ITBO20100569A1 - Pompa carburante per un sistema di iniezione diretta - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:

“POMPA CARBURANTE PER UN SISTEMA DI INIEZIONE DIRETTAâ€

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione à ̈ relativa ad una pompa carburante per un sistema di iniezione diretta.

ARTE ANTERIORE

Un sistema di iniezione diretta attualmente in commercio (ad esempio del tipo descritta nella domanda di brevetto IT2009BO00197) comprende una pluralità di iniettori, un canale comune (“common rail†) che alimenta il carburante in pressione agli iniettori ed à ̈ provvisto di un sensore di pressione, di una pompa di alta pressione, la quale alimenta il carburante al canale comune mediante un condotto di alimentazione di alta pressione ed à ̈ provvista di un dispositivo di regolazione della portata a controllo elettronico, e di una unità di controllo che pilota il dispositivo di regolazione della portata in retroazione in funzione della lettura fornita dal sensore di pressione del canale comune 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 di alta pressione comprende almeno una camera di pompaggio all’interno della quale scorre con moto alternativo un pistone, un canale 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 attraverso il condotto di alimentazione. Generalmente, il dispositivo di regolazione della portata agisce sulla valvola di aspirazione mantenendo la valvola di aspirazione stessa aperta anche durante la fase di pompaggio, in modo tale che una parte variabile del carburante presente nella camera di pompaggio ed in eccesso rispetto alla effettiva necessità di alimentazione del canale comune ritorni nel condotto di aspirazione e non venga pompata verso il canale comune attraverso il condotto di alimentazione.

Per ridurre i costi complessivi del sistema di iniezione diretta, à ̈ stato proposto di eliminare il controllo elettronico della portata della pompa di alta pressione eliminando quindi il sensore di pressione del canale comune, il dispositivo di regolazione della portata a controllo elettronico, l’unità di controllo, e i relativi cablaggi. In questa configurazione, il canale comune opera ad una pressione del carburante sempre costante, la pompa di alta pressione pompa (comprime) sempre la massima quantità di carburante possibile ed il carburante in eccesso rispetto alla effettiva necessità di alimentazione del canale comune viene scaricato da una valvola limitatrice di pressione che à ̈ integrata nella pompa di alta pressione ed à ̈ disposta immediatamente a valle della valvola di mandata. Questa configurazione permette di ridurre in modo sensibile i costi complessivi del sistema di iniezione diretta, ma per contro presenta una ridotta efficienza energetica in quanto l’energia utilizzata dalla pompa di alta pressione per pompare (comprimere) il carburante in eccesso che viene scaricato dalla valvola limitatrice di pressione viene spesa inutilmente. Quando la pressione nominale del carburante nel canale comune à ̈ ridotta (dell’ordine di 40-50 bar), la potenza sprecata dalla pompa di alta pressione per pompare (comprimere) il carburante in eccesso che viene scaricato dalla valvola limitatrice di pressione à ̈ relativamente modesta e quindi accettabile (dell’ordine di circa 200 Watt); invece, quando la pressione nominale del carburante nel canale comune à ̈ elevata (dell’ordine di 200 bar), la potenza sprecata dalla pompa di alta pressione per pompare (comprimere) il carburante in eccesso che viene scaricato dalla valvola limitatrice di pressione non à ̈ più trascurabile (dell’ordine di circa 1000 Watt).

E’ importante osservare che l’energia che viene dissipata dalla pompa di alta pressione per pompare (comprimere) il carburante in eccesso che viene scaricato dalla valvola limitatrice di pressione non costituisce solo un peggioramento del rendimento energetico, ma pone anche dei problemi di smaltimento del calore, in quanto tale energia viene interamente convertita in calore che deve venire adeguatamente smaltito per evitare un surriscaldamento della pompa di alta pressione.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione à ̈ di realizzare una pompa carburante per un sistema di iniezione diretta, la quale pompa carburante sia priva degli inconvenienti sopra descritti e sia nel contempo di facile ed economica realizzazione.

