ITMI20010416A1

ITMI20010416A1 - Pompa atta all'alimentazione di un sistema di iniezione del carburante e di un sistema idraulico di gestione delle valvole per motori a comb

Info

Publication number: ITMI20010416A1
Application number: IT2001MI000416A
Authority: IT
Inventors: Georg Mallebrein; Hermann Gaessler; Udo Diehl; Karsten Mischker; Juergen Schiemann; Christian Grosse; Volker Beuche; Stefan Reimer; Rainer Walter; Bernd Rosenau
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2001-03-01
Publication date: 2002-09-01
Also published as: JP2001263197A; US20010022171A1; DE10010945B4; FR2805857A1; FR2805857B1; DE10010945A1; US6497216B2

Description

Descrizione

Stato dell'arte

L'invenzione prende le mosse da una pompa atta all'alimentazione di un sistema di iniezione del carburante e di un sistema idraulico di gestione delle valvole per motori a combustione interna, comprendente un primo lato a bassa pressione, un primo lato ad alta pressione e mezzi atti a trasportare carburante dal lato a bassa pressione al lato ad alta pressione.

Tali pompe sono note, nelle più diverse forme di realizzazione, in qualità di pompe di iniezione del carburante per motori a combustione interna. Esse sono collegate con il serbatoio del carburante sul loro lato a bassa pressione ed alimentano, con il loro lato ad alta pressione, per esempio nel polmone ad alta pressione del carburante di un sistema di iniezione del carburante del tipo Common Rail, oppure negli ugelli di iniezione del motore a combustione interna. Noti sono anche sistemi di iniezione del carburante, nei quali un moltiplicatore di pressione è disposto tra la pompa di iniezione e l'iniettore, oppure l'ugello di iniezione .

Nel contesto di requisiti sempre crescenti riguardo ai valori limite dei gas di scarico ed al consumo di carburante dei motori a combustione interna, un approccio che promette successo, mirante al conseguimento di questi requisiti in parte contrastanti, consiste nel fatto di gestire idraulicamente, di preferenza elettroidraulicamente le valvole.

Alla base dell'invenzione sta il compito di predisporre una pompa, la quale provveda tanto all'alimentazione con carburante di un sistema di iniezione del carburante, come anche ad una gestione idraulica delle valvole con un liquido idraulico, in appresso definito fluido.

Questo compito viene risolto secondo l'invenzione per effetto di una pompa atta all'alimentazione di un sistema di iniezione del carburante e di un sistema idraulico di gestione delle valvole per motori a combustione interna, comprendente un primo lato a bassa pressione, un primo lato ad alta pressione e mezzi per alimentare carburante dal primo lato a bassa pressione al primo lato ad alta pressione, laddove sono presenti un secondo lato a bassa pressione, un secondo lato ad alta pressione e mezzi atti a trasportare un fluido dal secondo lato a bassa pressione al secondo lato ad alta pressione.

Vantaggi dell'invenzione

Questa pompa conforme all'invenzione presenta il vantaggio che si può fare a meno di una seconda pompa per l'alimentazione di un sistema idraulico di gestione delle valvole. Ne conseguono considerevoli risparmi sui costi, l'ingombro necessario viene ridotto, viene semplificata 1'ermetizzazione nei confronti dell'ambiente circostante ed infine viene migliorato il rendimento del motore a combustione interna, dato che deve essere azionata solo una pompa. Per effetto della presenza di mezzi atti al trasporto del carburante verso un primo lato ad alta pressione e di mezzi atti al trasporto di un fluido verso un secondo lato ad alta pressione è parimenti possibile prevedere livelli di pressione differenti per l'alimentazione del sistema di iniezione del carburante e del sistema idraulico di gestione delle valvole. Grazie all'utilizzo di uno speciale fluido, armonizzato alle esigenze del sistema idraulico di gestione delle valvole, può essere ulteriormente migliorato il comportamento di funzionamento di questo.

