IT202000017773A1

IT202000017773A1 - Pompa carburante con dispositivo smorzatore perfezionato per un sistema di iniezione diretta

Info

Publication number: IT202000017773A1
Application number: IT102020000017773A
Authority: IT
Inventors: Fabio Cernoia; Stefano Petrecchia
Original assignee: Marelli Europe Spa
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2022-01-22

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?POMPA CARBURANTE CON DISPOSITIVO SMORZATORE PERFEZIONATO PER UN SISTEMA DI INIEZIONE DIRETTA?

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione ? relativa ad una pompa carburante per un sistema di iniezione diretta; preferibilmente, il sistema di iniezione diretta ? utilizzato in un motore a combustione interna ad accensione comandata e quindi alimentato a benzina o carburanti similari.

ARTE ANTERIORE

Un sistema di iniezione diretta comprende una pluralit? di iniettori, un canale comune (?common rail?) che alimenta il carburante in pressione agli iniettori, una pompa carburante di alta pressione, la quale alimenta il carburante al canale comune mediante un condotto di alimentazione di alta pressione ed ? provvista di un dispositivo di regolazione della portata, ed una unit? di controllo che pilota il dispositivo di regolazione della portata per mantenere la pressione del carburante all?interno del canale comune pari ad un valore desiderato generalmente variabile nel tempo in funzione delle condizioni di funzionamento del motore.

La pompa carburante di alta pressione descritta nella domanda di brevetto EP2236809A1 comprende: un corpo principale, una camera di pompaggio ricavata nel corpo principale ed all?interno della quale scorre con moto alternativo un pistone, un condotto di aspirazione regolato da una valvola di aspirazione per alimentare il carburante a bassa pressione all?interno della camera di pompaggio, ed un condotto di mandata regolato da una valvola di mandata per alimentare il carburante ad alta pressione fuori dalla camera di pompaggio e verso il canale comune. La pompa carburante di alta pressione comprende inoltre un dispositivo smorzatore che ? disposto lungo il condotto di aspirazione a monte della valvola di aspirazione, ? fissato al corpo principale, ed ha la funzione di ridurre l?entit? delle pulsazioni della portata del carburante e quindi l?entit? delle oscillazioni della pressione del carburante.

Le pulsazioni della portata del carburante possono produrre del rumore in una frequenza udibile che pu? risultare fastidioso per gli occupanti di un veicolo che utilizza la pompa carburante; inoltre, le oscillazioni della pressione del carburante possono danneggiare una pompa di bassa pressione che pesca il carburante in un serbatoio per alimentare il carburante stesso all?aspirazione della pompa di alta pressione.

Altri esempi di smorzatori per pompe carburante sono descritti nelle domande di brevetto EP1500811A1, DE102004047601A1, EP1411236A2, ed EP1995446A2.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione ? di realizzare una pompa carburante per un sistema di iniezione diretta, la quale pompa carburante presenti in uso una ridotta emissione acustica e, nello stesso tempo, sia di facile e veloce montaggio.

Secondo la presente invenzione viene realizzata una pompa carburante per un sistema di iniezione diretta, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.

Le rivendicazioni descrivono forme di realizzazione preferite della presente invenzione formando parte integrante della presente descrizione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativo, in cui:

? la figura 1 ? una vista in sezione longitudinale di una pompa carburante realizzata in accordo con la presente invenzione;

? la figura 2 ? una vista in sezione longitudinale di uno smorzatore della pompa carburante della figura 1;

? la figura 3 ? ulteriore vista in sezione longitudinale dello smorzatore della figura 2;

? la figura 4 ? una vista in sezione longitudinale di una variante dello smorzatore della figura 2; e

? la figura 5 ? una vista in sezione longitudinale di una ulteriore variante dello smorzatore della figura 2. FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL?INVENZIONE

Nella figura 1, con il numero 1 ? indicata nel suo complesso una pompa carburante di alta pressione per un sistema di iniezione diretta di carburante di tipo common rail in un motore a combustione interna; preferibilmente, il sistema di iniezione diretta ? utilizzato in un motore a combustione interna ad accensione comandata e quindi alimentato a benzina o carburanti similari.

