IT201900006428A1

IT201900006428A1 - Procedimento per il monitoraggio di un iniettore common-rail per grandi motori diesel e dual-fuel e iniettore configurato per implementare tale procedimento

Info

Publication number: IT201900006428A1
Application number: IT102019000006428A
Authority: IT
Inventors: Marco Coppo
Original assignee: Omt Digital S R L
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2019-04-29
Publication date: 2020-10-29
Also published as: EP3734060B1; EP3734060C0; JP2020183753A; EP3734060A1; KR20200126923A; CN111852709A; ES2965309T3; US20200340438A1; JP7491524B2

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“Procedimento per il monitoraggio di un iniettore commonrail per grandi motori diesel e dual-fuel e iniettore configurato per implementare tale procedimento”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce in generale ai sistemi di iniezione per grandi motori diesel e dual-fuel, ad esempio per grandi motori navali.

Più nello specifico, l'invenzione riguarda un procedimento per monitorare un iniettore per sistemi di iniezione common-rail per grandi motori diesel e dual-fuel.

Secondo un altro aspetto, la presente invenzione riguarda anche un iniettore per sistemi di iniezione common-rail.

Descrizione della tecnica relativa

Un sistema di iniezione common-rail comprende una pompa che pressurizza il combustibile in un accumulatore ad alta pressione (common-rail) che alimenta gli iniettori. Gli iniettori sono provvisti di una sede di valvola e di uno spillo di iniezione mobile fra una posizione chiusa e una posizione aperta. La posizione dello spillo di iniezione è determinata dall'intensità di due forze idrauliche generate dall'azione di fluido pressurizzato su superfici di influenza appropriate.

Il fluido pressurizzato viene alimentato in una camera di erogazione situata a monte della sede di valvola. La pressione del fluido pressurizzato nella camera di erogazione agisce nella direzione di apertura dello spillo di iniezione. La pressione di fluido in una camera di controllo genera una forza idraulica che agisce nella direzione di chiusura dello spillo di iniezione. Una valvola di controllo a comando elettrico modula la pressione idraulica nella camera di controllo. L'apertura della valvola di controllo provoca una riduzione della pressione nella camera di controllo fino al punto in cui la forza che agisce per aprire lo spillo di iniezione è maggiore della forza che agisce per chiuderlo. In questa condizione, lo spillo di iniezione si solleva dalla sede di valvola provocando così l'iniezione di combustibile. Per terminare l'iniezione viene disattivato il comando elettrico alla valvola di controllo, il che provoca la chiusura della valvola e la risalita della pressione nella camera di controllo fino al punto in cui la forza agente nella direzione di chiusura torna ad essere prevalente su quella che agisce nella direzione di apertura, il che causa l'inizio del moto dello spillo di iniezione verso la direzione di chiusura.

Le prestazioni in termini di rendimento ed emissioni dei motori diesel dipendono significativamente dal modo in cui viene introdotto il combustibile nella camera di combustione perché ciò influenza la legge di rilascio del calore nel ciclo. Pertanto, all'iniettore è richiesto di realizzare un preciso diagramma di iniezione, definito come l'andamento nel tempo della portata istantanea iniettata. Per ottenere le prestazioni di progetto è importante che l’iniettore garantisca che corrispondano ai valori di progetto: il tempo di inizio iniezione, la velocità di variazione della portata di combustibile iniettato nella fase di apertura e di chiusura, e il livello massimo della portata di combustibile iniettato.

Un invecchiamento o anomalia dell’iniettore che porti alla realizzazione di un diagramma di iniezione diverso da quello di progetto comporta un degrado delle prestazioni e un aumento di consumi e/o emissioni.

Nei motori dual-fuel in funzionamento a gas, l'iniettore realizza l'iniezione di una piccola quantità di combustibile liquido al fine di realizzare l'innesco della miscela aria-gas. Pertanto, la stabilità dell'iniezione pilota ha un grande effetto sulla stabilità della combustione. Dovendo dosare piccolissime quantità di combustibile, un degrado nel tempo della relazione tra la durata del comando e la quantità di combustibile iniettato è inevitabile.