Varianti dell'invenzione prevedono che i mezzi che servono al trasporto del carburante dal primo lato a bassa pressione verso il primo lato ad alta pressione ed i mezzi che servono al trasporto di un fluido dal secondo lato a bassa pressione verso il secondo lato ad alta pressione presentino almeno un elemento di pompaggio, cosicché i vantaggi degli elementi di pompaggio, noti dallo stato dell'arte, delle pompe di iniezione del carburante possano essere resi sfruttabili anche per la pompa di cui all'invenzione .

Nel caso di un'altra configurazione dell'invenzione è previsto che la pompa presenti un albero motore azionante quantomeno indirettamente i mezzi che servono per trasportare il carburante ed i mezzi che servono per trasportare un fluido, cosicché l'accoppiamento della pompa con il motore a combustione interna abbia luogo in maniera semplice ed affidabile.

Nel caso di un'altra configurazione dell'invenzione, i mezzi che servono per trasportare il carburante e/oppure i mezzi che servono per trasportare un fluido sono disposti radialmente rispetto all'asse longitudinale dell'albero di azionamento, cosicché i vantaggi della disposizione radiale, nota dallo stato dell'arte, dei mezzi che servono per trasportare il carburante possano anche trasferirsi alla pompa di cui all'invenzione. Specialmente quando l'albero di azionamento è un albero ad eccentrici, si può fare a meno di un rinvio del movimento del oppure degli eccentrici dell'albero di azionamento.

Nel caso di un'altra variante dell'invenzione è previsto che i mezzi che servono per trasportare il carburante ed i mezzi che servono per trasportare un fluido presentino quantomeno rispettivamente due elementi di pompaggio disposti radialmente rispetto all'asse longitudinale dell'albero di azionamento e giacenti l'uno di fronte all'altro, cosicché l'albero di azionamento è privo di forze che si impegnano trasversalmente rispetto all'asse longitudinale dello stesso. Viene in seguito a ciò evitata la sollecitazione a flessione dell'albero di azionamento e le forze sui supporti vengono corrispondentemente ridotte.

Ad ulteriore integrazione dell'invenzione, l'elemento oppure gli elementi di pompaggio, disposti radialmente rispetto all'asse longitudinale dell'albero di azionamento e giacenti l'uno di fronte all'altro, dei mezzi che servono per trasportare il carburante e dei mezzi che servono per trasportare un fluido, sono disposti in modo uniformemente distribuito sulla circonferenza dell'albero di azionamento, cosicché viene resa uniforme la coppia che dal motore a combustione interna deve essere trasmessa all'albero di azionamento della pompa, e pertanto viene anche ridotta la sollecitazione a torsione dell'albero di azionamento .

Ad ulteriore integrazione dell'invenzione, i mezzi che servono per trasportare il carburante ed i mezzi che servono per trasportare un fluido sono disposti ad una certa distanza reciproca nella direzione dell'asse longitudinale dell'albero di azionamento, cosicché può essere previsto un numero maggiore di elementi di pompaggio, ciò che può essere significativo specialmente nei motori a combustione interna a quattro cilindri. Oltre a ciò, la separazione spaziale dei mezzi che servono per trasportare il carburante e dei mezzi che servono per trasportare un fluido dà luogo a semplificazioni nel collegamento idraulico tra il primo ed il secondo lato a bassa pressione ed il primo ed il secondo lato ad alta pressione.

Altre configurazioni dell'invenzione prevedono che la pompa sia una pompa a pistoni radiali oppure una pompa in serie, cosicché i vantaggi, noti dallo stato dell'arte, di queste tipologie di pompa possono valere anche nel caso della pompa conforme all 'invenzione.

Ad ulteriore integrazione dell'invenzione è previsto che la regolazione della portata dei mezzi che servono per trasportare il carburante e/oppure dei mezzi che servono per trasportare un fluido abbia luogo attraverso una strozzatura di aspirazione sul primo lato a bassa pressione oppure sul secondo lato a bassa pressione, cosicché la pompa conforme all'invenzione lavori con buon rendimento anche nell'intervallo di carico parziale.

