ITMI20010313A1

ITMI20010313A1 - Valvola di iniezione del carburante per moroti a combustione interna

Info

Publication number: ITMI20010313A1
Application number: IT2001MI000313A
Authority: IT
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2002-08-16
Also published as: JP2001234832A; US6568606B2; FR2805570A1; US20010020648A1; DE10008554A1

Description

Descrizione

Stato dell'arte

L'invenzione prende le mosse da una valvola di iniezione del carburante che corrisponde alla definizione tipologica di cui alla rivendicazione 1. In una tale valvola di iniezione del carburante, nota dal documento PCT 96/02378, in un corpo valvolare è praticato un foro centrale, nel quale è disposto un organo valvolare sotto forma di stantuffo, traslabile longitudinalmente. In corrispondenza dell'estremità lato-camera di combustione dell'organo valvolare è ricavata una superficie di tenuta della valvola, con la quale interagisce l'organo valvolare, con una sede valvolare ricavata all'estremità lato-camera di combustione del foro centrale, al fine di pilotare quantomeno un'apertura di iniezione. Il corpo valvolare è bloccato tramite un dispositivo sotto forma di un dado di serraggio, in senso assiale, contro un corpo di fissaggio della valvola.

Tramite una rastremazione dell'organo valvolare in direzione della camera di combustione, sull 'organo valvolare è ricavato uno spallamento di compressione, il quale è disposto in una camera di compressione che è ricavata nel corpo valvolare e che, attraverso un canale di afflusso che si estende nel corpo valvolare e nel corpo di fissaggio della valvola, può essere riempita con carburante. Il canale di afflusso passa attraverso la superficie di appoggio tra corpo di fissaggio della valvola e corpo valvolare e viene ermetizzato ad opera della forza di serraggio del dado di serraggio. Al fine di conseguire una sufficiente pressione di serraggio nella zona del passaggio del canale di afflusso e perciò garantire una sicura ermetizzazione, le superfici frontali devono essere rettificate in piano con precisione elevata, ciò che è assai oneroso e pertanto economicamente penalizzante.

Per aumentare l'ermeticità è necessario un aumento della pressione di serraggio del corpo valvolare contro il corpo di fissaggio della valvola. Ciò è tuttavia auspicabile solo nella zona del punto di raccordo del canale di afflusso, dato che, in presenza di un'azione dinamica eccessivamente grande del dado di serraggio sul corpo valvolare, si può pervenire ad una deformazione del corpo valvolare, ciò che si ripercuote sfavorevolmente sulla guida dell'organo valvolare nel foro del corpo valvolare. Un locale aumento della forza di serraggio nella zona del punto di raccordo del canale di afflusso non è possibile con la costruzione fino ad ora nota.

Vantaggi dell'invenzione

La valvola di iniezione del carburante conforme all'invenzione, avente le caratteristiche che caratterizzano la rivendicazione 1, possiede al contrario il vantaggio che la pressione idraulica del carburante nel canale di afflusso viene utilizzata allo scopo di aumentare la pressione di serraggio delle superfici di appoggio di due parti del corpo valvolare, nella zona circostante il punto di passaggio del canale di afflusso. Per effetto di un allargamento radiale del canale di afflusso in prossimità della superficie di appoggio delle parti del corpo valvolare si consegue, attraverso la forza idraulica del carburante che si trova nel canale di afflusso, un ampliamento dell'allargamento radiale nella direzione assiale del canale di afflusso. Se le parti del corpo valvolare sono a titolo di esempio il corpo valvolare ed il corpo di fissaggio della valvola, allora il lato frontale, rivolto verso il corpo valvolare, dell'allargamento radiale ricavato nel corpo di fissaggio della valvola viene spinto in direzione del corpo valvolare. Aumenta in seguito a ciò la pressione di serraggio tra corpo valvolare e corpo di fissaggio della valvola, in corrispondenza della loro superficie di appoggio, nella zona del passaggio del canale di afflusso e si conseguono una migliore ermetizzazione del canale di afflusso e requisiti inferiori riguardo alla qualità delle superfici di appoggio. In proposito può essere previsto realizzare un tale allargamento radiale nel canale di afflusso in entrambe le parti, poggianti l'una contro l'altra, del corpo valvolare oppure solo in una delle due parti del corpo valvolare.