In considerazione di quanto sopra, si comprende che sarebbe desiderabile monitorare costantemente i parametri di funzionamento degli iniettori al fine di stimare il diagramma di iniezione effettivamente ottenuto. Un monitoraggio dei parametri di funzionamento dell’iniettore consentirebbe ai motoristi di modificare i comandi elettrici generati dell'unità di controllo motore per riportare il diagramma di iniezione di ciascun iniettore il più vicino possibile al diagramma di iniezione di progetto e/o di suggerire interventi di manutenzione atti a ristabilire le condizioni ottimali di funzionamento degli iniettori. Questo porterebbe a significativi risparmi in termini di costo del combustibile e/o di riduzione di emissioni. Inoltre, il monitoraggio dei parametri di funzionamento dell'iniettore permette di stimare la vita residua utile dell'iniettore e delle sue parti consumabili, e di proporre piani di manutenzione in funzione della reale condizione in cui si trovano i singoli componenti, evitando guasti inattesi.

Il monitoraggio del funzionamento di un iniettore è basato sull'analisi di segnali generati da sensori disposti all'interno dell'iniettore, dai quali è possibile ottenere indicazioni sulle condizioni di funzionamento dell'iniettore che permettono di stimare il diagramma di iniezione effettivamente realizzato.

Nello stato della tecnica sono noti diversi metodi di monitoraggio basati sul rilevamento di diversi parametri operativi. I principali metodi di monitoraggio noti sono descritti nel seguito.

1. Rilevamento della commutazione della valvola di comando

Questa tecnica di monitoraggio utilizza segnali forniti da sensori di forza posti all'interno della valvola di comando oppure un'analisi in frequenza della corrente di alimentazione della valvola di comando. Questi metodi permettono di diagnosticare anomalie o derive dell'iniettore ma richiedono estrapolazioni significative basate su modelli per prevedere la ricaduta sulle prestazioni dell'iniettore.

2. Rilevamento della posizione dello spillo di iniezione

La misurazione della posizione dello spillo di iniezione è molto complessa in quanto lo spillo di iniezione è completamente immerso nel combustibile ad elevatissime pressioni. Questo rende molto complicato posizionare un sensore nelle immediate vicinanze dello spillo di iniezione. Ciò comporterebbe infatti notevoli difficoltà per prevedere il passaggio dei cavi di collegamento del sensore da un ambiente ad elevatissima pressione garantendo l'ermeticità. Sono stati sviluppati sistemi che utilizzano lo spillo di iniezione come interruttore che chiude un primo circuito quando si trova a contatto con la sede di tenuta e un secondo circuito quando esso si trova a contatto con il fine-corsa superiore. Questa tecnica permette di rilevare soltanto le posizioni estreme del percorso dello spillo di iniezione ma non fornisce informazioni sui tratti intermedi del percorso.

Altre tecniche prevedono l'inserimento di magneti sullo spillo di iniezione e di sensori ad effetto Hall che rilevano la variazione del campo magnetico dovuta al movimento relativo tra il magnete e il sensore. Uno dei problemi di questa soluzione è che il sensore deve essere collocato oltre la parete metallica che contiene lo spillo di iniezione e il combustibile in pressione. Ciò comporta che la maggior parte del campo magnetico venga schermata dall'involucro, rendendo difficile ottenere elevati rapporti segnale/rumore. È anche difficoltoso disporre un sensore entro pareti sottili disposte nella vicinanza della camera di combustione e soggette ad elevate temperature. Inoltre, il polverizzatore dell’iniettore (costituito dalla parte includente lo spillo di iniezione e l'ugello) necessita di sostituzioni periodiche in quanto è soggetto ad usura. La presenza di un sensore in questa parte dell'iniettore crea problemi di collegamento elettrico e l'incremento del costo dei ricambi.