Nel caso di un'altra variante dell'invenzione è previsto che la regolazione della portata dei mezzi che servono per trasportare il carburante e/oppure dei mezzi che servono per trasportare un fluido abbia luogo attraverso una valvola di ricircolazione sul primo lato ad alta pressione oppure sul secondo lato ad alta pressione, cosicché sia in maniera semplice realizzabile un'efficace regolazione della portata.

Ad ulteriore integrazione dell'invenzione, 1 mezzi che servono per trasportare un fluido trasportano carburante, cosicché viene ridotto il numero di fluidi di esercizio ed oltre a ciò trafilamenti interni, tra i mezzi che servono per trasportare il carburante ed i mezzi che servono per trasportare un fluido, non pregiudicano oppure pregiudicano solo in modo trascurabile il funzionamento del motore a combustione interna.

Ad ulteriore integrazione è previsto che il primo lato a bassa pressione ed il secondo lato a bassa pressione abbiano la stessa alimentazione con carburante, cosicché sia necessaria solo una pompa a bassa pressione, anteposta alla pompa conforme all'invenzione, e venga ridotto l'onere costruttivo.

Nel caso di altre configurazioni dell'invenzione, il primo lato ad alta pressione è in collegamento idraulico con un polmone ad alta pressione del carburante, oppure con un ugello di iniezione, ed il secondo lato ad alta pressione è in collegamento idraulico con un sistema idraulico di gestione delle valvole, preferibilmente con un sistema elettroidraulico di gestione delle valvole, cosicché con la pompa conforme all'invenzione sia integrabile in un motore a combustione interna comprendente un sistema di iniezione del carburante ed un sistema idraulico di gestione delle valvole. Altri vantaggi ed altre vantaggiose configurazioni dell'invenzione sono desumibili dal disegno, dalla descrizione delle figure e dalle rivendicazioni che seguono.

Disegno

Fanno vedere:

figura 1: una rappresentazione schematica di una prima forma di realizzazione di una pompa conforme all'invenzione ;

figura 2: una rappresentazione schematica di una seconda forma di realizzazione di una pompa conforme all'invenzione, con disposizione radiale degli elementi di pompaggio,· e

la figura 3: una rappresentazione schematica di un terzo esempio di realizzazione di una pompa conforme all'invenzione, in modalità costruttiva in serie. Descrizione degli esempi di realizzazione

Nella figura 1 è rappresentato un primo esempio di realizzazione di una pompa 1 conforme all'invenzione. La pompa 1 presenta due coppie di elementi di pompaggio 3 e 5. Gli elementi di pompaggio 3 trasportano carburante, partendo da un serbatoio del carburante 7 e passando per una strozzatura di aspirazione 9 pilotabile, in un sistema di alimentazione del carburante (KVS), non rappresentato, del motore a combustione interna, parimenti non rappresentato. Gli elementi di pompaggio 3 e/oppure 5 possono essere elementi di pompaggio noti dallo stato dell'arte, con pistoni di pompaggio .

Un primo lato a bassa pressione 11 degli elementi di pompaggio 3 è collegato idraulicamente con il serbatoio del carburante 7. Un primo lato ad alta pressione 13 degli elementi di pompaggio 3 è collegato idraulicamente con il sistema di alimentazione del carburante non rappresentato. Sul primo lato ad alta pressione 13 si ha la pressione PKVS. Tra la pompa 1 ed il non rappresentato sistema di alimentazione del carburante è disposta una prima valvola di ritegno 15, la quale impedisce il riflusso verso la pompa 1 dal sistema di alimentazione del carburante.

Gli elementi di pompaggio 3 vengono azionati tramite una doppia camma 17 di un albero di azionamento 19 della pompa 1. Nella posizione rappresentata della doppia camma 17 gli elementi di pompaggio 3 sono all'inizio della loro corsa di trasporto. Non appena l'albero di azionamento 19 gira la doppia camma 17 sposta verso l'esterno i pistoni 21 dell'elemento di pompaggio 3 e trasporta perciò carburante verso il primo lato ad alta pressione 13. Il presupposto al riguardo è tuttavia il fatto che venga evitato un riflusso del carburante dagli elementi di pompaggio 3 nel serbatoio del carburante 7. Ciò può aver luogo per effetto di una non rappresentata valvola di ritegno, oppure per effetto della strozzatura di aspirazione 9 pilotabile, la quale viene chiusa quando si desidera un trasporto del carburante attraverso gli elementi di pompaggio 3. La necessaria portata degli elementi di pompaggio dipende dal numero di giri, dal livello di pressione richiesto nel sistema di alimentazione del carburante e dal consumo di carburante del motore a combustione interna.

