IT9068070A1 - Iniettore per motori a combustione interna. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"Iniettore per motori a combustione interna"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un iniettore per motori a combustione interna, comprendente:

- un corpo cilindrico avente un foro assiale destinato ad essere collegato ad un condotto di alimentazione di un fluido sotto pressione,

- una spina scorrevole assialmente nel corpo cilindrico fra una posizione arretrata ed una posizione avanzata,

- mezzi elastici per richiamare la spina verso la sua posizione arretrata, e

- mezzi valvolari associati alla spina ed al corpo, comandati dal movinento assiale della spina ed atti a nebulizzare il fluido sotto pressione quando la spina è spinta verso la’sua posizione avanzata.

Iniettori del tipo suddetto sono comunemente impiegati come valvole automatiche per l'alimentazione di fluido combustibile alla camera di combustione nei motori alternativi che seguono sia il ciclo di funzionamento Diesel che il ciclo di funzionamento Otto.

Nel caso del ciclo Diesel, se l'iniezione del combustibile avviene direttamente all'interno della camera di combustione si parlerà di iniezione diretta, mentre si parlerà di iniezione in precamera se questa avviene all'interno di una camera separata affacciata sulla camera di combustione.

Nel caso del ciclo Otto il combustibile può essere iniettato in un collettore di aspirazione a monte della camera di combustione, oppure direttamente nella camera di combustione.

Tali iniettori sono alimentati con un fluido combustibile messo in pressione per azione di una pompa comandata ciclicamente dal motore.

In questi tipi noti di iniettori è normalmente utilizzata una tenuta conica fra la spina ed un ugello diffusore e possono essere presenti uno o più orifizi nebulizzatori solidali con il corpo dell'iniettore.

Gli orifizi nebulizzatori, presentano area di efflusso costante e ciò comporta che l'iniezione del combustibile avviene con velocità proporzionale alla sua pressione di mandata. Quando tale pressione non è molto elevata, come ad esenpio nel funzionamento del motore a bassi regimi, il combustibile viene iniettato con bassa velocità e quindi subisce una nebulizzazione non ottimale. Tale effetto risulta particolarmente svantaggioso nel caso di funzionamento del motore a freddo e cioè poco dopo che è stato effettuato l'avviamento.

Anche nel funzionamento del motore ad elevato numero di giri possono sorgere problemi dovuti ad un'alimentazione poco efficiente a causa della velocità eccessiva con la quale il combustibile attraversa gli orifizi nebulizzatori.

Allo scopo di superare tali inconvenienti, la presente invenzione ha per oggetto un iniettore del tipo sopra definito, in cui la spina ed il corpo cilindrico, in prossimità di un'estremità del detto corpo, realizzano un accoppiamento traslatorio a tenuta, in corrispondenza del quale è ricavato internamente alla spina almeno un orifizio nebulizzatore che, nella posizione arretrata della spina si affaccia alla parete interna del foro del corpo cilindrico, mentre nella posizione avanzata della spina si affaccia almeno parzialmente oltre la prima estremità del corpo cilindrico per permettere La fuoriuscita del fluido nebulizzato.

Preferibilmente il fluido sotto pressione agisce su almeno una superficie traversale della spina generando una forza tendente a spingere la spina verso la sua posizione avanzata contro la forza di richiamo dei mezzi elastici in modo tale per cui detto orifizio nebulizzatore presenta un'area di efflusso variabile in proporzione alla pressione del fluido.

I vantaggi ottenibili mediante la presente invenzione consistono essenzialmente nel fatto che si ottiene un adeguamento autanatico dell'area di efflusso degli orifizi nebulizzatori alle condizioni di funzionamento del motore e ciò consente di ottenere una velocità del combustibile ed una conseguente nebulizzazione sempre ottimali in ogni sua condizione operativa.

Un ulteriore vantaggio è costituito dal fatto che con l'iniettore secondo l’invenzione, non è necessario prevedere un condotto di recupero delle fughe di fluido che negli iniettori noti del tipo ad orifizi è indispensabile per garantire il corretto funzionamento degli iniettori, infatti la quantità di combustibile che può trafilare attraverso la tenuta realizzata fra la spina ed il foro del corpo cilindrico è minima ed in ogni caso gli eventuali trafilamenti sono scaricati direttamente nella camera di combustione senza creare interferenze con ii funzionamento dell'iniettore.

Inoltre la pressione che si stabilisce nella camera in cui si affaccia l'iniettore agisce sulla superficie della spina affacciata suLla camera stessa in modo tale per cui il passaggio della spina dalla posizione avanzata alia posizione arretrata è favorito da tale pressione che va ad aumentare la reazione del mezzi elastici di richiamo della spina.