La pompa 1 di alta pressione comprende un corpo 2 principale che presenta un asse 3 longitudinale e definisce al suo interno una camera 4 di pompaggio di forma cilindrica.

All?interno della camera 4 di pompaggio ? montato scorrevole un pistone 5 che spostandosi di moto alternativo lungo l?asse 3 longitudinale determina una ciclica variazione del volume della camera 4 di pompaggio. Una porzione inferiore del pistone 5 ? da un lato accoppiata ad una molla 6 che tende a spingere il pistone 5 verso una posizione di massimo volume della camera 4 di pompaggio e dall?altro lato ? accoppiata ad un eccentrico (non illustrato) che viene portato in rotazione da un albero motore del motore a combustione interna per spostare ciclicamente il pistone 5 verso l?alto comprimendo la molla 6.

Da una parete laterale della camera 4 di pompaggio si origina un condotto 7 di aspirazione che ? regolato da una valvola 8 di aspirazione disposta in corrispondenza della camera 4 di pompaggio. Da una parete laterale della camera 4 di pompaggio e dal lato opposto rispetto al condotto 7 di aspirazione si origina un condotto 9 di mandata che ? regolato da una valvola 10 di mandata monodirezionale che ? disposta in corrispondenza della camera 4 di pompaggio e permette unicamente un flusso di carburante in uscita dalla camera 4 di pompaggio.

Il condotto 7 di aspirazione ? regolato dalla valvola 8 di aspirazione (disposta in corrispondenza della camera 4 di pompaggio) e si sviluppa parzialmente all?interno del corpo 2 principale. Lungo il condotto 7 di aspirazione (a monte della valvola 8 di aspirazione) ? disposto un dispositivo 11 smorzatore (compensatore), il quale ? fissato al corpo 2 principale della pompa 4 di alta pressione ed ha la funzione di ridurre, nel ramo di bassa pressione, l?entit? delle pulsazioni della portata del carburante e quindi l?entit? delle oscillazioni della pressione del carburante.

Le pulsazioni della portata del carburante possono produrre del rumore in una frequenza udibile che pu? risultare fastidioso per gli occupanti di un veicolo che utilizza la pompa carburante; inoltre, le oscillazioni della pressione del carburante possono danneggiare una pompa di bassa pressione che pesca il carburante da un serbatoio e lo alimenta alla pompa 1 di alta pressione.

Il dispositivo 11 smorzatore comprendente un elemento 12 di contenimento che ? conformato a tazza ed ? direttamente fissato (saldato) al corpo 2 principale per definire al proprio interno una camera 13 di smorzamento atta a venire attraversata dal carburante che fluisce verso il condotto 7 di aspirazione. In altre parole, il carburante proveniente dal serbatoio entra nella camera 13 di smorzamento attraverso un tubo 14 di ingresso (illustrato nella figura 2) e quindi esce dalla camera 13 di smorzamento fluendo nel condotto 7 di aspirazione (che si apre attraverso il corpo 2 principale al di sotto della camera 13 di smorzamento).

Secondo quanto illustrato nelle figure 2 e 3, il dispositivo 11 smorzatore comprende un elemento 15 smorzatore che ? deformabile elasticamente, ? disposto nella camera 13 di smorzamento, e delimita un volume 16 (vano 16) chiuso e sigillato rispetto alla camera 13 di smorzamento; ovvero il carburante che fluisce attraverso la camera 13 di smorzamento non entra in alcun modo nel volume 16 delimitato dall?elemento 15 smorzatore. In particolare, l?elemento 15 smorzatore ? fissato all?elemento 12 di contenimento mediante una saldatura 17 (preferibilmente di forma anulare e chiusa se s? stessa senza inizio e fine) ed ? disposto in corrispondenza (prossimit?) di una parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento. Ovvero, l?elemento 15 smorzatore ? interamente contenuto in una met? superiore dell?elemento 12 di contenimento che termina con la parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento.

Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 2 e 3, l?elemento 15 smorzatore ? configurato a tazza e quindi presenta una estremit? aperta, ed ? fissato all?elemento 12 di contenimento per definire assieme alla parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento il volume 16 chiuso e sigillato. In altre parole, il volume 16 chiuso e sigillato definito dall?elemento 15 smorzatore ? delimitato da un lato dalla parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento ed ? delimitato dal lato opposto da dall?elemento 15 smorzatore (in quanto l?elemento 15 smorzatore ? conformato a tazza e quindi presenta una estremit? aperta rivolta verso la parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento). In particolare, l?elemento 15 smorzatore presenta una conformazione a tazza avente una concavit? opposta rispetto ad una concavit? dell?elemento 12 di contenimento conformato a tazza.

L?elemento 12 di contenimento presenta la parete 18 superiore ed una parete 19 laterale di forma anulare; analogamente, l?elemento 15 smorzatore presenta una parete 20 inferiore ed una parete 21 laterale di forma anulare che ? appoggiata e fissata mediante la saldatura 17 anulare alla parete 19 laterale dell?elemento 12 di contenimento.

Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 2 e 3, la saldatura 17 (di forma anulare e chiusa se s? stessa senza inizio e fine) sigilla il volume 16, ovvero costituisce un isolamento a tenuta tra il volume 16 e la camera 13 di smorzamento.

Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nelle figure 2 e 3, la parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento presenta centralmente un rigonfiamento 22 che ? orientato verso la camera 13 di smorzamento (ovvero ? orientato verso la parete 20 inferiore dell?elemento 15 smorzatore). In particolare, il rigonfiamento 22 costituisce un fine corsa che delimita la deformazione massima della parete 20 inferiore dell?elemento 15 smorzatore. Ovvero sotto la spinta della pressione del carburante presente nella camera 13 di smorzamento, l?elemento 15 smorzatore si comprime (diminuendo la dimensione del volume 16) spostando la propria parete 20 inferiore verso la parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento; lo spostamento della parete 20 inferiore dell?elemento 15 smorzatore verso la parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento viene arrestato quando la parete 20 inferiore dell?elemento 15 smorzatore si appoggia al rigonfiamento 22 della parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento. In questo modo, il rigonfiamento 22 della parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento limita la massima deformazione della parete 20 inferiore dell?elemento 15 smorzatore aiutando a preservare l?integrit? della parete 20 inferiore dell?elemento 15 smorzatore (ovvero evitando possibili rotture della parete 20 inferiore dell?elemento 15 smorzatore per eccesso di deformazione).

Nelle varianti illustrate nelle figure 4 e 5, il rigonfiamento 22 della parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento ? orientato dalla parte opposta rispetto alla camera 13 di smorzamento (ovvero dalla parte opposta rispetto all?elemento 15 di smorzamento). Ovviamente, in queste forme di attuazione, il rigonfiamento 22 della parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento non pu? costituire un fine corsa che delimita la deformazione massima della parete 20 inferiore dell?elemento 15 smorzatore.

Nelle varianti illustrate nelle figure 4 e 5, l?elemento 15 smorzatore presenta anche una parete 23 superiore che delimita il volume 16 e quindi l?elemento 15 smorzatore ha una forma chiusa (invece di avere una forma a tazza aperta ad una estremit?); quindi in queste forme di attuazione il volume 16 ? delimitato unicamente dall?elemento 15 smorzatore e non ? delimitato anche dall?elemento 12 di contenimento.

Nella variante illustrata nella figura 4, la parete 21 laterale di forma anulare dell?elemento 15 smorzatore ? appoggiata e fissata mediante la saldatura 17 anulare alla parete 19 laterale dell?elemento 12 di contenimento, mentre la parete 23 superiore dell?elemento 15 smorzatore ? disposta ad una certa distanza (non nulla) dalla parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento. Nella variante illustrata nella figura 5, la parete 21 laterale di forma anulare dell?elemento 15 smorzatore ? disposta ad una certa distanza (non nulla) dalla parete 19 laterale dell?elemento 12 di contenimento, mentre la parete 23 superiore ? appoggiata e fissata mediante la saldatura 17 anulare alla parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento.