3. Rilevamento della pressione nella linea di alimentazione di combustibile

L'apertura dello spillo di iniezione genera fluttuazioni di pressione nella linea di alimentazione che collega il common-rail con la camera di erogazione disposta a monte della sede di tenuta dell'iniettore. Dall'analisi di tali fluttuazioni di pressione è possibile risalire alle tempistiche di apertura e chiusura dello spillo di iniezione. Inoltre, l'entità delle fluttuazioni può essere correlata con la portata di combustibile che transita nella linea di alimentazione. Questa tecnica è efficace per valutare il funzionamento dello stadio di iniezione ma fornisce informazioni limitate sul funzionamento della valvola di comando in quanto le perturbazioni che essa genera durante la commutazione non vengono rilevate sulla linea di alimentazione a causa della presenza di orifizi calibrati fra la valvola di comando e la linea di alimentazione. Pertanto, con questa tecnica non è possibile utilizzare un solo sensore per monitorare il funzionamento dell'intero iniettore. Inoltre, nel funzionamento in modalità gas, l'esigua quantità di combustibile iniettato richiede portate estremamente ridotte e quindi un bassissimo rapporto segnale/rumore che non permette un'accurata diagnosi in tali condizioni di funzionamento.

4. Rilevamento della pressione nella camera di controllo

La pressione nella camera di controllo è influenzata sia dal funzionamento della valvola di comando sia dal funzionamento dello spillo di iniezione. Le variazioni di pressione nella camera di controllo sono elevate, indipendentemente dalla portata iniettata, il che permette di analizzare bene anche il funzionamento in modalità di iniezione pilota. Uno dei problemi a rilevare la pressione nella camera di controllo è che la camera di controllo ha dimensioni molto ridotte, per cui non è facile inserire in questa zona un sensore di pressione. Pertanto, la tecnica nota prevede un piccolo canale di comunicazione fra la camera di controllo e una camera di misura posta in una zona che permette una più agevole misura della pressione.

Questa soluzione ha diversi inconvenienti:

i) il sistema canale-camere costituisce un risonatore idraulico che crea oscillazioni di pressione fra le due camere che alterano la misura aggiungendo al segnale un rumore che può rendere più difficile l'analisi del segnale rilevato;

ii) la modifica dell'architettura del circuito idraulico di controllo dell'iniettore comporta variazioni di comportamento dell'iniettore rispetto all'architettura priva di sensore;

iii) per limitare gli effetti di cui ai punti i) e ii), il circuito addizionale viene realizzato con dimensioni ridotte; in iniettori funzionanti con combustibile pesante si potrebbe pertanto verificare un'ostruzione di tali canali causata da depositi di residui presenti nel combustibile a causa dell'assenza di una circolazione continua del fluido e ciò comporterebbe una variazione del segnale misurato anche a fronte di un perfetto funzionamento dell’iniettore, il che genererebbe falsi allarmi;

iv) l'implementazione pratica richiede l’introduzione di ulteriori punti in cui il fluido può fuoriuscire a causa di una tenuta non perfetta. In caso di perdita la dinamica dell'iniettore verrebbe alterata poiché verrebbe introdotta un'ulteriore linea di scarico della camera di controllo.

Scopo e sintesi dell'invenzione

La presente invenzione si prefigge lo scopo di fornire un procedimento per il monitoraggio di un iniettore per sistemi di iniezione common-rail che superi i problemi della tecnica nota.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto da un procedimento avente le caratteristiche formanti oggetto della rivendicazione 1.

Secondo un altro aspetto, la presente invenzione riguarda un iniettore per sistemi di iniezione common-rail avente le caratteristiche formanti oggetto della rivendicazione 5.

Le rivendicazioni formano parte integrante dell'insegnamento fornito in relazione all'invenzione.

Breve descrizione dei disegni

La presente invenzione verrà ora descritta dettagliatamente con riferimento ai disegni allegati, dati a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una vista schematica illustrante il funzionamento di un iniettore per sistemi di iniezione common-rail,

- la figura 2 è una sezione assiale di un iniettore per sistemi di iniezione common-rail,

- la figura 3 è una sezione in maggiore scala della parte indicata dalla freccia III nella figura 3,

- la figura 4 è un dettaglio ingrandito della parte indicata dalla freccia IV nella figura 3,

- la figura 5 è uno schema illustrante un sistema di monitoraggio di un iniettore,

- la figura 6 è un grafico illustrante diagrammi di iniezione teorici di un iniettore,

- la figura 7 è un diagramma illustrante l'andamento della corrente di alimentazione della valvola di comando di un iniettore, e

- la figura 8 è un diagramma illustrante l'andamento di un segnale di monitoraggio dell’iniettore insieme ad un diagramma di iniezione realizzato dall'iniettore.

