ITMI20080704A1 - Pompa common rail di alta pressione e impianto di alimentazione di combustibile di un motore common rail comprendente tale pompa - Google Patents

Description

DES CRI Z IONE

La presente invenzione è relativa a una pompa common rail di alta pressione e a un impianto di alimentazione di combustibile di un motore common rail comprendente tale pompa.

Come è noto, le pompe common rail di alta pressione vengono utilizzate per alimentare carburante in pressione nei motori a combustione interna di tipo common rail. Le pompe common rail di alta pressione comprendono alcuni pompanti, generalmente tre, pilotati da un meccanismo attuatore.

Ciascuno dei pompanti comprende un cilindro in cui è alloggiato un pistone, scorrevole assialmente. Il cilindro è collegato a un circuito di alimentazione e a un circuito di mandata mediante valvole. Il pistone di ciascun pompante è accoppiato al meccanismo attuatore, che imprime al pistone stesso un moto alternativo. Il meccanismo attuatore comprende un eccentrico su cui è calzato folle un anello prismatico, avente all'esterno tante facce spianate quanti sono i pompanti. Ogni faccia dell'anello prismatico è accoppiata al piede di un rispettivo pistone. La rotazione dell'eccentrico ad opera di un motore provoca il basculamento delle facce dell'anello prismatico e, di conseguenza, il moto alternativo dei pistoni.

Tuttavia, l'accoppiamento dei pistoni con un organo basculante pone alcuni problemi. In primo luogo, come mostrato nelle figure 1 e 2, per la maggior parte di ciascun ciclo, l'anello prismatico, indicato con 1, agisce essenzialmente sui bordi del piede di ciascun pistone, indicati rispettivamente con 2 e 3. Il piede del pistone è quindi sottoposto a uno sforzo notevole, specialmente in particolari transitori che si possono verificare durante l'utilizzo. Condizioni di tensione eccessiva possono causare la rottura improvvisa del pistone. D'altra parte, esiste anche il rischio di rottura da fatica: anche se il massimo sforzo durante il ciclo può essere tollerato in condizioni statiche ideali, l'elevato numero di cicli durante la vita della pompa causa l'indebolimento del materiale specialmente in alcune zone. Per ridurre in parte i problemi di sforzo e anche per migliorare lo scorrimento del pistone sull'anello prismatico, è necessario utilizzare pattini 4 fissati al piede dei pistoni mediante apposite gabbie 5. Ciò però comporta un aumento della complessità di fabbricazione della pompa, oltre a maggiori costi. Un ulteriore inconveniente dipende dal fatto che l'anello prismatico può introdurre fastidiose vibrazioni .

Scopo della presente invenzione è fornire una pompa common rail di alta pressione e un impianto di alimentazione di combustibile di un motore common rail che siano privi delle limitazioni descritte.

Secondo la presente invenzione viene realizzata una pompa common rail di alta pressione comprendente:

un pistone scorrevole assialmente in una sede; un eccentrico accoppiato al pistone per trasmettere al pistone un moto alternativo; e

mezzi di accoppiamento fra l'eccentrico e il pistone;

caratterizzata dal fatto che i mezzi di accoppiamento comprendono un rullo calzato folle sull'eccentrico .

Secondo un ulteriore aspetto dell'invenzione, una superficie di un piede del pistone a contatto con i mezzi di accoppiamento presenta una concavità a botte.

Inoltre, secondo l'invenzione viene fornito un impianto di alimentazione di combustibile di un motore common rail, comprendente:

un serbatoio;

un common rail;

una pompa common rail di alta pressione;

un circuito di alimentazione, fra il serbatoio e la pompa common rail di alta pressione;

un circuito di mandata, fra la pompa common rail di alta pressione e il common rail;

caratterizzato dal fatto che la pompa common rail di alta pressione è realizzata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

- la figura 1 mostra schematicamente una porzione di una pompa common rail di alta pressione nota in una prima configurazione operativa;

- la figura 2 mostra la pompa di figura 1 in una seconda configurazione operativa;

- la figura 3 è una rappresentazione schematica di un impianto di alimentazione di combustibile comprendente una pompa common rail di alta pressione in accordo a una prima forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 4 è una vista sezionata di una parte della pompa di figura 3;

- la figura 5 mostra un dettaglio ingrandito della figura 4; e

- la figura 6 mostra un dettaglio di una pompa common rail di alta pressione in accordo a una seconda forma di realizzazione della presente invenzione.