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

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

· la figura 1 à ̈ una vista in schematica e con l’asportazione di particolari per chiarezza di un sistema di iniezione diretta di carburante di tipo common rail;

· la figura 2 à ̈ una vista in sezione longitudinale, schematica e con l’asportazione di particolari per chiarezza di una pompa carburante di alta pressione del sistema di iniezione diretta della figura 1 e realizzata in accordo con la presente invenzione;

· la figura 3 à ̈ una vista in sezione trasversale, schematica e con l’asportazione di particolari per chiarezza della pompa carburante di alta pressione della figura 2;

· la figura 4 Ã ̈ una vista in scala ingrandita di un particolare di una valvola di aspirazione della figura 3;

· la figura 5 à ̈ una vista in sezione trasversale, schematica e con l’asportazione di particolari per chiarezza di una alternativa forma di attuazione della pompa carburante di alta pressione della figura 2; e · la figura 6 à ̈ una vista in scala ingrandita di un particolare di una valvola di aspirazione della figura FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

Nella figura 1, con il numero 1 Ã ̈ indicato nel suo complesso un sistema di iniezione diretta di carburante di tipo common rail per un motore termico a combustione interna.

Il sistema 1 di iniezione diretta comprende una pluralità di iniettori 2, un canale 3 comune (“common rail†) che alimenta il carburante in pressione agli iniettori 2 e lavora con una pressione del carburante nominale costante, una pompa 4 di alta pressione che alimenta il carburante al canale 3 comune mediante un condotto 5 di alimentazione, ed una pompa 6 di bassa pressione che alimenta il carburante da un serbatoio 7 alla pompa 4 di alta pressione mediante un condotto 8 di alimentazione.

Secondo quanto illustrato nella figura 2, la pompa 4 di alta pressione comprende un corpo 9 principale che presenta un asse 10 longitudinale e definisce al suo interno una camera 11 di pompaggio di forma cilindrica. All’interno della camera 11 di pompaggio à ̈ montato scorrevole un pistone 12 che spostandosi di moto alternativo lungo l’asse 10 longitudinale determina una ciclica variazione del volume della camera 11 di pompaggio. Una porzione inferiore del pistone 12 à ̈ da un lato accoppiata ad una molla 13 che tende a spingere il pistone 12 verso una posizione di massimo volume della camera 11 di pompaggio e dall’altro lato à ̈ accoppiata ad un eccentrico (non illustrato) che viene portato in rotazione da un albero motore del motore per spostare ciclicamente il pistone 12 verso l’alto comprimendo la molla 13.

Da una parete laterale della camera 11 di pompaggio si origina un canale 14 di aspirazione che à ̈ collegato alla pompa 6 di bassa pressione mediante il condotto 8 di alimentazione ed à ̈ regolato da una valvola 15 di aspirazione disposta in corrispondenza della camera 11 di pompaggio. Come meglio illustrato nelle figure 3 e 4, la valvola 15 di aspirazione comprende un disco 16 presentante una serie di fori 17 passanti attraverso i quali può fluire il carburante ed una lamina 18 deformabile di forma circolare che si appoggia ad una base del disco 16 chiudendo il passaggio attraverso i fori 17. La valvola 15 di aspirazione à ̈ normalmente comandata in pressione ed in assenza di interventi esterni la valvola 15 di aspirazione à ̈ chiusa quando la pressione del carburante nella camera 11 di pompaggio à ̈ superiore alla pressione del carburante nel canale 14 di aspirazione ed à ̈ aperta quando la pressione del carburante nella camera 11 di pompaggio inferiore alla pressione del carburante nel canale 14 di aspirazione. In particolare, quando il carburante fluisce verso la camera 11 di pompaggio la lamina 18 si deforma allontanandosi dal disco 16 sotto la spinta del carburante permettendo il passaggio del carburante attraverso i fori 17; invece quando il carburante fluisce dalla camera 11 di pompaggio la lamina 18 si schiaccia contro il disco 16 sigillando i fori 17 e quindi impedendo il passaggio del carburante attraverso i fori 17.