Sfalsati in ragione di 90° rispetto agli elementi di pompaggio 3 si trovano elementi di pompaggio 5, i quali alimentano con un fluido il non rappresentato sistema idraulico di gestione delle valvole, in special modo sistema elettroidraulico di gestione delle valvole (EHVS). Nel caso dell'esempio di realizzazione rappresentato nella figura 1 il fluido del sistema elettroidraulico di gestione delle valvole è parimenti carburante. Gli elementi di pompaggio 5 aspirano perciò, sul loro secondo lato a bassa pressione 23, parimenti carburante dal serbatoio del carburante 7 e lo trasportano, passando per il loro secondo lato ad alta pressione, verso il non rappresentato sistema elettroidraulico di gestione delle valvole, con la pressione PEHVS· Per evitare un riflusso del carburante dagli elementi di pompaggio 5 nel serbatoio del carburante 7 è prevista una seconda valvola di ritegno 27.

Al fine di assicurare l'alimentazione degli elementi di pompaggio 3 e 5 con carburante in tutte le condizioni di funzionamento, tra la pompa 1 ed il serbatoio del carburante 7 è prevista una pompa a bassa pressione 29. Per impedire un riflusso del carburante dal sistema elettroidraulico di gestione delle valvole negli elementi di pompaggio 5 è prevista una terza valvola di ritegno 31. La regolazione della portata degli elementi di pompaggio 5 ha luogo attraverso una valvola di ricircolazione 33 pilotabile, la quale, a seconda della posizione di commutazione, collega gli elementi di pompaggio 5 con il sistema elettroidraulico di gestione delle valvole, oppure con un ritorno 35 del carburante.

Per il fatto che gli elementi di pompaggio 3 e 5 sono disposti reciprocamente in modo da formare un angolo di 90°, l'albero di azionamento 19 viene sollecitato in modo relativamente uniforme nel corso di un giro completo. Un'ulteriore uniformizzazione della sollecitazione può aver luogo quando, in luogo di due elementi di pompaggio 3 e di due elementi di pompaggio 5, attorno all'albero di azionamento 19 vengono disposti uniformemente per esempio rispettivamente tre o più elementi di pompaggio. Per effetto del collegamento in parallelo degli elementi di pompaggio 3 e del collegamento in parallelo degli elementi di pompaggio 5 è garantito che nessuna forza radiale venga esercitata, oppure solo trascurabili forze radiali vengano esercitate dagli elementi di pompaggio 3 e 5 sull'albero di azionamento 19.

