contatta il sensore mantenuto fermo, perché vincolato al corpo pompa, con un piccolo gioco laterale rispetto all’asola stessa. Il contatto fra l’estremità 16 del sensore 7 e l’asola 31 avviene solo se sul bicchiere agiscono sforzi torsionali che portano le superfici laterali dell’asola 31 in battuta contro il sensore.

In caso di contatto fra il sensore e l’asola, il valore di forza di contatto misurato dal sensore viene trasmesso alla centralina 17 la quale provvede ad elaborare tale segnale di ingresso per stimare un corrispettivo valore di usura del sensore o del bicchiere. La connessione fra il sensore 7 e la centralina 17 può avvenire tramite appositi cablaggi o in modalità wireless. Una volta elaborato un valore stimato di usura in funzione della forza di contatto misurata, la centralina provvede a confrontare tale valore elaborato con un valore soglia di usura pre-impostato. Se il valore elaborato di usura supera il valore soglia, al fine di prevenire o di limitare danni, la centralina 17 provvede ad imporre alla pompa un funzionamento a regime ridotto per un lasso di tempo stabilito, il cosiddetto “limp-home mode”, e/o un successivo o immediato il blocco della valvola di alimentazione. Il superamento del valore soglia di usura, e il conseguente l’azionamento della modalità “limp-home mode” come in generale definita precedentemente, può essere inoltre segnalato al guidatore per mezzo di un’apposita spia luminosa. In questo modo l’utente può procedere a salvaguardare la pompa effettuando le manutenzioni necessarie senza correre il rischio di aggravare l’eventuale nascente danno.

Risulta evidente che all’invenzione qui descritta possano essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall’ambito di protezione delle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Pompa di alta pressione per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, a un motore a combustione interna; la pompa (1) comprendendo: un corpo pompa (2); una testata (14) accoppiata al corpo pompa (2); un pistone (3) mobile in un cilindro (33) ricavato nella testata (14) lungo un primo asse (A1) e avente una testa di compressione (32) e un piede di azionamento (29); una valvola di alimentazione (20) configurata per selettivamente immettere carburante nel cilindro (33) in corrispondenza della testa (32) del pistone (3); una centralina (17) di comando della valvola di alimentazione (20); un gruppo di azionamento (4) del pistone (3) atto a muovere il pistone (3) lungo il primo asse (A1); un bicchiere (23), alloggiato nel corpo pompa (2), di alloggiamento del piede (29) del pistone (3) atto a muoversi lungo il primo asse (A1) sotto l’azione del gruppo di azionamento (4) per trascinare in moto il pistone (3); un sensore (7) configurato per misurare forze torsionali agenti nel bicchiere (23) e trasmettere questo dato alla centralina (17); la centralina (17) essendo configurata per elaborare un valore di usura in funzione delle forze torsionali misurate dal sensore e per bloccare la valvola di alimentazione (20) se tale valore stimato di usura supera un valore soglia di riferimento.
2. Pompa come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui il bicchiere (23) comprende una parete cilindrica (24), il sensore (7) essendo un tastatore agente sulla parete cilindrica (24).
3. Pompa come rivendicato nella rivendicazione 2, in cui il tastatore (7) è in forma di una spina dotata ad una sua estremità (16) di un sensore di forza di contatto.
4. Pompa come rivendicato nella rivendicazione 3, in cui la parete cilindrica (24) presenta un’asola (31) parallela al primo asse (A1), l’estremità (16) del tastatore (7) con il sensore di forza di contatto essendo almeno parzialmente inserita nell’asola (31).
5. Pompa come rivendicato nella rivendicazione 4, in cui in condizioni di normale funzionamento è presente un gioco fra l’estremità con sensore (16) del tastatore (7) e le pareti dell’asola (31).
6. Metodo per il controllo di una pompa di alta pressione per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, a un motore a combustione interna, il metodo comprendendo le fasi di: a) prevedere una pompa come rivendicata in qualsiasi rivendicazione precedente; b) misurare le forze torsionali agenti sul bicchiere (23); c) trasmettere il valore misurato di forze torsionali alla centralina (17); d) calcolare un valore indice dello stato corrente funzione del valore misurato di forze torsionali; e) confrontare il valore indice dello stato corrente con un analogo valore di soglia; f) in funzione del confronto fra il valore indice dello stato corrente e l’analogo valore di soglia comandare il blocco della valvola di alimentazione (20).
7. Metodo come rivendicato nella rivendicazione 6, in cui la fase b) di misurare le forze torsionali agenti sul bicchiere (23) è implementata misurando le forze di contatto.
8. Metodo come rivendicato nella rivendicazione 6 o 7, in cui la fase d) di calcolare un valore indice dello stato corrente funzione del valore misurato di forze torsionali è implementata calcolando un valore stimato di usura del sensore o del bicchiere; la fase e) essendo implementata confrontando l’usura stimata con un valore massimo di usura tollerato.
9 Metodo come rivendicato nella rivendicazione 8, in cui prima di procedere al blocco della valvola di alimentazione (20) il metodo comprende la fase di comandare per un lasso di tempo un funzionamento della pompa con un regime limitato.