Alla valvola 15 di aspirazione à ̈ accoppiato un dispositivo 19 di regolazione a comando idraulico che agisce sulla valvola 15 di aspirazione stessa per mantenere, quando necessario e secondo le modalità descritte in seguito, la valvola 15 di aspirazione aperta durante una fase di pompaggio del pistone 12 e quindi consentire un flusso di carburante in uscita dalla camera 11 di pompaggio verso il canale 14 di aspirazione. Il dispositivo 19 di regolazione comprende una asta 20 di comando, la quale à ̈ accoppiata alla valvola 15 di aspirazione (in particolare alla lamina 18 della valvola 15 di aspirazione) ed à ̈ mobile tra una posizione passiva, in cui permette alla valvola 15 di aspirazione di chiudersi non spingendo sulla lamina 18 e quindi lasciando alla lamina 18 la possibilità di aderire al disco 16 sigillando i fori 17, ed una posizione attiva, in cui non permette alla valvola 15 di aspirazione di chiudersi spingendo alla lamina 18 per impedire alla lamina 18 di aderire al disco 16. Il dispositivo 19 di regolazione comprende, inoltre, un attuatore 21 idraulico, il quale à ̈ accoppiato all’asta 20 di comando per spostare l’asta 20 di comando tra la posizione attiva e la posizione passiva.

E’ importante osservare che il dispositivo 19 di regolazione à ̈ in grado di mantenere la valvola 15 di aspirazione aperta al termine della fase di aspirazione e quindi di mantenere la valvola 15 di aspirazione aperta durante la successiva fase di compressione, ma non à ̈ in grado di aprire la valvola 15 di aspirazione chiusa durante la fase di compressione in quanto l’elevata pressione che si sviluppa all’interno della camera 11 di pompaggio durante la fase di compressione con la valvola 15 di aspirazione chiusa impedisce l’apertura della valvola 15 di aspirazione stessa.

L’attuatore 21 idraulico comprende una camera 22 di comando cilindrica che sfocia nel canale 14 di aspirazione, un pistone 23 che à ̈ disposto scorrevole all’interno della camera 22 di comando, separa la camera 22 di comando dal canale 14 di aspirazione, ed à ̈ solidale all’asta 20 di comando, ed una molla 24 che à ̈ disposta attorno all’asta 20 di comando ed à ̈ compressa tra il disco 16 ed il pistone 23 per spingere elasticamente il pistone 23 verso la posizione passiva (cioà ̈ la posizione in cui l’asta 20 di comando non interferisce con la chiusura della valvola 15 di aspirazione). Sul pistone 23 agisce la forza elastica generata dalla molla 24 e la forza idraulica determinata dalla differenza di pressione esistente tra le due facce del pistone 23, cioà ̈ la differenza di pressione esistente tra la camera 22 di comando ed il canale 14 di aspirazione: normalmente la molla 24 mantiene il pistone 23 nella posizione passiva (cioà ̈ la posizione in cui l’asta 20 di comando non interferisce con la chiusura della valvola 15 di aspirazione) e solo quando la pressione del carburante nella camera 22 di comando à ̈ sufficientemente più elevata della pressione del carburante nel canale 14 di aspirazione (cioà ̈ à ̈ superiore ad una soglia predefinita) da vincere la forza elastica generata dalla molla 24 il pistone si sposta verso la posizione attiva (cioà ̈ la posizione in cui l’asta 20 di comando impedisce la chiusura della valvola 15 di aspirazione). Come detto in precedenza, tale spostamento dell’asta 20 di comando dalla posizione passiva alla posizione attiva può avvenire avviene solo durante la fase di aspirazione, in quanto durante la fase di compressione con la valvola 15 di aspirazione chiusa l’elevata pressione che si sviluppa all’interno della camera 11 di pompaggio impedisce l’apertura della valvola 15 di aspirazione stessa.