Descrizione dettagliata

Nella figura 1 indicato con 10 è un iniettore per un sistema di iniezione common-rail. L’iniettore 10 comprende un polverizzatore 12 avente una camera di erogazione di combustibile 14 avente una sede di valvola 16. Uno spillo iniettore 18 si estende nella camera di erogazione 14 ed ha una superficie di tenuta 20 che coopera con la sede di valvola 16. Lo spillo iniettore 18 è mobile lungo il suo asse longitudinale A tra una posizione chiusa nella quale la superficie di tenuta 20 va in battuta con la sede di valvola 16 e una posizione aperta nella quale la superficie di tenuta 20 è distanziata dalla sede di valvola 16. Una molla 22 tende a spingere lo spillo iniettore 18 verso la posizione chiusa. Il polverizzatore 12 ha una pluralità di fori di iniezione 24 attraverso i quali viene polverizzato il combustibile pressurizzato situato nella camera di erogazione 14 quando lo spillo iniettore 18 è nella posizione aperta.

L’iniettore 10 comprende un volume di accumulo 26 che, insieme ad analoghi volumi di accumulo di altri iniettori dello stesso motore, costituisce un common-rail distribuito. Il volume di accumulo 26 è riempito di combustibile pressurizzato proveniente da una pompa di iniezione. Il volume di accumulo 26 è collegato ad un condotto di alimentazione 28 avente un primo ramo 30 collegato alla camera di erogazione 14 del polverizzatore 12 e un secondo ramo 32 collegato ad una camera di controllo 34 tramite un primo orifizio calibrato 36. La camera di controllo 34 è collegata ad una linea di scarico 38 che conduce ad un serbatoio 40. Sulla linea di scarico 38 è disposta una valvola di comando 42. La valvola di comando 42 è una valvola a due posizioni a comando elettrico che nella posizione aperta collega la camera di controllo 34 alla linea di scarico 38 e nella posizione chiusa isola la camera di controllo 34 dalla linea di scarico 38. A monte della valvola di comando 42 è disposto un secondo orifizio calibrato 44.

Quando la valvola di comando 42 è chiusa la pressione nella camera di controllo 34 è uguale alla pressione nella camera di erogazione 14 che a sua volta è uguale alla pressione nel volume di accumulo 26. Nella posizione chiusa dello spillo iniettore 18 la superficie di influenza dello spillo iniettore 18 esposta nella camera di controllo 34 è superiore alla superficie di influenza dello spillo iniettore 18 esposta nella camera di erogazione 14, per cui sullo spillo iniettore 18 si genera una forza idraulica che spinge lo spillo iniettore 18 nella posizione chiusa. Quando la valvola di comando 42 viene aperta la pressione nella camera di controllo 34 si riduce e lo spillo iniettore 18 è soggetto ad una forza idraulica risultante che muove lo spillo iniettore 18 verso la posizione aperta.

Nelle figure 2, 3 e 4 è illustrata una forma di attuazione di un iniettore secondo la presente invenzione che opera sulla base del principio di funzionamento descritto con riferimento alla figura 1. Gli elementi corrispondenti a quelli precedentemente descritti sono indicati con gli stessi riferimenti numerici.

Con riferimento alla figura 2, sulla linea di alimentazione di combustibile 28 che si estende dal volume di accumulo 26 alla camera di erogazione 14 del polverizzatore 12 può essere prevista una valvola limitatrice di portata 46. La valvola di comando 42 può essere alloggiata all'interno dell'iniettore 10 ed è collegata ad una linea elettrica 48 che impartisce alla valvola di comando 42 un comando elettrico di apertura.