Essendo poi gli orifizi nebulizzatori disposti in posizione non direttamente affacciata sulla camera di combustione, tranne che nell'istante in cui avviene l'iniezione del combustibile, essi non sono esposti a rischio di otturazioni provocate dalle impurità presenti nei prodotti della combustione.

L'invenzione è esposta in maniera dettagliata nel seguito con riferimenti ai disegni allegati, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una vista in elevazione laterale parzialmente sezionata di un iniettore secondo l'invenzione, - la figura 2 è una variante dell'iniettore illustrato neIla figura 1.

Nella figura 1 è indicato con 1 un iniettore per un motore a combustione interna.

L'iniettore 1 comprende un corpo cilindrico 2 costituito da una prima boccola 3 e da una seconda boccola 5, connesse fra loro tramite un accoppiamento filettato 6 con l'interposizione di una ginrnizione di tenuta 7-La boccola 3 presenta ad un'estremità una porzione filettata 8 per connettere l'iniettore 1 ad una tubazione di alimentazione del combustibile ad alta pressione (non illustrata).

Nella boccola 3 è ricavato un foro assiale 4 che comunica da un lato con la suddetta tubazione di alimentazione ed all'altro lato con un foro 9 di maggiore diametro. Nella zona di unione fra i fori 4, 9 è definita una superfìcie trasversale d'arresto indicata con il numero di riferimento 10.

La boccola 5 presenta una superficie di spallamento 11 affacciata ad un'estremità del foro 9 ed un foro passante 12 coassiale ai fori 4 e 9 della prima boccola 3-Un'estremità 13 della boccola 5 termina con uno spigolo vivo in corrispondenza del foro centrale 12.

Internamente ai fori 9 e 12 è disposta una spina 15 suscettibile di scorrere assialmente nel corpo cilindrico 2.

In corrispondenza della seconda boccola 5, la spina 15 presenta una sezione trasversale di diametro minore del foro 12 in modo tale che fra la spina 15 e la boccola 5 viene a determinarsi un condotto anulare 16 in cui è consentito il passaggio del fluido in pressione.

In prossimità del foro 4, la spina 15 presenta un rilievo anulare 17 che è destinato ad entrare in battuta con la superficie d'arresto 10 della boccola 3 quando la spina 5 si trova nella sua posizione arretrata illustrata nelle figure.

In prossimità dell'estrenità 13, fra la boccola 5 e la spina 15 è previsto un accoppiamento traslatorio a tenuta realizzato con strette tolleranze di lavorazione.

Nella porzione 18 si affacciano due o più orifizi nebulizzatori 20a e 20b alimentati da rispettivi condotti 19a e 19b.

La spina 15, nella sua porzione interna al foro 12, presenta un ingrossamento radiale 21, con spianature periferiche 2la per permettere il passaggio del fluido, che, insieme alla suddetta porzione a tenuta 18, esercita una funzione di guida della spina 15 nel suo movimento assiale lungo il foro 12.

Una molla elicoidale in compressione 22 è interposta fra la superficie di spallamento 11 ed il rilievo anulare 17, ed in serie con la molla è montata una rosetta 23 che permette di regolare il precarico della molla 22.

Il rilievo anulare 17 presenta una porzione scanalata I7a. In un foro radiale 24 della boccola 3 è inserito un grano di riferimento 25 che si impegna nella porzione scanalata 17a in modo tale da mantenere prefissato l'orientamento angolare della spina 15 nel suo movimento assiale all'interno del corpo cilindrico 2.

Nel funzionamento, il fluido sotto pressione viene imnesso nel canale 4 dell'iniettore. Il fluido interagisce dapprima con la superficie trasversale A, fluisce attraverso il foro 9, passa nel canale anulare 16, attraversa quindi la porzione ingrossata 21 fluendo fra Le spianature periferiche 21a. Da qui il fluido interagisce con l.a superficie trasversale B e confluisce quindi nei condotti 19a e 19b per raggiungane gli orifizi nebulizzatori 20a e 20b. Per effetto della pressione esercitata sulle superfici trasversali A e B la spina 15 trasla assialmente vincendo la forza di compressione della molla 22 fino a spostarsi verso una sua posizione avanzata in cui gli orifizi nebulizzatori 20a e 20b risultano affacciati oltre la porzione di estremità 13 della boccola 5-In questa configurazione avviene l'iniezione del combustibile in fressione per nebulizzazione, determinando una diminuzione della pressione del fluido combustibile a monte degli orifizi.