Secondo una preferita forma di attuazione, il volume 16 chiuso e sigillato definito dall?elemento 15 smorzatore ? riempito con un gas, in particolare azoto, presentante una pressione superiore alla pressione atmosferica in modo da conferire all?elemento 11 smorzatore una migliore risposta dinamica alle pulsazioni di pressione del carburante.

Secondo una preferita forma di attuazione, l?elemento 15 smorzatore presenta uno spessore inferiore rispetto ad uno spessore dell?elemento 12 di contenimento; in particolare, lo spessore dell?elemento 15 smorzatore ? generalmente compreso tra 0,1 mm e 0,3 mm ed ? circa 0,2-0,35 volte uno spessore dell?elemento 12 di contenimento (generalmente compreso tra 0,5 mm e 1 mm).

Le forme di attuazione qui descritte si possono combinare tra loro senza uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione.

La pompa 1 carburante sopra descritta presenta numerosi vantaggi.

In primo luogo, la pompa 1 carburante sopra descritta ? in grado di minimizzare l?emissione acustica (ovvero il rumore udibile all?orecchio umano) generato in uso dal dispositivo 11 smorzatore; questo risultato viene ottenuto grazie alla particolare conformazione dell?elemento 15 smorzatore che ? disposto in prossimit? della parete 18 superiore dell?elemento 12 di contenimento ed ? fissato (saldato) direttamente all?elemento 12 di contenimento.

Inoltre, la pompa 1 carburante sopra descritta ? di facile e veloce montaggio in quanto il dispositivo 11 smorzatore pu? venire completamente assemblato a parte (cio? lontano dal corpo 2 principale) e pu? venire accoppiato gi? del tutto completo al corpo 2 principale senza particolari accorgimenti.

Infine, la pompa 1 carburante sopra descritta presenta una elevata affidabilit? nel tempo, in quanto il dispositivo 11 smorzatore garantisce nel tempo la tenuta stagna del volume 16 che non ? soggetto ad una progressiva perdita di pressione del gas contenuto al proprio interno; questo risultato viene ottenuto grazie al fatto che la saldatura che garantisce la tenuta stagna del volume 16 non ? sottoposta in uso a particolari sollecitazioni meccaniche. ELENCO DEI NUMERI DI RIFERIMENTO DELLE FIGURE

1 pompa carburante

2 corpo principale

3 asse longitudinale

4 camera di pompaggio

5 pistone

6 molla

7 condotto di aspirazione

8 valvola di aspirazione

9 condotto di mandata

10 valvola di mandata

11 dispositivo smorzatore

12 elemento di contenimento

13 camera di smorzamento

14 tubo di ingresso

15 elemento smorzatore

16 volume

17 saldatura

18 parete superiore 19 parete laterale 20 parete inferiore 21 parete laterale 22 rigonfiamento 23 parete superiore

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I

1) Pompa (1) carburante per un sistema di iniezione diretta e comprendente:

un corpo (2) principale;

una camera (4) di pompaggio definita nel corpo (12) principale;

un pistone (5) che ? montato scorrevole all?interno della camera (4) di pompaggio per variare ciclicamente il volume della camera (4) di pompaggio;

un condotto (7) di aspirazione che termina nella camera (4) di pompaggio;

una valvola (8) di aspirazione disposta lungo il condotto (7) di aspirazione; ed

un dispositivo (11) smorzatore comprendente un elemento (12) di contenimento che ? conformato a tazza ed ? fissato al corpo (2) principale per definire al proprio interno una camera (13) di smorzamento atta a venire attraversata dal carburante che fluisce verso il condotto (7) di aspirazione, ed un elemento (15) smorzatore che ? deformabile elasticamente, ? disposto nella camera (13) di smorzamento, e delimita un volume (16) chiuso e sigillato rispetto alla camera (13) di smorzamento;

la pompa (4) carburante ? caratterizzata dal fatto che l?elemento (15) smorzatore ? direttamente fissato all?elemento (12) di contenimento mediante una saldatura (17) ed ? disposto in corrispondenza di una parete (18) superiore dell?elemento (12) di contenimento.