Con riferimento alle figure 3 e 4, l’iniettore 10 comprende una piastra di testa 50 disposta in contatto di tenuta idraulica con una superficie di testa 52 del polverizzatore 12. Nella piastra di testa 50 sono formati gli orifizi calibrati 36, 44 che sono collegati alla camera di controllo tramite rispettivi fori 54, 56 anch'essi formati nella piastra di testa 50. I fori 54, 56 sono aperti su una superficie di reazione 58 della piastra di testa 50 affacciata alla camera di controllo 34. La superficie di reazione 58 della piastra di testa 50 può essere formata in una sede 60 aperta verso la camera di erogazione 14 del polverizzatore 12. Una boccola 62 è parzialmente alloggiata all'interno della sede 60 e ha un foro 64 nel quale è scorrevole una porzione di testa dello spillo iniettore 18. La camera di controllo 34 è delimitata dalla superficie di reazione 58 della piastra di testa 50, da una superficie di testa 66 dello spillo iniettore 18 e da una porzione anulare 68 della boccola di guida 62.

Con riferimento alle figure 3 e 4, l’iniettore 10 comprende un sensore 70 che fornisce un segnale elettrico di monitoraggio del funzionamento dell’iniettore 10. Il segnale elettrico fornito dal sensore 70 è indicativo delle deformazioni della piastra di testa 50 generate dalle variazioni di pressione di fluido nella camera di controllo 34. Il sensore 70 può essere un trasduttore di pressione che fornisce un segnale elettrico correlato alla pressione agente sulla superficie di reazione 58 della piastra di testa 50 nella direzione dell'asse longitudinale A. Nella forma di attuazione illustrata, il sensore 70 è alloggiato in un foro 72 formato nella piastra di testa 50. Il foro 72 ha una superficie laterale 74 coassiale all'asse A e una superficie di fondo 76 parallela alla superficie di reazione 58 della piastra di testa 50.

Il sensore 70 può essere un trasduttore di pressione piezoelettrico. Il sensore 70 può comprendere due elementi piezoelettrici 78, 80, ciascuno dei quali ha due facce piane parallele fra loro e ortogonali all'asse A.

Ciascuno dei due elementi piezoelettrici 78, 80 genera un accumulo di cariche positive su una prima faccia e di cariche negative sulla seconda faccia opposta alla prima. La quantità di cariche elettriche genera una differenza di potenziale che è tanto maggiore quanto maggiore è la deformazione dell’elemento piezoelettrico 78, 80 nella direzione dell’asse A.

Fra i due elementi piezoelettrici 78, 80 è disposto un elettrodo 82 formato da una lamina di materiale conduttivo disposta a contatto con le prime facce dei due elementi piezoelettrici 78, 80, aventi sotto carico una polarizzazione positiva.

Il sensore 70 comprende inoltre due elementi di supporto 84, 86 di materiale metallico disposti a contatto con le seconde facce degli elementi piezoelettrici 78, 80, aventi sotto carico una polarizzazione negativa.

L'elettrodo 82 disposto fra i due elementi piezoelettrici 78, 80 costituisce il polo positivo del sensore 70. Il polo negativo è costituito dai supporti 84, 86 collegati elettricamente a massa tramite la piastra di testa 50. L'elettrodo 82 è collegato ad un cavo elettrico sul quale viene generato un segnale elettrico analogico proporzionale alla forza agente fra i due supporti 84, 86 nella direzione dell'asse longitudinale A.

Un elemento anulare 88 di materiale isolante è disposto all'esterno dell'elettrodo 82. L’elemento anulare 88 permette il centraggio fra gli elementi piezoelettrici 78, 80 e l’elettrodo 82 e garantisce l’isolamento dell’elettrodo 82 dal polo negativo costituito dai componenti metallici dell’iniettore.