Per permettere un flusso di carburante dalla camera 22 di comando al canale 14 di aspirazione, il diametro esterno del pistone 23 à ̈ leggermente più piccolo del diametro interno della camera 22 di comando in modo tale da definire tra il pistone 23 e la camera 22 di comando un meato di passaggio anulare attraverso il quale può fluire il carburante. Tale soluzione richiede una elevata precisione dimensionale nella realizzazione della camera 22 di comando e del pistone 23 per evitare di avere un meato di passaggio troppo piccolo o troppo grande (quando il meato di passaggio à ̈ troppo piccolo il dispositivo 19 di regolazione diventa lento, cioà ̈ risponde in tempi troppo lunghi, mentre quando il meato di passaggio à ̈ troppo grande allora la pressione del carburante nella camera 22 di comando si sfoga attraverso il meato innalzando in modo sensibile la soglia di pressione necessaria a portare il pistone 23 nella posizione attiva). Per evitare questo problema, cioà ̈ per evitare di realizzare la camera 22 di comando e il pistone 23 con una precisione dimensionale elevata, à ̈ possibile ricorrere alla alternativa forma di attuazione illustrata nelle figure 5 e 6, in cui una porzione della camera 22 di comando presenta una forma tronco-conica e quindi si accoppia con il pistone 23 (avente forma semisferica nella parte terminale) sostanzialmente a tenuta. Quando il pistone 23 à ̈ a contatto della parete interna tronco-conica della camera 22 di comando il passaggio di carburante dalla camera 22 di comando verso il condotto 14 di aspirazione à ̈ praticamente nullo (in questo modo non si verifica alcun calo di pressione nella camera 22 di comando per effetto del passaggio di carburante verso il condotto 14 di aspirazione), mentre quando il pistone 23 si distacca leggermente dalla parete interna tronco-conica della camera 22 di comando apre una sezione di passaggio che permette al carburante di fluire in quantità verso il condotto 14 di aspirazione (in questo modo la risposta del dispositivo 19 di regolazione à ̈ particolarmente rapida). In altre parole, l’accoppiamento tra il pistone 23 e la camera 22 di comando di forma tronco-conica à ̈ auto-regolante e permette di recuperare senza problemi tutte le tolleranze costruttive.

In altre parole, nella forma di attuazione illustrata nelle figure 5 e 6 l’attuatore 21 idraulico del dispositivo 19 di regolazione à ̈ sostanzialmente conformato come una valvola che si apre quando la pressione del carburante nella camera 22 di comando supera un valore prefissato (funzione della forza della molla 24 e della pressione del carburante nel condotto 14 di aspirazione); in questa configurazione, il pistone 23 agisce come l’otturatore della valvola.

Da una parete laterale della camera 11 di pompaggio e dal lato opposto rispetto al canale 14 di aspirazione si origina un canale 25 di mandata che à ̈ collegato al canale 3 comune mediante il condotto 5 di alimentazione ed à ̈ regolato da una valvola 26 di mandata monodirezionale che à ̈ disposta in corrispondenza della camera 11 di pompaggio e permette unicamente un flusso di carburante in uscita dalla camera 11 di pompaggio. La valvola 26 di mandata à ̈ comandata in pressione ed à ̈ aperta quando la pressione del carburante nella camera 11 di pompaggio à ̈ superiore alla pressione del carburante nel canale 25 di mandata ed à ̈ chiusa quando la pressione del carburante nella camera 11 di pompaggio à ̈ inferiore alla pressione del carburante nel canale 25 di mandata.

Inoltre, secondo quanto illustrato nelle figure 3 e 5 dal canale 25 di mandata ed in prossimità della valvola 26 di mandata si origina un canale 27 di scarico, il quale mette in comunicazione il canale 25 di mandata con la camera 22 di comando dell’attuatore 21 idraulico del dispositivo 19 di regolazione ed à ̈ regolato da una valvola 28 limitatrice di pressione (ovvero di massima pressione) monodirezionale che permette unicamente un flusso di carburante in uscita dal canale 25 di mandata. La valvola 28 limitatrice di pressione à ̈ tarata in modo da aprirsi quando la pressione del carburante supera il valore nominale previsto per il canale 3 comune. Secondo una preferita forma di attuazione, il canale 27 di scarico si sviluppa in parte all’interno del corpo 9 principale (cioà ̈ à ̈ costituito da un foro ricavato attraverso il corpo 9 principale) ed in parte all’esterno del corpo 9 principale (cioà ̈ à ̈ costituito da una tubazione collegata al corpo 9 principale).