In una vantaggiosa configurazione dell'oggetto dell'invenzione l'allargamento radiale è realizzato sotto forma di una scanalatura anulare, circonferenziale, in corrispondenza della superficie parietale interna del canale di afflusso. Ciò consente una fabbricazione semplice ed economicamente favorevole e provvede, per effetto della configurazione con simmetria di rotazione dell'allargamento radiale, ad una pressione di serraggio uniforme nella zona del passaggio del canale di afflusso attraverso la superficie di contatto delle parti del corpo valvolare. Gli spigoli di raccordo tra canale di afflusso ed allargamento radiale sono vantaggiosamente realizzati arrotondati, cosicché in corrispondenza dì questi punti non possa formarsi alcuna vorticazione nel flusso del carburante attraverso il canale di afflusso.

Altri vantaggi ed altre vantaggiose configurazioni dell'oggetto dell'invenzione sono desumibili dalla descrizione, dal disegno e dalle rivendicazioni .

Disegno

Nel disegno è rappresentato un esempio di realizzazione di una valvola di iniezione del carburante conforme all'invenzione. Nella figura 1 è fatta vedere una sezione longitudinale attraverso una valvola di iniezione del carburante conforme all'invenzione, la figura 2 fa vedere un ingrandimento della zona di passaggio del canale di afflusso attraverso la superficie di contatto delle due parti del corpo valvolare, e la figura 3 fa vedere un ulteriore ingrandimento del particolare fatto vedere nella figura 2, nella zona degli allargamenti radiali.

Descrizione dell'esempio di realizzazione

Nella figura 1 è fatta vedere una sezione longitudinale attraverso una valvola di iniezione del carburante del genere che trova applicazione nei sistemi tipo Common-Rail. Una parte del corpo della valvola realizzata sotto forma di corpo valvolare 3 è bloccata, per mezzo di un dispositivo realizzato sotto forma di dado di serraggio 4, assialmente contro una seconda parte del corpo della valvola, realizzata sotto forma di corpo 1 di fissaggio della valvola. Nel corpo valvolare 3 è praticato un foro 7, in corrispondenza della cui estremità rivolta verso la camera di combustione è quantomeno realizzata un'apertura di iniezione 16, attraverso la quale carburante può essere iniettato direttamente nella camera di combustione di un motore a combustione interna. Nel foro 7 è disposto un organo valvolare 5 a forma di stantuffo, il quale è guidato in un segmento, opposto rispetto alla camera di combustione, nel foro 7 e si rastrema in direzione della camera di combustione dando luogo ad uno spallamento di compressione 11. All'estremità lato-camera di combustione, sull'organo valvolare 5 è ricavata una superficie di tenuta 12 della valvola, la quale interagisce con una sede valvolare 14, ricavata in corrispondenza dell'estremità latocamera di combustione del foro 7, al fine di pilotare la quantomeno singola apertura di iniezione 16 .

Lo spallamento di compressione 11 è disposto in una camera di compressione 10, la quale abbraccia l'organo valvolare 7 che, in direzione della sede valvolare 14, prosegue in un canale anulare ed arriva fino alla sede valvolare 14. Attraverso un canale di afflusso 8, realizzato nel corpo valvolare 3 e nel corpo 1 di fissaggio della valvola, la camera di compressione 10 può essere riempita con carburante che da una connessione 20 del carburante, posizionata lateralmente sul corpo 1 di fissaggio della valvola, si estende in sostanza parallelamente all'asse longitudinale del corpo 1 di fissaggio della valvola ed attraverso il corpo valvolare 3, fino ad intersecare qui la camera di compressione 10 lateralmente. La connessione 20 del carburante è collegata, attraverso una tubazione per alta pressione 52, con una camera ad alta pressione 50 del carburante, cui carburante viene addotto a partire da un serbatoio del carburante 60 per mezzo di una pompa ad alta pressione 56, attraverso una tubazione di afflusso 54. Un predeterminato livello di pressione del carburante viene mantenuto in questa camera ad alta pressione 50 del carburante e quindi anche nel canale di afflusso 8 della valvola di iniezione del carburante. Durante l'intero funzionamento della valvola di iniezione del carburante nel canale di afflusso 8 regna una pressione elevata del carburante, cosicché una buona ermetizzazione in corrispondenza della superficie di contatto tra corpo valvolare 3 e corpo 1 di fissaggio della valvola è importante per un funzionamento ineccepibile della valvola di iniezione del carburante.