In figura 3 è indicato con il numero di riferimento 10 un impianto di alimentazione di combustibile per un motore a combustione interna (non illustrato). L'impianto di alimentazione 10 comprende un serbatoio combustibile 11, una pompa common rail di alta pressione 12, un circuito di alimentazione 13 di bassa pressione, che collega il serbatoio combustibile 11 con la pompa common rail di alta pressione 12, e un circuito di mandata 14 di alta pressione, che collega la pompa di alta pressione 12 con un common rail 16.

La pompa common rail di alta pressione 12 comprende un corpo pompa 15, indicato schematicamente in figura 3 con una linea a tratto e punto, tre pompanti 17 alloggiati nel corpo pompa 15, e un meccanismo attuatore 18.

I tre pompanti 17 sono disposti radialmente a 120° attorno al meccanismo attuatore 18 e comprendono ciascuno un pistone 20 assialmente scorrevole in una rispettiva sede 21. La porzione di ciascuna sede 21 non occupata dal pistone 20 definisce una camera di pompaggio a volume variabile ed è accoppiata al circuito di alimentazione 13 attraverso una valvola di alimentazione 22 e al circuito di mandata 14 attraverso una valvola di mandata 23.

I tre pompanti 17 sono fra di loro identici. Nel seguito, si farà riferimento a uno solo di essi, intendendo comunque che quanto descritto e illustrato si applica anche agli altri.

La figura 4 mostra in dettaglio una porzione della pompa common rail di alta pressione 12 includente uno dei pompanti 17 e il meccanismo attuatore 18.

II meccanismo attuatore 18 comprende un eccentrico 25, di forma circolare e azionabile mediante un albero 26 collegato a un motore, qui non mostrato, e un rullo 28 cilindrico, calzato folle sull'eccentrico 25. Nella forma di realizzazione qui descritta, un cuscinetto 29 è interposto fra l'eccentrico 25 e il rullo 28.

Il rullo 28 funge da organo di accoppiamento fra l'eccentrico 25 e il pistone 20 del pompante 17. La superficie esterna del rullo 28 è circolare e, nella forma di realizzazione qui descritta, è accoppiata direttamente con il pistone 20.

In particolare, il pistone 20 ha un piede 30 mantenuto a contatto con il rullo 28 mediante una molla di contrasto 26. Come mostrato anche nell'ingrandimento di figura 5, una superficie 30a del piede 30 del pistone 20 a contatto con il rullo 28 è sagomata in modo da favorire il rotolamento del rullo 28 stesso. Più in dettaglio, la superficie 30a del piede 30 presenta una concavità 30b conformata a botte, tale da accogliere una porzione del rullo 28. La concavità 30b è sostanzialmente cilindrica ha un asse parallelo a un asse A dell'albero 26 e un raggio Rcmaggiore del raggio esterno massimo 3⁄4 del rullo 28.

Il movimento dell'eccentrico 25, unitamente all'azione della molla di contrasto 31, trasmette al pistone 20 un moto alternativo nella sua sede 21. Grazie alla forma cilindrica del rullo 28, il punto di contatto fra la superficie del rullo 28 stesso e il piede 30 del pistone 20 è sempre ravvicinato all'asse di scorrimento del pistone 20. Lo sforzo sia massimo, sia medio sopportato dal pistone 20 durante ogni ciclo di lavoro è significativamente ridotto. Di conseguenza, il rischio di rottura per superamento del carico critico e il rischio di rottura a fatica vengono sostanzialmente ridotti. La vita della pompa common rail di alta pressione 5 viene perciò allungata.

La forma della concavità 30b sulla superficie 30a del piede 30 del pistone 20 si adatta alla traiettoria e alla forma del rullo 28.