Il sensore 70 è compresso assialmente nel foro 72 fra la superficie di fondo 76 del foro 72 e una superficie 89 di una porzione di corpo 90 dell'iniettore 10. Un elemento elastico 92, formato ad esempio da una molla a tazza, può essere disposto fra il supporto 84 e la superficie di fondo 76 del foro 72. L’elemento elastico 92 permette di regolare la forza trasmessa agli elementi piezoelettrici 78, 80 in funzione della deformazione della superficie di reazione 58 della piastra di testa 50 sotto l’azione della pressione agente nella camera di controllo 34. In tal modo è possibile garantire un adeguato spessore della parete disposta fra le superfici 58 e 76 e quindi la robustezza strutturale della piastra di testa 50 sotto l’azione della pressione nella camera di controllo 34, e al contempo evitare che la deformazione della superficie di reazione 58 generi carichi eccessivi sugli elementi piezoelettrici 78, 80.

Tramite un’opportuna scelta delle dimensioni e della geometria dell’elemento elastico 92 si adatta la sua rigidezza alla forza di compressione e di conseguenza si modifica la rigidezza complessiva dei componenti del sensore 70 in modo che la deformazione di tali componenti imposta dallo spostamento della superficie 76 generi una forza compatibile con il campo di lavoro degli elementi piezoelettrici 78, 80.

La disposizione affacciata e contrapposta degli elementi piezoelettrici 78, 80 raddoppia la sensibilità del sensore 70 rispetto ad un sensore che utilizzi un solo elemento piezoelettrico e ne semplifica la realizzazione costruttiva in quanto utilizza gli stessi elementi piezoelettrici 78, 80 come elementi di isolamento elettrico tra il polo positivo e il polo negativo ed evita l’introduzione di ulteriori elementi di materiale isolante nella pila di elementi che sorreggono il carico cui è soggetto il sensore 70.

Il sensore 70 ha dimensioni molto ridotte e può essere facilmente alloggiato fra gli orifizi calibrati 36, 44 della piastra di testa 50. Il sensore 70 è in grado di fornire una misura indiretta della pressione idraulica nella camera di controllo 34 senza alcun contatto con il combustibile. Infatti, la pressione del combustibile nella camera di controllo 34 provoca delle deformazioni della superficie di reazione 58 della piastra di testa 50 che è direttamente a contatto con il combustibile pressurizzato contenuto nella camera di controllo 34. Le deformazioni della superficie di reazione 58 possono essere rilevate dal sensore 70 con un ottimo rapporto segnale/rumore.

Con riferimento alla figura 5, ciascun iniettore 10 comprende una scheda elettronica 94 che può essere montata sull'estremità dell'iniettore 10 opposta al polverizzatore 12. La scheda elettronica 94 riceve i segnali analogici provenienti dal sensore di pressione 70 e, eventualmente, da un sensore di temperatura 95 e da un sensore di corrente 96 che indica il valore della corrente di pilotaggio della valvola di comando 42. I segnali analogici provenienti dai sensori 70, 95, 96 possono essere inviati a un convertitore analogico/digitale 98 che può essere collegato a un microprocessore 100. Il microprocessore 100 può contenere un numero identificativo dell'iniettore 10, un dato indicativo del numero di ore di funzionamento, un codice identificativo del cliente, oltre a eventuali altre informazioni. La scheda elettronica 94 dell'iniettore 10 riceve da un'unità di controllo motore 102 la corrente di pilotaggio della valvola di comando 42 e invia la corrente di pilotaggio alla valvola di comando 42 tramite la linea elettrica 48 situata all'interno dell'iniettore 10.

Il microprocessore 100 della scheda elettronica 94 può essere collegato a un canale di comunicazione 104 che può essere implementato tramite un BUS, ad esempio di tipo RS485, al quale possono essere collegati altri iniettori 10 dello stesso motore. Il canale di comunicazione 104 può essere connesso a un circuito di interfaccia 106 che può interfacciare linee di comunicazione con diversi protocolli di comunicazione. Il circuito di interfaccia 106 può essere collegato ad un sistema di elaborazione 108, ad esempio tramite una linea Ethernet 110. Il circuito di interfaccia 106 può anche essere collegato all'unità di controllo motore 102 tramite una linea CAN 112.