Nel corpo valvolare 1 è praticato un foro di guida 13, nel quale una spina di compressione 6 è disposta in modo assialmente mobile. La spina di compressione 6, con il proprio lato frontale rivolto verso la camera di combustione, va a poggiare contro l'organo valvolare 5 e con la propria superficie frontale 28, opposta rispetto alla camera di combustione, delimita una camera di pilotaggio 26. Attraverso uno strozzamento di afflusso 22 la camera di pilotaggio 26 è collegata con il canale di afflusso 8 e può essere scaricata attraverso una strozzatura di deflusso 24, che può essere aperta e chiusa per mezzo di una valvola a solenoide 30. Attraverso il deflusso e l'afflusso, così regolabili, del carburante possono essere pilotate la pressione del carburante nella camera di pilotaggio 26 e perciò la forza esercitata sulla superficie frontale 28, opposta rispetto alla camera di combustione, della spina di compressione 6.

La modalità di funzionamento della valvola di iniezione del carburante è la seguente: nel canale di afflusso 8 regna, quando la valvola di iniezione del carburante è chiusa, la stessa pressione del carburante che si ha nella camera ad alta pressione 50 del carburante e perciò anche nella camera di compressione 10. Dato che la valvola a solenoide 30 è chiusa inizialmente, il carburante nella camera di pilotaggio 26 non può defluire attraverso la strozzatura di deflusso 24, cosicché l'alta pressione del carburante nella camera di pilotaggio 26 corrisponde alla pressione nel canale di afflusso 8. Si consegue in seguito a ciò, nella direzione assiale del corpo 1 di fissaggio della valvola, una forza idraulica sulla superficie frontale 28, opposta rispetto alla camera di combustione e delimitante la camera di pilotaggio 26, della spina di compressione 6, cosicché l'organo valvolare 5 viene spinto attraverso la spina di compressione 6, assieme alla superficie di tenuta 12 della valvola, contro la sede valvolare 14. Per effetto della pressione del carburante nella camera di compressione 10 si consegue anche una forza idraulica sullo spallamento di compressione 11, che si oppone alla forza di chiusura della spina di compressione 6. Dato che la superficie frontale 28, opposta rispetto alla camera di combustione, della spina di compressione 6 presenta una superficie, agente nel senso assiale, più grande di quella dello sballamento di compressione 11, la forza idraulica, agente in direzione della camera di combustione, sull'organo valvolare 5 prevale, cosicché questo rimane nella posizione di chiusura. All'inizio dell'operazione di iniezione la valvola a solenoide 30 apre la strozzatura di deflusso 24 della camera di pilotaggio 26, cosicché il carburante può defluire dalla camera di pilotaggio 26. Dato che la strozzatura di deflusso 24 possiede una resistenza fluidodinamica inferiore a quella della strozzatura di afflusso 22, la pressione del carburante nella camera di pilotaggio 26 diminuisce. Si riduce in seguito a ciò anche la forza idraulica sulla superficie frontale 28, opposta rispetto alla camera di combustione, della spina di compressione 6, fino a che la forza diventa minore rispetto alla forza idraulica sullo spallamento di compressione 11. Per effetto della forza idraulica sullo spallamento di compressione il l'organo valvolare 5 si allontana dalla camera di combustione ed unitamente alla superficie di tenuta 12 della valvola si solleva dalla sede valvolare 14. In seguito a ciò, dalla camera di combustione viene allontanata anche la spina di compressione 6 fino a che questa, con la superficie frontale 28, va a poggiare contro l'estremità, opposta rispetto alla camera di combustione, del foro di guida 13 e limita il movimento, sotto forma di corsa di apertura, dell'organo valvolare 5. Per effetto del sollevamento della superficie di tenuta 12 della valvola la quantomeno singola apertura di iniezione 16 viene collegata con la camera di compressione 10 e carburante viene iniettato nella camera di combustione attraverso l'apertura di iniezione 16. Al riguardo, durante l'operazione di iniezione, dalla camera ad alta pressione 50 del carburante, tramite la tubazione per alta pressione 52, carburante continua ad affluire nella camera di compressione 10, attraverso il canale di afflusso 8, cosicché la pressione del carburante nella camera di compressione 10 rimane su un livello elevato. Alla fine dell'operazione di iniezione viene dato inizio per il fatto che la valvola a solenoide 30 chiude la strozzatura di deflusso 24. Carburante può in seguito a ciò affluire nella camera di pilotaggio 26, attraverso la strozzatura di afflusso 22, fino a che la pressione del carburante nella camera di pilotaggio 26 è salita alla pressione che si ha nel canale di afflusso 8. Per effetto della pressione idraulica sulla superficie frontale 28, opposta rispetto alla camera di combustione, della spina di compressione 6, che ora di nuovo prevale sulla forza idraulica sullo spallamento di compressione 11, la spina di compressione 6 viene spostata in direzione della camera di combustione e spinge pertanto anche l'organo valvolare 5, unitamente alla superficie di tenuta 12 della valvola, contro la sede valvolare 14, chiudendo così di nuovo la quantomeno singola apertura di iniezione 16.