Inoltre, il pistone 20 è realizzato in un unico pezzo ed è perciò più semplice ed economico da realizzare .

La figura 6, in cui parti uguali a quelle già illustrate sono indicate con gli stessi numeri di riferimento, mostra un dettaglio di una pompa common rail di alta pressione 112 in accordo a una seconda forma di realizzazione dell'invenzione. La pompa common rail di alta pressione 112 comprende il corpo pompa 15, pompanti 17 e un meccanismo attuatore 118. I pompanti 17 comprendono i pistoni 20 e le sedi 21, come già descritto in precedenza. In particolare, il piede 30 di ogni pistone 20 presenta la concavità 30b a botte.

Il meccanismo attuatore 118 comprende l'eccentrico 25, collegato all'albero 26, e il rullo 28, che funge da organo di accoppiamento ed è calzato folle sull'eccentrico 25, con l'interposizione del cuscinetto 29. In questo caso, inoltre, l'accoppiamento dell'eccentrico 25 e del pistone 20 è realizzato mediante una boccola 35, calzata sul rullo 28. La boccola 35 è realizzata in materiale ceramico e ha un raggio esterno massimo RE'- La superficie 30a del piede 30 del pistone 20 è mantenuta direttamente a contatto con la boccola 35, che quindi è interposta fra il piede 30 del pistone 20 e il rullo 28. Il raggio della concavità 30b nella superficie 30a è maggiore del raggio esterno massimo RK' della boccola 35.

Risulta infine evidente che al metodo, al dispositivo e all'impianto descritti possono essere apportate modifiche e varianti, senza uscire dall'ambito della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

In particolare, la pompa common rail di alta pressione può aver un diverso numero di pompanti {ad esempio uno o due).

La boccola interposta fra il rullo e il pistone potrebbe essere realizzata in altro materiale, come, ad esempio, teflon.

Claims (10)

1. R IVEND ICAZIONI 1. Pompa common rail di alta pressione comprendente : un pistone (20) scorrevole assialmente in una sede (21); un eccentrico (25) accoppiato al pistone (20) per trasmettere al pistone (20) un moto alternativo; e mezzi di accoppiamento (28; 28, 35) fra l'eccentrico (25) e il pistone (20); caratterizzata dal fatto che i mezzi di accoppiamento (28; 28, 35) comprendono un rullo (28) calzato folle sull'eccentrico (25).
2. 2. Pompa secondo la rivendicazione 1, in cui il rullo (28) ha una superficie esterna circolare.
3. 3. Pompa secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il rullo (28) è direttamente a contatto con un piede (30) del pistone (20).
4. 4. Pompa secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui i mezzi di accoppiamento (28, 35) comprendono una boccola (35) calzata sul rullo (28) e interposta fra il rullo (28) e un piede (30) del pistone (20).
5. 5. Pompa secondo la rivendicazione 4, in cui la boccola (35) è in materiale ceramico.
6. 6. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui una superficie (30a) del piede (30) del pistone (20) a contatto con i mezzi di accoppiamento (28; 28, 35) presenta una concavità (30b) a botte.
7. 7 . Pompa secondo la rivendicazione 6, in cui la concavità (30b) è sostanzialmente cilindrica e ha raggio (Re) maggiore di un raggio esterno massimo (RE; Re') dei mezzi dì accoppiamento (28; 28, 35).
8. 8. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un cuscinetto (29) fra l'eccentrico (25) e il rullo (28).
9. 9 . Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una pluralità di pistoni (20) scorrevoli assialmente in rispettive sedi (21), disposti attorno all'eccentrico (25) a contatto con i mezzi di accoppiamento (28; 28, 35) e angolarmente distanziati in modo uniforme.
10. 10. Impianto di alimentazione di combustibile di un motore common rail, comprendente: un serbatoio (11); un common rail (16); una pompa common rail di alta pressione (12); un circuito di alimentazione (13), fra il serbatoio (11) e la pompa common rail di alta pressione un circuito di mandata (14), fra la pompa common rail di alta pressione (12) e il common rail (16); caratterizzato dal fatto che la pompa common rail di alta pressione (12) è realizzata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.