L’alimentazione del carburante all’interno della camera 11 di pompaggio avviene in modo estremamente discontinuo, cioà ̈ presenta dei momenti in cui il carburante entra nella camera 11 di pompaggio (durante la fase di aspirazione con la valvola 15 di aspirazione aperta), presenta dei momenti in cui il carburante non entra e non esce nella/dalla camera 11 di pompaggio (durante la fase di pompaggio con la valvola 15 di aspirazione chiusa), e presenta dei momenti in cui il carburante esce dalla camera 11 di pompaggio (durante la fase di pompaggio con la valvola 15 di aspirazione aperta per effetto dell’azione del dispositivo 19 di regolazione).

Secondo una preferita forma di attuazione, lungo il canale 14 di aspirazione (quindi a monte della valvola 14 di aspirazione) à ̈ disposta una camera 29 di compensazione, all’interno della quale sono disposti dei corpi compensatori deformabili elasticamente (o meglio comprimibili elasticamente) aventi la funzione di attenuare le fluttuazioni (pulsazioni) della portata del carburante lungo il condotto 8 di alimentazione.

Secondo una preferita forma di attuazione, all’interno del corpo 9 principale à ̈ ricavata una camera 30 di raccolta, la quale à ̈ disposta al di sotto della camera 11 di pompaggio ed à ̈ attraversata da una porzione intermedia del pistone 12 che à ̈ conformata in modo tale da variare ciclicamente il volume della camera 30 di raccolta per effetto del proprio movimento alternativo. In particolare, la porzione intermedia del pistone 12 che si trova all’interno della camera 30 di raccolta à ̈ conformata come la porzione superiore del pistone 12 che si trova all’interno della camera 11 di pompaggio in modo tale che quando il pistone 12 si sposta la variazione di volume che si verifica nella camera 30 di raccolta per effetto dello spostamento del pistone 12 à ̈ uguale e contraria alla variazione di volume che si verifica nella camera 11 di pompaggio per effetto dello spostamento del pistone 12. La camera 30 di raccolta à ̈ collegata al canale 14 di aspirazione mediante un canale di collegamento che sfocia in corrispondenza della valvola 15 di aspirazione. In uso, una ulteriore funzione della camera 30 di raccolta à ̈ di contribuire alla compensazione delle pulsazioni della portata del carburante: quando il pistone 12 sale riducendo il volume della camera 11 di pompaggio, il carburante espulso dalla camera 11 di pompaggio attraverso la valvola 15 di aspirazione che viene tenuta aperta dal dispositivo 19 di regolazione può fluire verso la camera 30 di raccolta in quanto la salita del pistone 12 aumenta il volume della camera 30 di raccolta di una quantità pari alla corrispondente riduzione del volume della camera 11 di pompaggio. Quando il pistone 12 sale riducendo il volume della camera 11 di pompaggio e la valvola 15 di aspirazione à ̈ chiusa, l’aumento di volume della camera 30 di raccolta determina una aspirazione di carburante all’interno della camera 30 di raccolta dal canale 14 di aspirazione. Quando il pistone 12 scende aumenta il volume della camera 11 di pompaggio e riduce, di una stessa quantità, il volume della camera 30 di raccolta; in questa situazione, il carburante che viene espulso dalla camera 30 di raccolta per effetto della diminuzione di volume della camera 30 di raccolta stessa viene aspirato dalla camera 11 di pompaggio per effetto dell’aumento di volume della camera 11 di pompaggio stessa. In altre parole, si verifica ciclicamente uno scambio di carburante tra la camera 30 di raccolta (che si riempie quando il pistone 12 sale durante la fase di pompaggio e si svuota quando il pistone 12 scende durante la fase di aspirazione) e la camera 11 di pompaggio (che si svuota quando il pistone 12 sale durante la fase di pompaggio e si riempie quando il pistone 12 scende durante la fase di aspirazione).

Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 1, lungo il condotto 8 di alimentazione a valle della pompa 6 di bassa pressione à ̈ inserita una valvola 32 di sovrappressione, la quale serve a scaricare il carburante dal condotto 8 di alimentazione al serbatoio 7 quando la pressione all’interno del condotto 8 di alimentazione supera un valore di soglia prefissato per effetto del flusso di ritorno del carburante dalla camera 11 di pompaggio. La funzione della valvola 47 di sovrappressione à ̈ di evitare che la pressione all’interno del condotto 8 di alimentazione possa raggiungere valori relativamente elevati che potrebbero nel tempo portare alla rottura della pompa 6 di bassa pressione.

Viene di seguito descritto il funzionamento della pompa 4 di alta pressione con particolare riferimento al funzionamento del dispositivo 19 di regolazione comandato idraulicamente mediante l’attuatore 21 idraulico.

Se durante un ciclo di pompaggio viene pompata (compresso) una quantità di carburante in eccesso rispetto alla effettiva necessità di alimentazione del canale 3 comune, la pressione del carburante nel canale 26 di mandata (quindi nel condotto 5 di alimentazione e nel canale 3 comune) sale oltre il valore nominale determinando una apertura della valvola 28 limitatrice di pressione per sfogare la quantità di carburante in eccesso attraverso il canale 27 di scarico che sfocia nella camera 22 di comando dell’attuatore 21 idraulico. Di conseguenza, la pressione del carburante nella camera 22 di comando aumenta determinando lo spostamento del pistone 23 (e quindi dell’asta 20 di comando) dalla posizione passiva alla posizione attiva (ovviamente solo durante una fase di aspirazione come detto in precedenza): in questo modo al ciclo di pompaggio successivo almeno parte del carburante che viene aspirato nella camera 11 di pompaggio attraverso la valvola 15 di aspirazione non viene compressa (in quanto fuoriesce attraverso la valvola 15 di aspirazione che viene mantenuta aperta dall’azione del dispositivo 19 di regolazione) e quindi viene ridotta la quantità di carburante pompato (compresso).

Quando la quantità di carburante pompato (compresso) à ̈ pari (o inferiore) alla effettiva necessità di alimentazione del canale 3 comune, la pressione del carburante nel canale 26 di mandata (quindi nel condotto 5 di alimentazione e nel canale 3 comune) non supera il valore nominale e quindi la valvola 28 limitatrice di pressione si chiude (o rimane chiusa). Di conseguenza, la pressione del carburante nella camera 22 di comando rimane costante (oppure diminuisce per effetto del passaggio di carburante verso il condotto 14 di aspirazione); in questo modo il pistone 23 (quindi l’asta 20 di comando che à ̈ solidale al pistone 23) rimane nella posizione passiva (in cui l’asta 20 di comando non interferisce con la chiusura della valvola 15 di aspirazione) oppure si sposta dalla posizione attiva alla posizione passiva: al ciclo di pompaggio successivo la quantità di carburante pompato (compresso) rimane costante oppure aumenta.

Da quanto sopra descritto appare evidente che il sistema à ̈ perfettamente equilibrato e stabile, in quanto il dispositivo 19 di regolazione agisce prontamente ed in completa autonomia (cioà ̈ senza l’intervento di dispositivi di controllo elettronici esterni) per diminuire la quantità di carburante pompato (compresso) quando si verifica un eccesso di carburante pompato (compresso), cioà ̈ quando la pressione del carburante nel canale 26 di mandata (quindi nel condotto 5 di alimentazione e nel canale 3 comune) supera il valore nominale e viceversa.