Nella figura 2 è rappresentato un ingrandimento della valvola di iniezione del carburante, nella zona del passaggio del canale di afflusso 8 attraverso la superficie di contatto del corpo 1 di fissaggio della valvola e del corpo valvolare 3. In prossimità della superficie di appoggio 101 del corpo 1 di fissaggio della valvola, però ad una certa distanza da questa, un allargamento radiale 40 è ricavato nel canale di afflusso 8 e parimenti nel segmento, estendentesi nel corpo valvolare 3, del canale di afflusso 8, in prossimità della superficie di appoggio 103 del corpo valvolare 3. Per effetto della pressione nel canale di afflusso 8, sulla superficie parietale dell'allargamento radiale 40 agiscono componenti dinamiche tanto in direzione radiale, come anche in direzione assiale, relativamente all'asse longitudinale del canale di afflusso 8. Le forze che agiscono in direzione radiale si annullano reciprocamente a motivo della simmetria e portano se mai ad un leggero ampliamento radiale, tecnicamente insignificante, dell'allargamento radiale 40. Le forze che agiscono nella direzione assiale del canale di afflusso 8 provocano invece un ampliamento dell'allargamento radiale 40 nella direzione assiale. Nel caso dell'allargamento radiale 40, ricavato nel corpo 1 di fissaggio della valvola, lo spallamento di compressione 140 rivolto verso il corpo valvolare 3 viene spinto in direzione del corpo valvolare. La stessa cosa avviene nel corpo valvolare 3, nell'allargamento radiale 40 in esso ricavato, con lo spallamento di compressione 140 che qui è rivolto verso il corpo 1 di fissaggio della valvola. La superficie frontale 101 del corpo 1 di fissaggio della valvola e la superficie frontale 103 del corpo valvolare 3 vengono in seguito a ciò pressate l'una contro l'altra, nella zona del passaggio del canale di afflusso 8, per cui si consegue una sicura ermetizzazione del canale di afflusso 8 in corrispondenza del punto di passaggio. Per effetto di questo incremento idraulico della pressione di compressione tra corpo 1 di fissaggio della valvola e corpo valvolare 3 può essere ridotta la forza del dado di serraggio 4, ciò che provoca una minore deformazione dell'intera valvola di iniezione del carburante. I raccordi 42 tra il canale di afflusso 8 e l'allargamento radiale 40 sono vantaggiosamente realizzati arrotondati. Si conseguono in seguito a ciò minori vorticazioni rispetto ad un raccordo a spigoli vivi ed il carburante può senza ostacoli fluire, passando attraverso gli allargamenti radiali .

In alternativa alla valvola di iniezione del carburante fatta vedere nella figura 1, può anche essere previsto che il corpo valvolare 3 sia bloccato in senso assiale contro il corpo 1 di fissaggio della valvola, con interposizione di un disco intermedio. L'allargamento radiale di cui all'invenzione può in questo caso essere realizzato in corrispondenza di ciascun passaggio del canale di afflusso 8 attraverso una superficie di appoggio tra due parti del corpo della valvola. Previsto può anche essere che il corpo 1 di fissaggio della valvola sia costituito da svariate parti del corpo della valvola, per cui l'allargamento radiale di cui all'invenzione può essere realizzato anche in corrispondenza dei punti di passaggio del canale di afflusso 8 di queste parti del corpo della valvola.

