ITMI20002394A1

ITMI20002394A1 - Gruppo formato da una valvola di iniezione del combustibile e da un modulo per iniettare acqua in un cilindro di un motore endotermico

Info

Publication number: ITMI20002394A1
Application number: IT2000MI002394A
Authority: IT
Inventors: Horst Harndorf; Marc Bareis; Manfred Ruoff
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2002-05-07
Also published as: DE19955344B4; FR2801076A1; FR2801076B1; IT1319317B1; JP2001173517A; DE19955344A1

Description

Descrizione

Stato della tecnica

L'invenzione riguarda un gruppo formato da una valvola di iniezione del combustibile e da un modulo per l'iniezione dell'acqua in un cilindro di un motore endotermico.

L'iniezione di acqua durante la fase di combustione, specialmente per motori Diesel ad iniezione diretta, serve a ridurre l'emissione di ossido di azoto del motore endotermico. Usualmente nei modelli motori Diesel ad iniezione diretta, che vengono fatti funzionare in modo da ottenere estrema povertà di fumo e particelle, aumenta come espressione di elevatissima qualità di combustione. E' possibile contrastare ciò iniettando una determinata quantità di acqua.

Con i criteri finora noti l'acqua da iniettare è stata immessa direttamente nella valvola di iniezione, cosicché si ottiene una iniezione di due fluidi, ossia l'iniezione di una miscela di combustibile ed acqua. Ciò però richiede che la valvola di iniezione debba essere progettata sull'elevato flusso, per evitare inconvenienti di durate di iniezione inammissibilmente lunghe due fasi di funzionamento a pieno carico. Da ciò risultano di nuovo conseguenze negative per la formazione della miscela in punti di funzionamento di basso carico, per i quali non è necessario iniettare acqua.

L'invenzione pertanto si pone il compito di consentire l'iniezione di acqua in un cilindro di un motore endotermico, senza che per determinate condizioni di funzionamento si abbiano effetti negativi sull'iniezione del combustibile.

Vantaggi dell'invenzione

Il gruppo con le caratteristiche della rivendicazione 1 presenta il vantaggio che è possibile un'iniezione dell'acqua in modo completamente indipendente dall'iniezione del combustibile. Il gruppo secondo l'invenzione nel concetto fondamentale si basa sulla separazione funzionale dell'iniezione del combustibile da un lato e dell'iniezione dell'acqua dall'altro lato. Per l'iniezione del combustibile si impiega una convenzionale valvola di iniezione del combustibile, che in nessun modo dovrà essere elaborata in relazione all'iniezione dell'acqua.

Pertanto sotto tutte le condizioni di funzionamento si ottiene una fornitura ottimale del combustibile da iniettare. Con questa separazione funzionale non possono verificarsi anche i rimanenti problemi noti da valvole di iniezione per un'iniezione a due fluidi. Così ad esempio vengono a mancare tutti i problemi combinati con L immissione della valvola dell'acqua da iniettare nella valvola di iniezione, ad esempio l'interruzione della pressione del sistema, che si presenta sulla valvola di iniezione, per il processo dell'immissione dell'acqua. Inoltre non è necessario scegliere sezioni trasversali sfavorevolmente grandi del foro di iniezione, necessario per fasi di funzionamento a pieno carico, che tuttavia in fasi a carico parziali portano ad inconvenienti. Non si hanno nemmeno condizioni critiche di lubrificazione/attrito misto sulla valvola di iniezione e si evitano indesiderati effetti di miscelazione di combustibile ed acqua. Infine si impedisce che un guasto dell'iniezione dell'acqua, ad esempio in seguito ad un serbatoio svuotato dell'acqua oppure in seguito ad un difetto alla pompa di mandata dell'acqua, si ripercuota sul dosaggio del combustibile. Il modulo a forma di anello per l'iniezione dell'acqua è disposto con poco ingombro attorno alla valvola di iniezione e consente un'immissione simmetrica dell'acqua nel cilindro. Poiché il modulo per l'immissione dell'acqua operi indipendentemente dalla valvola di iniezione del combustibile si ottiene un grande potenziale per la riduzione dell'emissione dell'ossido di azoto, poiché durante uno spiraglio di tempo flessibile, liberamente selezionabile, l'acqua può essere immessa nel cilindro. Infine il modulo di iniezione dell'acqua che circonda il corpo della valvola di iniezione può essere utilizzato per raffreddare il corpo.

Conformemente ad una forma di realizzazione preferita dell'invenzione nel corpo di supporto è previsto un canale di adduzione anulare per l'acqua da iniettare e inoltre un canale di distribuzione anulare, che viene alimentato dal canale di adduzione porta ai fori di iniezione, in una valvola di ritenuta impedente un riflusso dai fori di iniezione al canale di adduzione. La valvola di ritenuta formata preferibilmente da una membrana anulare, che può poggiare nel canale di distribuzione su una sede di tenuta anulare, minimizza il volume nocivo e riduce la formazione di bolle di vapore. Inoltre essa garantisce una desiderata pressione del sistema, ad esempio inferiore a 10 bar, nelle fasi di comando, ossia verso la fine dell'iniezione dell'acqua. La forza di richiamo preimpostata sulla membrana durante le fasi di alta pressione nel cilindro viene incrementata, il che aumenta aggiuntivamente l'effetto di tenuta nel sistema di iniezione dell'acqua.

Esecuzioni vantaggiose dell'invenzione risultano dalle sottorivendicazioni.

Disegni

L'invenzione viene descritta in seguito in base ad una forma di realizzazione preferita rappresentata nei disegni allegati. In particolare:

La figura 1 in una vista schematica parzialmente in sezione mostra un gruppo secondo 1'invenzione,

la figura 2 in scala ingrandita mostra il dettaglio II della figura 1, e

la figura 3 in scala ingrandita mostra il dettaglio III della figura 2.