Il sistema di elaborazione 108 riceve i segnali provenienti dalle schede elettroniche 94 di tutti gli iniettori 10 di uno stesso motore e le elabora per ottenere, ad esempio, le seguenti informazioni: tempo di apertura della valvola di comando, tempo di inizio dell'iniezione, tempo di fine dell'apertura dello spillo di iniezione, tempo di inizio della chiusura dello spillo di iniezione, tempo di termine dell'iniezione, valore massimo della portata iniettata. Le informazioni elaborate dal sistema di elaborazione 108 possono essere memorizzate localmente o trasferite a un server remoto 114. Un'interfaccia utente 116 permette di accedere alle informazioni memorizzate nel sistema di elaborazione 108 e/o nel server remoto 114.

La figura 6 illustra un diagramma di iniezione di un iniettore 10 nel quale è riportata la portata G di combustibile iniettato nel tempo t per quattro valori di durata del comando elettrico alla valvola di comando 42. Gli iniettori 10 dovrebbero realizzare i diagrammi di iniezione previsti da progetto rispettando i tempi di inizio iniezione, la velocità di variazione della portata nelle fasi di apertura e chiusura, e il livello massimo di portata erogata.

La figura 7 riporta il valore della corrente di pilotaggio I della valvola di comando 42 in funzione del tempo t durante un ciclo di iniezione. La figura 8 riporta il segnale V fornito dal sensore 70, indicativo della deformazione della piastra di testa 50 sotto l'azione della pressione idraulica nella camera di controllo 34. Il segnale V è anche indicativo della forza che lo spillo di iniezione 18 trasferisce alla piastra di testa 50 quando la superficie di testa 66 dello spillo di iniezione 18 va in battuta contro la superficie di reazione 58 della piastra di testa 50, dato che la piastra di testa 50 funge anche da fine-corsa di apertura nei confronti dello spillo di iniezione 18.

Le figure 6, 7, 8 riportano valori reali ma specifici di un dato iniettore. I valori numerici indicati in queste figure sono dati unicamente a titolo di esempio e si intende che la presente invenzione può essere applicata a diversi modelli di iniettore che operano con tempistiche e ampiezze di segnale diverse.

L'analisi della variazione del segnale V permette di distinguere chiaramente gli istanti più significativi del ciclo di funzionamento dell'iniettore. Nello stesso diagramma di figura 8 è riportata la curva G che indica il diagramma di iniezione (portata di combustibile iniettato in funzione del tempo) misurata al banco prova in contemporanea con il segnale di monitoraggio V. Dall'andamento del segnale V è possibile individuare le seguenti fasi del ciclo dell'iniettore:

- t1: apertura della valvola di comando,

- t2: apertura dello spillo iniettore,

- t3: inizio dell'erogazione della portata massima, - t4: spillo di iniezione a fine corsa di apertura, - t5: inizio della chiusura dello spillo di iniezione, - t6: fine dell'erogazione della portata massima, - t7: chiusura dell'iniettore.

Dall'esempio riportato nella figura 8 si nota che il segnale di deformazione V presenta variazioni significative durante il ciclo di iniezione ed è dotato di un rumore molto basso. Pertanto, il segnale V permette di estrarre i dati significativi in maniera robusta. Utilizzando tecniche di intelligenza artificiale sulla base del segnale V è possibile estrapolare la portata massima erogata durante il ciclo di iniezione ottenendo quindi tutti gli elementi necessari per ricostruire il diagramma di iniezione effettivo dell'iniettore.