2) Pompa (1) carburante secondo la rivendicazione 1, in cui l?elemento (15) smorzatore ? configurato a tazza e quindi presenta una estremit? aperta, ed ? fissato all?elemento (12) di contenimento per definire assieme alla parete (18) superiore dell?elemento (12) di contenimento il volume (16) chiuso e sigillato.

3) Pompa (1) carburante secondo la rivendicazione 2, in cui il volume (16) chiuso e sigillato definito dall?elemento (15) smorzatore ? delimitato da un lato dalla parete (18) superiore dell?elemento (12) di contenimento e dal lato opposto dall?elemento (15) smorzatore.

4) Pompa (1) carburante secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui l?elemento (15) smorzatore presenta una conformazione a tazza avente una concavit? opposta rispetto ad una concavit? dell?elemento (12) di contenimento conformato a tazza.

5) Pompa (1) carburante secondo la rivendicazione 2, 3 o 4, in cui:

l?elemento (12) di contenimento presenta la parete (18) superiore ed una parete (19) laterale di forma anulare; e l?elemento (15) smorzatore presenta una parete (20) inferiore ed una parete (21) laterale di forma anulare che ? appoggiata e fissata alla parete (19) laterale dell?elemento (12) di contenimento.

6) Pompa (1) carburante secondo una delle rivendicazioni da 2 a 5, in cui la parete (18) superiore dell?elemento (12) di contenimento presenta centralmente un rigonfiamento (22) che ? orientato dalla parte opposta rispetto alla camera (13) di smorzamento.

7) Pompa (1) carburante secondo una delle rivendicazioni da 2 a 5, in cui la parete (18) superiore dell?elemento (12) di contenimento presenta centralmente un rigonfiamento (22) che ? orientato verso la camera (13) di smorzamento.

8) Pompa (1) carburante secondo la rivendicazione 7, in cui il rigonfiamento (22) costituisce un fine corsa che delimita la deformazione massima dell?elemento (15) smorzatore.

9) Pompa (1) carburante secondo una delle rivendicazioni da 2 a 8, in cui la saldatura (17) presenta una forma anulare, ? chiusa se s? stessa senza inizio e fine, e sigilla il volume (16), ovvero costituisce un isolamento a tenuta tra il volume (16) e la camera (13) di smorzamento.

10) Pompa (1) carburante secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui:

l?elemento (12) di contenimento presenta la parete (18) superiore ed una parete (19) laterale di forma anulare; e l?elemento (15) smorzatore presenta una parete (23) superiore che ? appoggiata e fissata alla parete (18) superiore dell?elemento (12) di contenimento ed una parete (21) laterale di forma anulare.

11) Pompa (1) carburante secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui:

l?elemento (12) di contenimento presenta la parete (18) superiore ed una parete (19) laterale di forma anulare; e l?elemento (15) smorzatore presenta una parete (23) superiore ed una parete (21) laterale di forma anulare che ? appoggiata e fissata alla parete (19) laterale dell?elemento (12) di contenimento.

12) Pompa (1) carburante secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11, in cui l?elemento (15) smorzatore presenta uno spessore inferiore rispetto ad uno spessore dell?elemento (12) di contenimento.

13) Pompa (1) carburante secondo la rivendicazione 12, in cui lo spessore dell?elemento (15) smorzatore ? compreso tra 0,1 mm e 0,3 mm.

14) Pompa (1) carburante secondo la rivendicazione 12 o 13, in cui lo spessore dell?elemento (15) smorzatore ? 0,2-0,35 volte uno spessore dell?elemento (12) di contenimento.

15) Pompa (1) carburante secondo una delle rivendicazioni da 1 a 14, in cui la saldatura (17) presenta una forma anulare ed ? chiusa se s? stessa senza inizio e fine.

16) Pompa (1) carburante secondo una delle rivendicazioni da 1 a 15, in cui il volume (16) chiuso e sigillato definito dall?elemento (15) smorzatore ? riempito con un gas, in particolare azoto, presentante una pressione superiore alla pressione atmosferica.