Descrizione dell'esempio di realizzazione

Il gruppo secondo l'invenzione è formato da una valvola di iniezione 10 di combustibile disposta in una testa-cilindri 11 di un motore endotermeico . Nell'ambito dell'estremità anteriore della valvola di iniezione 10, è rivolta verso il cilindro del motore endotermico delimitato dalla testa-cilindri 11, è disposto un modulo anulare 12 per l'iniezione dell'acqua. Questo modulo racchiude l'estreità anteriore della valvola di iniezione 10 del combustibile ed è alloggiato in un alloggiamento anulare nella testa-cilindri 11 mediante vincolo geometrico e,oppure meccanico.

Il modulo 12 presenta un corpo di supporto, che è formato da un anello esterno 14 dotato di fori di iniezione 16 per l'acqua da iniettare, nonché un anello interno 18 suddividente l'interno dell'anello esterno, in modo che sono formati un canale di adduzione anulare 20 nonché un canale di distribuzione 22 pure anulare. Il canale di adduzione 20 tramite aperture di alimentazione 24, formate nella parete esterna dell'anello esterno 14, è collegato con una conduttura di alimentazione 26 per l'acqua da iniettare, ricavata dalla testa-cilindri 11. Nella conduttura di alimentazione 26 è prevista una valvola di ritenuta sferica 28, caricata da molla, immediatamente davanti al modulo per l'iniezione dell'acqua. Il canale di adduzione 20 ed il canale di distribuzione 22 sono collegati fra di loro mediante aperture di troppo pieno 30 ricavate nell'anello interno 18.

Sul lato del modulo non rivolto verso il cilindro è previsto un coperchio, che chiude l'anello esterno 14 sostenendo così l'anello interno 18. Per migliorare la chiusura a tenuta è disposto un anello di tenuta ad 0 34 fra il coperchio 32 e l'anello interno 18.

Fra l'anello esterno 14 e l'anello interno 18 è disposta una membrana anulare 36 formante una valvola di ritenuta che impedisce un riflusso dai fori di iniezione 16 al canale di adduzione 20. La membrana 36 in una sezione radiale possiede una sezione trasversale a forma di L, laddove una delle ali è fissata fra l'anello interno 18 e l'anello esterno 14. L'altra ala coopera con una serie di tenuta anulare 38 ricavata sull'anello interno 18. A riguardo la membrana è precaricata in modo da poggiare con una determinata precarica sulla sede di tenuta 38, cosicché è possibile un flusso dell'acqua da iniettare dal canale di distribuzione 22 nei fori di iniezione 16, soltanto aldisopra di una determinata pressione del sistema, preferibilmente dell'ordine di grandezza di 10 bar.

Con il modulo descritto in maniera semplice è possibile iniettare acqua nel cilindro di un motore endotermico, in quanto viene adeguatamente comandata la pressione del sistema sul lato di afflusso. E' possibile ottenere risultati particolarmente vantaggiosi quando i fori di iniezione 16 del modulo sono orientati con i fori di iniezione della valvola di iniezione 10 del combustibile, in modo che si incrociano i percorsi di iniezione da essi preassegnati {vedere fig. 2).

Conformemente ad un ulteriore sviluppo non rappresentato il modulo può essere realizzato con un materiale composito ceramico a base di nitruro di silicio. A riguardo è vantaggioso il fatto che già nel processo di sinterazione è possibile realizzare minime geometrie del foro di iniezione. In tal caso non sarebbe più necessario prevedere una valvola di ritenuta all'interno del modulo; sarebbe sufficiente la valvola di ritenuta 28 nella conduttura di alimentazione 26.

Claims

Rivendicazioni 1.-Gruppo formato da una valvola di iniezione del combustibile (10) da un modulo (12) per l'iniezione dell'acqua in un cilindro di un motore endotermico, laddove il modulo presenta un corpo di supporto anulare (14,18) dotato di fori di iniezione (16), laddove inoltre il modulo anulare circonda la valvola di iniezione del combustibile. 2.-Gruppo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che nel corpo di supporto è previsto un canale di adduzione anulare (20) per l'acqua da iniettare, nonché un canale di distribuzione anulare (22) che viene alimentato dal canale di adduzione e porta ai fori di iniezione (16), nonché al fatto che è prevista una valvola di ritenuta (36,38) impedente un riflusso dai fori di iniezione al canale di adduzione. 3.-Gruppo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la valvola di ritenuta è formata di una membrana anulare (36), che nel canale di distribuzione può poggiare su una sede di tenuta (38) di forma anulare. 4.-Gruppo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il corpo di supporto presenta un anello esterno (14) dotato dei fori di iniezione, nonché un anello interno (18) dotato della sede di tenuta, nonché dal fatto che la membrana è fissata fra l'anello interno (18) e l'anello esterno (14). 5.-Gruppo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che è previsto un coperchio (32) chiudente il corpo di supporto . 6.-Gruppo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i fori di iniezione della valvola di iniezione del combustibile e i fori di iniezione del modulo sono orientati in modo che si incrociano i percorsi di iniezione da essi preassegnati. 7.-Gruppo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che esso è alloggiato con vincolo meccanico in una testacilindri (11). 8.-Gruppo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che esso è alloggiato con vincolo geometrico in una testacilindri (11). 9.-Gruppo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che è prevista una conduttura di alimentazione (26) per il modulo, nonché dal fatto che nella conduttura di alimentazione è disposta una valvola di ritenuta (28). 10.-Gruppo secondo la rivendicazione 10 , caratterizzato dal fatto che la valvola di ritenuta (28) presenta una sfera valvolare caricata da molla.