Previsto può essere anche di realizzare l'allargamento radiale di cui all'invenzione nel canale di afflusso 8 di valvole di iniezione del carburante che non vengono connesse ad una camera ad alta pressione del carburante con livello di pressione predeterminato. Anche quando l'operazione di iniezione viene pilotata attraverso il livello della pressione nel canale di afflusso 8, quindi quando la pressione nel canale di afflusso 8 non è costante durante l'operazione di iniezione, per effetto del corrispondente allargamento radiale 40 sì consegue una forza di serraggio maggiorata nella zona dei punti di raccordo del canale di afflusso 8.

Possibile è anche realizzare l'allargamento radiale 40 di cui all'invenzione solo in una parte del corpo della valvola. Anche in questo caso si perviene ad un incremento della forza di serraggio nella zona circostante il passaggio del canale di afflusso 8 attraverso la superficie di appoggio delle due parti del corpo della valvola. Questa esecuzione è a titolo di esempio ragionevole quando una parte del corpo della valvola, per esempio un disco intermedio disposto tra corpo valvolare 3 e corpo di fissaggio 1 della valvola, dovesse essere troppo sottile per potervi qui realizzare l'allargamento radiale 40 di cui all'invenzione.

L'estensione radiale massima dell'allargamento radiale 40 ammonta vantaggiosamente a 1,5 fino a 2,5 volte il diametro del canale di afflusso 8, di preferenza a circa 2 volte. La distanza assiale dell'allargamento radiale 40 rispetto alla superficie frontale 101, rispettivamente alla superficie frontale 103 dovrà in proposito ammontare a meno di 2 mm al fine di conseguire una forza di serraggio assiale sufficientemente grande.

Claims

Rivendicazioni 1.- Valvola di iniezione del carburante per motori a combustione interna, comprendente quantomeno due parti (1; 3) del corpo della valvola, che con rispettivamente una superficie di appoggio (101; 103) poggiano in corrispondenza di un'altra parte (1; 3) del corpo della valvola ed attraverso un dispositivo (4) vengono pressate l'una contro l'altra, e nelle quali parti (1; 3) del corpo della valvola è realizzato un canale di afflusso (8), il quale passa attraverso le superfici di appoggio (101; 103) da una parte (1) del corpo della valvola nella parte (3) del corpo della valvola che poggia su di essa, laddove le superfici di appoggio (101; 103) della parti (1; 3) del corpo della valvola poggiano l'una contro l'altra in una zona circostante il passaggio del canale di afflusso (8) e formano così in questa zona una superficie di tenuta, caratterizzata dal fatto che in almeno un punto nel canale di afflusso (8) di quantomeno una parte (1; 3) del corpo della valvola, ad una certa distanza rispetto alla superficie di appoggio (101; 103) di questa parte (1; 3) del corpo della valvola, è realizzato un allargamento radiale (40). 2.- Valvola di iniezione del carburante secondo la rivendicazione l, caratterizzata dal fatto che il quantomeno singolo allargamento radiale (40) nel canale di afflusso (8) è realizzato in prossimità della superficie di appoggio (101; 103) della parte (1; 3) del corpo della valvola. 3.- Valvola di iniezione del carburante secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzata dal fatto che la distanza del quantomeno singolo allargamento radiale (40) dalla superficie di appoggio (101; 103) della parte (1; 3) del corpo della valvola è minore di 2 mm. 4.- Valvola di iniezione del carburante secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzata dal fatto che l'allargamento radiale (40) è realizzato nel canale di afflusso (8) sotto forma di scanalatura anulare, circonferenziale. 5.- Valvola di iniezione del carburante secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che l'allargamento radiale (40), realizzato sotto forma di scanalatura anulare, presenta una sezione trasversale arrotondata. 6.- Valvola di iniezione del carburante secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzata dal fatto che.1'allargamento radiale (40) presenta un diametro massimo che corrisponde a 1,5 fino a 2,5 volte il diametro del canale di afflusso (8), di preferenza a circa 2 volte.