Nella figura 2 è rappresentata in modo fortemente semplificato un'ulteriore forma di realizzazione di una pompa 1 conforme all'invenzione. L'albero di azionamento 19 presenta due segmenti eccentrici che, attraverso rispettivamente un anello eccentrico 37 e 39, in maniera non rappresentata agiscono sugli elementi di pompaggio 3 e 5. Gli anelli eccentrici 37 e 39 non girano assieme all'albero di azionamento 19. In seguito a ciò viene migliorata la trasmissione delle forze tra albero di azionamento 19 ed il non rappresentato pistone degli elementi di pompaggio 3 e 5. Nel secondo esempio di realizzazione sono rispettivamente presenti tre elementi di pompaggio 3 e 5. Gli elementi di pompaggio 3 e 5 sono di volta in volta disposti radialmente rispetto all'asse longitudinale dell'albero di azionamento 19; essi sono comunque distanziati reciprocamente nella direzione dell'asse longitudinale dell'albero di azionamento 19. Attorno all'albero di azionamento 19 possono in seguito a ciò essere disposti più elementi di pompaggio 3 oppure 5. Per effetto della separazione spaziale degli elementi di pompaggio 3 e 5 possono oltre a ciò essere conseguiti una migliore ermetizzazione ed un più semplice convogllamento del carburante, rispettivamente del fluido nella pompa 1. Le corse degli elementi di pompaggio 3 e degli elementi di pompaggio 5 possono infine essere scelte in modo diverso nel momento in cui viene scelta in modo diverso l'eccentricità dei segmenti eccentrici dell'albero di azionamento 19. Ciò può essere vantaggioso quando le portate e/oppure il livello di pressione del sistema di alimentazione del carburante e del sistema elettroidraulico di gestione delle valvole si discostano nettamente gli uni dagli altri. Anche con corse uguali degli elementi di pompaggio 3 e 5 possono comunque essere ottenuti livelli di pressione diversi sul primo lato ad alta pressione degli elementi di pompaggio 3 e sul secondo lato ad alta pressione degli elementi di pompaggio 5. Il collegamento degli elementi di pompaggio 3 e 5 con un non rappresentato serbatoio del carburante e con il sistema di alimentazione del carburante, rispettivamente con il sistema elettroidraulico di gestione delle valvole, non è rappresentato nella figura 2.

Nella figura 3 è rappresentato in forma fortemente semplificata un terzo esempio di realizzazione di una pompa 1 conforme all'invenzione. Un elemento di pompaggio 3 ed un elemento di pompaggio 5 sono disposti in modo reciprocamente distanziato nella direzione dell'asse longitudinale dell'albero di azionamento 19. Il loro primo lato a bassa pressione il ed il loro secondo lato a bassa pressione 23 sono collegati, attraverso strozzature di aspirazione 9 ed una pompa a bassa pressione 29, con un non rappresentato serbatoio del carburante. Il primo lato ad alta pressione 13 dell'elemento di pompaggio 3 trasporta carburante nel non rappresentato sistema di alimentazione del carburante. Il secondo lato ad alta pressione 25 dell'elemento di pompaggio 5 trasporta carburante nel sistema elettroidraulico di gestione delle valvole, che parimenti non è rappresentato. L'albero di azionamento 19 presenta una prima camma 41, recante tre parti in rilievo, ed una seconda camma 43 recante parimenti tre parti in rilievo. Le parti in rilievo della prima camma 41 e della seconda camma 43 sono ruotate l'una relativamente all'altra in ragione di 60°, cosicché si ottiene una uniformizzazione della coppia motrice dell'albero di azionamento 19. Per il fatto che la prima camma 41 e la seconda camma 43 presentano di volta in volta tre parti in rilievo, gli elementi di pompaggio 3 e 5 eseguono rispettivamente tre corse di trasporto per ciascun giro completo dell'albero di azionamento 19. Ulteriori, non rappresentati elementi di pompaggio 3 e 5 possono evidentemente essere disposti in serie e di volta in volta essere azionati da una camma, parimenti non rappresentata, dell'albero di azionamento 19. I vantaggi di una modalità costruttiva in serie vengono in seguito a ciò resi sfruttabili anche per la pompa conforme all'invenzione .

Possibili sono anche forme di realizzazione di una pompa conforme all'invenzione in qualità di pompa a pistoni assiali oppure di pompa in serie. Nel caso di queste modalità costruttive, una uniformizzazione della coppia torsionale che agisce sull'albero di azionamento viene conseguita per effetto di uno sfalsamento, corrispondente all'albero a gomiti del motore a combustione interna, delle camme dell'albero di azionamento nel senso di rotazione.

Tutte le caratteristiche rappresentate nel disegno, nella descrizione, nelle rivendicazioni che seguono e nel disegno, possono essere essenziali ai fini dell'invenzione tanto singolarmente, come anche in reciproca combinazione arbitraria.