E’ importate osservare l’importanza del passaggio di carburante dalla camera 22 di comando al canale 14 di aspirazione quando il pistone 23 si sposta nella posizione attiva: senza tale passaggio di carburante la molla 24 non riuscirebbe mai a riportare il pistone 23 nella posizione passiva (se non con tempi estremamente lunghi) in quanto per farlo dovrebbe ridurre di volume il carburante presente nella camera 22 di comando (che non ha altro sfogo, in quanto non può chiaramente risalire lungo canale 27 di scarico che à ̈ chiuso all’altra estremità dalla valvola 28 limitatrice di pressione che à ̈ monodirezionale); invece grazie al passaggio di carburante dalla camera 22 di comando al canale 14 di aspirazione parte del carburante presente nella camera 22 di comando fuoriesce dalla camera 22 di comando permettendo al pistone 23 di portarsi nella posizione passiva (cioà ̈ “creando spazio†al movimento del pistone 23 verso la posizione passiva).

Infine, à ̈ importate osservare che la quantità di carburante che viene scaricata dalla valvola 28 limitatrice di pressione attraverso il canale 27 di scarico e viene utilizzata per l’attuazione idraulica dell’attuatore 21 idraulico del dispositivo 19 di regolazione à ̈ modesta e quindi il suo impatto complessivo sul rendimento energetico della pompa 4 di alta pressione à ̈ trascurabile (l’energia spesa per pompare tale carburante à ̈ sprecata, in quanto il carburante viene re-immesso nel condotto 14 di aspirazione).

La pompa 4 di alta pressione sopra descritta presenta numerosi vantaggi.

In primo luogo, il dispositivo 19 di regolazione comandato idraulicamente della pompa 4 di alta pressione à ̈ in grado di gestire in completa autonomia (cioà ̈ senza alcun tipo di intervento esterno di dispositivi di controllo elettronici) le aperture e le chiusure della valvola 14 di aspirazione in modo da pompare (comprimere) ad ogni ciclo di pompaggio solo la quantità di carburante effettivamente necessaria all’alimentazione del canale 3 comune. In questo modo viene evitato di pompare (comprimere) carburante in eccesso rispetto alle necessità di alimentazione del canale 3 comune permettendo alla pompa 4 di alta pressione di raggiungere un rendimento energetico sostanzialmente identico al rendimento energetico delle pompe di alta pressione con controllo elettronico della portata.

Inoltre, la pompa 4 di alta pressione sopra descritta à ̈ di semplice ed economica attuazione in quanto à ̈ facilmente ricavabile con poche e semplici modifiche da una analoga pompa di alta pressione standard con controllo elettronico della portata.

In seguito ai vantaggi sopra elencati, la pompa 4 di alta pressione à ̈ particolarmente adatta a venire utilizzata in un sistema di iniezione diretta di carburante di tipo common rail di basso costo che opera a pressione del carburante costante (quindi senza il sensore di pressione e senza il controllo elettronico della portata della pompa 4 di alta pressione).