Le informazioni fornite dal segnale V permettono di monitorare costantemente i parametri di funzionamento dell'iniettore al fine di stimare la forma del diagramma di iniezione effettivo. Questo consente ai motoristi di modificare il comando elettrico generato dall'unità di controllo motore 102 per riportare il funzionamento dell'iniettore alle condizioni di funzionamento ottimali e/o di suggerire interventi di manutenzione.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di costruzione le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione così come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di monitoraggio di un iniettore (10) per sistemi di iniezione common-rail, comprendente rilevare un segnale elettrico (V) indicativo della deformazione di una piastra di testa (50) avente una superficie di reazione (58) affacciata a una camera di controllo (34) dell'iniettore (10) e elaborare il segnale di deformazione (V) per determinare dati caratteristici del funzionamento dell'iniettore (10).
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui il segnale elettrico indicativo della deformazione di detta parete di testa (50) è fornito da un sensore (70) alloggiato in un foro (72) formato nella piastra di testa (50).
3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui detto segnale elettrico (V) indicativo della deformazione di detta piastra di testa (50) è indicativo della deformazione di detta superficie di riscontro (58) della piastra di testa (50) lungo un asse longitudinale (A) dello spillo di iniezione (18).
4. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto segnale elettrico (V) indicativo della deformazione della piastra di testa (50) viene analizzato per determinare uno o più dei seguenti parametri operativi dell'iniettore: tempo di apertura della valvola di comando, tempo di apertura dello spillo iniettore, tempo di inizio dell'erogazione della portata massima, tempo di raggiungimento della posizione di fine corsa di apertura dello spillo di iniezione, tempo di inizio della chiusura dello spillo di iniezione, tempo di fine dell'erogazione della portata massima, tempo di chiusura dello spillo di iniezione, e portata massima iniettata.
5. Iniettore (10) per sistemi di iniezione commonrail, comprendente: - una camera di erogazione (14) collegata a una linea di alimentazione di combustibile pressurizzato (28) e provvista di una sede di valvola (16), - uno spillo iniettore (18) estendentesi attraverso detta camera di erogazione (14) e avente una superficie di tenuta (20) che coopera con detta sede di valvola (16), in cui lo spillo iniettore (18) è mobile lungo un asse longitudinale (A) tra una posizione chiusa nella quale detta superficie di tenuta (20) va in battuta contro detta sede di valvola (16), e una posizione aperta nella quale detta superficie di tenuta (20) è distanziata da detta sede di valvola (16), in cui la pressione idraulica in detta camera di erogazione genera sullo spillo iniettore una prima forza idraulica che spinge lo spillo iniettore (18) verso la posizione aperta, - una camera di controllo (34) collegata a detta linea di alimentazione di combustibile (28) attraverso un orifizio calibrato di ingresso (16) e collegata a una linea di scarico (38) tramite un orifizio calibrato di uscita (44), in cui la camera di controllo (34) è delimitata in parte da una superficie di testa (46) dello spillo iniettore (18) e in parte da una superficie di reazione (58) di una piastra di testa (50), in cui la pressione idraulica in detta camera di controllo (34) genera sullo spillo iniettore (18) una seconda forza idraulica che spinge lo spillo iniettore (18) verso la posizione chiusa, e - una valvola di controllo a comando elettrico (42) per aprire e chiudere in modo selettivo la comunicazione idraulica fra la camera di controllo (34) e la linea di scarico (38), caratterizzato dal fatto che comprende un sensore (70) che fornisce un segnale elettrico indicativo delle deformazioni di detta superficie di reazione (58) generate dalle variazioni di pressione del combustibile nella camera di controllo (34).
6. Iniettore secondo la rivendicazione 5, in cui detto sensore (70) è un trasduttore piezoelettrico.
7. Iniettore secondo la rivendicazione 5 o la rivendicazione 6, in cui detto sensore (70) è alloggiato in un foro (72) formato in detta piastra di testa (50).
8. Iniettore secondo la rivendicazione 7, in cui detto foro (72) ha una superficie laterale (74) coassiale a detto asse longitudinale (A) e una superficie di fondo (76) parallela a detta superficie di reazione (58) della piastra di testa (50).
9. Iniettore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 5-8, in cui detto sensore (70) comprende due elementi piezoelettrici (78, 80) orientati ortogonalmente a detto asse longitudinale (A) e un elettrodo (82) disposto fra detti elementi piezoelettrici (78, 80).
10. Iniettore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 5-9 comprendente una scheda elettronica (94) situata a bordo dell’iniettore (10) e configurata il collegamento a un sistema di elaborazione (108) per l’elaborazione del segnale (V) fornito da detto sensore (70).