Claims

Rivendicazioni 1.- Pompa atta all'alimentazione di un sistema di iniezione del carburante e di un sistema idraulico di gestione delle valvole per motori a combustione interna, comprendente un primo lato a bassa pressione (11), un primo lato ad alta pressione (13) e mezzi (3) che servono per trasportare carburante dal primo lato a bassa pressione (11) verso il primo lato ad alta pressione (13), caratterizzata dal fatto che sono presenti un secondo lato a bassa pressione (23), un secondo lato ad alta pressione (25) e mezzi (5) che servono per trasportare un fluido dal secondo lato a bassa pressione (23) verso il secondo lato ad alta pressione (25). 2.- Pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi che servono per trasportare il carburante dal primo lato a bassa pressione (11) verso il primo lato ad alta pressione (13) presentano almeno un elemento di pompaggio (3). 3.- Pompa secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzata dal fatto che i mezzi che servono per trasportare un fluido dal secondo lato a bassa pressione (23) verso il secondo lato ad alta pressione (25) presentano almeno un elemento di pompaggio (5). 4.- Pompa secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzata dal fatto che la pompa (1) presenta un albero di azionamento (19) che, quantomeno indirettamente, aziona i mezzi (3) che servono per trasportare il carburante ed i mezzi (5) che servono per trasportare un fluido. 5.- Pompa secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che i mezzi (3) che servono per trasportare il carburante e/oppure i mezzi (5) che servono per trasportare un fluido sono disposti radialmente rispetto all'asse longitudinale dell'albero di azionamento (19). 6.- Pompa secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che i mezzi (3) che servono per trasportare il carburante ed i mezzi (5) che servono per trasportare un fluido presentano quantomeno rispettivamente due elementi di pompaggio (3, 5) disposti radialmente rispetto all'asse longitudinale dell'albero di azionamento (19) ed in modo da giacere l'uno di fronte all'altro. 7.- Pompa secondo la rivendicazione 5 oppure 6, caratterizzata dal fatto che l'elemento oppure gli elementi di pompaggio (3, 5), disposti radialmente rispetto all'asse longitudinale dell'albero di azionamento (19) ed in modo da giacere l'uno di fronte all'altro, dei mezzi che servono per trasportare il carburante e dei mezzi che servono per trasportare un fluido sono disposti in modo uniformemente distribuito sulla circonferenza dell'albero di azionamento. 8.- Pompa secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzata dal fatto che i mezzi (3) che servono per trasportare il carburante ed i mezzi (5) che servono per trasportare un fluido sono disposti ad una certa distanza reciproca nella direzione dell'asse longitudinale dell'albero di azionamento (19). 9.- Pompa secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzata dal fatto che la pompa (1) è una pompa radiale a pistoni. 10.- Pompa secondo una delle rivendicazioni 1 fino a 6, caratterizzata dal fatto che la pompa (1) è una pompa assiale a pistoni oppure è una pompa in serie. 11.- Pompa secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzata dal fatto che la regolazione della portata dei mezzi (3) che servono per trasportare il carburante e/oppure dei mezzi (5) che servono per trasportare un fluido ha luogo attraverso una strozzatura di aspirazione (9) sul primo lato a bassa pressione (11) oppure sul secondo lato a bassa pressione (23). 12 .- Pompa secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzata dal fatto che la regolazione della portata dei mezzi (3) che servono per trasportare il carburante e/oppure dei mezzi (5) che servono per trasportare un fluido ha luogo attraverso una valvola di ricircolazione (33) sul primo lato ad alta pressione (13) e/oppure sul secondo lato ad alta pressione (25). 13.- Pompa secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzata dal fatto che i mezzi (5) che servono per trasportare un fluido trasportano carburante . 14.- Pompa secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che il primo lato a bassa pressione (11) ed il secondo lato a bassa pressione (23) hanno la stessa alimentazione (7) del carburante . 15.- Pompa secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzata dal fatto che il primo lato ad alta pressione (13) è in collegamento idraulico con un polmone ad alta pressione del carburante oppure con un ugello di iniezione. 16.- Pompa secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzata dal fatto che il secondo lato ad alta pressione (25) è in collegamento idraulico con un sistema idraulico di gestione delle valvole, preferibilmente con un sistema elettroidraulico di gestione delle valvole.