Subito dopo l'iniezione, la pressione nella camera posta a valle dell'iniettore aumenta facendo sentire il suo effetto sulla superficie C della spina 15- Si innesca quindi un movimento assiale di arretramento della spina 15 per effetto del carico della molla 22 accresciuto dalla forza generata dalla pressione agente sulla superficie C, in questo modo l'aumento di pressione che si verifica nella camera in cui è affacciato l'iniettore favorisce il moto della spina che provoca la chiusura degli orifizi nebulizzatori.

Con riferimento alla figura 2, in cui elementi ugiali o simili a quelli precedentemente descritti sono indicati dagli stessi riferimento numerici, il canale di immissione del fluido sotto pressione 4, comprende anche una porzione trasversale 4a.

Nella presente forma di attuazione, è presente un solo orifizio nebulizzatore 20 alimentato da un rispettivo condotto 19.

mezzi valvolari (l8, 20a, 20b) associati alla spina (15) ed al corpo (2), comandati dal movimento assiale della spina (15) ed atti a nebulizzare il fluido sotto pressione quando la spina (15) è spinta verso la sua posizione avanzata, caratterizzato dal fatto che la spina (15) ed il corpo cilindrico (2), in prossimità di un’estremità (13) del corpo (2), realizzano un accoppiamento traslatorio (lS) a tenuta, in corrispondenza del quale è ricavato internamente alla spina (15) almeno un orifizio nebulizzatore (20a, 20b) che, nella posizione arretrata della spina (15) si affaccia sulla parete interna (18) del foro (12) del corpo cilindrico (2), mentre nella posizione avanzata della spina (15) si affaccia almeno parzialmente oltre la prima estremità (13) del corpo cilindrico (2) per permettere la fuoriuscita del fluido nebulizzato.

2. - Iniettore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il fluido sotto pressione agisce su almeno una superficie trasversale (A,B) delLa spina (15) generando una forza tendente a spingere la spina (15) verso la sua posizione avanzata contro la forza di richiamo dei mezzi elastici (22), in modo tale per cui detto orifizio nebulizzatore (20a, 20b) presenta un’area di efflusso variabile in proporzione alla pressione del fluido.

3. - Iniettore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la spina (15) presenta una superficie trasversale (C) che nell'impiego è esposta alla pressione di combustione del motore.

4. - Iniettore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la spina (15) presenta un tratto centrale avente una sezione con diametro minore di quello del foro (12) del corpo cilindrico (2), in modo tale per cui fra la spina (15) e la parete del foro (12) è definito un condotto (16) per il passaggio del fluido.

5. - Iniettore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la spina (15) {resenta un ingrossamento radiale (21), con smussi periferici (2la) per il passaggio del fluido, che, unitamente alla detta porzione a tenuta (18) prossima all'estremità (13) del corpo cilindrico (2), esercita funzione di guida della spina (15) nel suo movimento all'interno del foro assiale (12).

6. - Iniettore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la spina (15) è munita di un rilievo anulare (17) atto ad entrare in battuta con una sede (10) interna al foro assiale (4, 9, 12) nella posizione arretrata dalla spina (15).

7- - Iniettore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il. corpo cilindrico (2) comprende una prima ed una seconda boccola (5, 3) fra loro connesse a tenuta con un accoppiamento filettato (6), la prima boccola (5) presentando una superficie di spallamento (11) per detti mezzi elastici (22) e, in corrispondenza alla suddetta estremità (13) del corpo cilindrico (2), uno spigolo vivo del foro interno (12).

8. - Iniettore secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che i mezzi elastici sono costituiti da una molla elicoidale (22) coassiale con la spina (15), interposta fra detto rilievo aniilare (17) e la superficie di spallamento (il) della prima boccola (5).

9* - Iniettore secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che comprende una rosetta calibrata (23) montata in serie con detta molla elicoidale (22) per registrare il carico di quest'ultima.

10. - Iniettore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di guida (17a, 25, 26) associati al corpo cilindrico (2) ed alla spina (15) ed atti a mantenere un orientamente angolare prefissato della spina (15) durante il suo movimento assiale.

11. - Iniettore secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di guida includono un grano di riferimento (25) che si impegna in una scanalatura assiale (17a, 26).

Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. - Iniettore per motori a combustione interna, comprendente: un corpo cilindrico (2) avente un foro assiale (4, 9, 12) destinato ad essere collegato ad un condotto di alimentazione di un fluido sotto pressione, una spina (15) scorrevole assialmente nel corpo cilindrico (2) fra una posizione arretrata ed una posizione avanzata, mezzi elastici (22) per richiamare la spina (15) verso la sta posizione arretrata, e