Claims (8)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Pompa (4) carburante per un sistema di iniezione diretta provvisto di un canale (3) comune; la pompa (4) carburante comprende: almeno una camera (11) di pompaggio definita in un corpo (9) principale; un pistone (12) che à ̈ montato scorrevole all’interno della camera (11) di pompaggio per variare ciclicamente il volume della camera (11) di pompaggio; un canale (14) di aspirazione collegato alla camera (11) di pompaggio e regolato da una valvola (15) di aspirazione; un dispositivo (19) di regolazione che agisce sulla valvola (15) di aspirazione per mantenere la valvola (15) di aspirazione aperta durante una fase di pompaggio del pistone (12) e quindi consentire un flusso di carburante in uscita dalla camera (11) di pompaggio verso il canale (14) di aspirazione; un canale (16) di mandata collegato alla camera (11) di pompaggio e regolato da una valvola (17) di mandata; ed un canale (27) di scarico, il quale si origina dal canale (16) di mandata ed à ̈ regolato da una valvola (28) limitatrice di pressione tarata per aprirsi quando la pressione del carburante supera un valore nominale prefissato; la pompa (4) carburante à ̈ caratterizzata dal fatto che il dispositivo (19) di regolazione comprende un attuatore (21) idraulico che à ̈ collegato al canale (27) di scarico per venire pilotato dalla pressione del carburante presente nel canale (27) di scarico stesso.
2. 2) Pompa (4) carburante secondo la rivendicazione 1, in cui l’attuatore (21) idraulico pilota il dispositivo (19) di regolazione per mantenere la valvola (15) di aspirazione aperta durante una fase di pompaggio del pistone (12) quando la pressione del carburante nel canale (27) di scarico à ̈ superiore ad una soglia e per permettere la chiusura della valvola (15) di aspirazione durante una fase di pompaggio del pistone (12) quando la pressione del carburante nel canale (27) di scarico à ̈ inferiore alla soglia.
3. 3) Pompa (4) carburante secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l’attuatore (21) idraulico comprende: una camera (22) di comando che à ̈ in comunicazione con il canale (27) di scarico; un pistone (23) che à ̈ disposto scorrevole all’interno della camera (22) di comando; ed una molla (24) che spinge sul pistone (23).
4. 4) Pompa (4) carburante secondo la rivendicazione 3, in cui la camera (22) di comando sfocia nel canale (14) di aspirazione ed à ̈ separata dal canale (14) di aspirazione stesso dal pistone (23).
5. 5) Pompa (4) carburante secondo la rivendicazione 4, in cui: la camera (22) di comando ed il pistone (23) presentano una forma cilindrica; ed il diametro esterno del pistone (23) à ̈ più piccolo del diametro interno della camera (22) di comando per definire tra il pistone (23) e la camera (22) di comando un meato di passaggio anulare attraverso il quale può fluire il carburante dalla camera (22) di comando al canale (14) di aspirazione.
6. 6) Pompa (4) carburante secondo la rivendicazione 4, in cui il dispositivo (19) di regolazione à ̈ conformato come una valvola che si apre quando la pressione del carburante nella camera (22) di comando supera un valore prefissato ed il pistone (23) agisce come l’otturatore della valvola.
7. 7) Pompa (4) carburante secondo la rivendicazione 6, in cui una porzione della camera (22) di comando che si accoppia con il pistone (23) presenta una forma troncoconica.
8. 8) Pompa (4) carburante secondo una delle rivendicazioni da 3 a 7, in cui il dispositivo (19) di regolazione comprende una asta (20) di comando che agisce sulla valvola (15) di aspirazione ed à ̈ solidale al pistone 9) Pompa (4) carburante secondo la rivendicazione 8, in cui la valvola (15) di aspirazione comprende un disco (16) presentante una serie di fori (17) passanti attraverso i quali può fluire il carburante ed una lamina (18) deformabile che si appoggia ad una base del disco (16) chiudendo il passaggio attraverso i fori (17) ed à ̈ meccanicamente accoppiata all’asta (20) di comando; l’asta (20) di comando à ̈ mobile tra una posizione passiva, in cui permette alla lamina (18) di impegnare a tenuta di fluido il disco (16) per sigillare i fori (17), ed una posizione attiva, in cui non permette alla lamina (18) di impegnare a tenuta di fluido il disco (16) lasciando aperti i fori (17). 10) Pompa (4) carburante secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9 e comprendente: una camera (30) di raccolta, la quale à ̈ disposta al di sotto della camera (11) di pompaggio ed à ̈ attraversata da una porzione intermedia del pistone (12) che à ̈ conformata in modo tale da variare ciclicamente il volume della camera (30) di raccolta per effetto del proprio movimento alternativo; ed un canale (31) di collegamento, che collega la camera (30) di raccolta al canale (14) di aspirazione. 11) Pompa (1) carburante secondo la rivendicazione 10, in cui la porzione intermedia del pistone (12) che si trova all’interno della camera (30) di raccolta à ̈ conformata come la porzione superiore del pistone (12) che si trova all’interno della camera (11) di pompaggio in modo tale che quando il pistone (12) si sposta la variazione di volume che si verifica nella camera (30) di raccolta per effetto dello spostamento del pistone (12) à ̈ uguale e contraria alla variazione di volume che si verifica nella camera (11) di pompaggio per effetto dello spostamento del pistone (12).