ITMI20081575A1 - Gruppo pompa per alimentare combustibile ad un motore a combustione interna - Google Patents

Gruppo pompa per alimentare combustibile ad un motore a combustione interna Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
“GRUPPO POMPA PER ALIMENTARE COMBUSTIBILE AD UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNAâ€
La presente invenzione riguarda un gruppo pompa per alimentare combustibile a un motore a combustione interna.
In particolare, il gruppo pompa comprende una pompa di alta pressione e una pompa di pre-alimentazione per alimentare il combustibile alla pompa di alta pressione.
La pompa di alta pressione à ̈ una pompa a pistoni, la quale comprende un primo corpo pompa avente una parete laterale delimitante una prima camera; un albero di azionamento alloggiato in parte nella camera ed estendentesi attraverso la parete laterale al di fuori del primo corpo pompa.
La pompa di pre-alimentazione à ̈ generalmente una pompa a ingranaggi, la quale comprende un ingranaggio calettato sull’albero di azionamento e un secondo corpo pompa, il quale definisce una seconda camera per contenere l’ingranaggio.
Durante il funzionamento, parte del combustibile alimentato dalla pompa di pre-alimentazione alla pompa di alta pressione transita attraverso la prima camera per lubrificare e raffreddare le parti in reciproco movimento ivi contenute.
Sebbene i gruppi pompa di tipo noto siano di dimensioni relativamente ridotte in relazione alla portata e al salto di pressione che riescono ad assicurare, molte case automobilistiche richiedono di ridurre ulteriormente le dimensioni dei gruppi pompa e nello stesso di aumentare le prestazioni degli stessi.
È uno scopo della presente invenzione quello di realizzare un gruppo pompa di alta pressione per alimentare combustibile a un motore a combustione interna in grado di minimizzare gli inconvenienti dell’arte nota.
Inoltre, Ã ̈ uno scopo della presente invenzione quello di realizzare un gruppo pompa che riduca gli ingombri della pompa di alta pressione.
Un ulteriore scopo della presente invenzione consiste nel realizzare un gruppo pompa che semplifichi l’assemblaggio del gruppo pompa e che, nello stesso tempo contribuisca a ridurre i costi del gruppo pompa.
In accordo con tali scopi, à ̈ realizzato un gruppo pompa per alimentare combustibile a un motore a combustione interna; il gruppo pompa comprendendo una pompa di alta pressione e una pompa di pre-alimentazione per alimentare il combustibile alla pompa di alta pressione; la pompa di alta pressione comprendendo un corpo pompa avente una parete laterale delimitante una prima camera atta a contenere parte del combustibile alimentato dalla pompa di pre-alimentazione; un albero di azionamento alloggiato in parte nella prima camera ed estendentesi attraverso la parete laterale al di fuori del corpo pompa; la pompa di pre-alimentazione essendo una pompa a ingranaggi, la quale comprende un ingranaggio calettato sull’albero di azionamento e un guscio, il quale definisce una seconda camera per contenere l’ingranaggio e il combustibile, ed à ̈ fissato alla parete laterale.
In questo modo il gruppo pompa à ̈ particolarmente compatto e maneggevole e facile da immagazzinare e da costruire.
Inoltre, il numero di componenti costituente il gruppo pompa à ̈ particolarmente contenuto perché la seconda camera à ̈ delimitata, almeno in parte dal corpo pompa della pompa di alta pressione.
Secondo una particolare forma di attuazione della presente invenzione la parete laterale ha un foro attraverso il quale si estende l’albero di azionamento; la pompa di alta pressione comprendendo una guarnizione, la quale à ̈ fissata alla parete laterale in corrispondenza del foro, ed à ̈ disposta a contatto dell’albero di azionamento per impedire passaggi di combustibile fra la prima e la seconda camera.
Questa soluzione permette di limitare le perdite e quindi il rendimento della pompa di pre-alimentazione in modo semplice ed economico.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di suoi esempi non limitativi di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:
- la figura 1 Ã ̈ una vista in elevazione laterale, con parti asportate per chiarezza, di un gruppo pompa per alimentare combustibile a un motore a combustione interna realizzato secondo la presente invenzione;
- la figura 2 Ã ̈ una vista in sezione, in scala ingrandita e con parti asportate per chiarezza, di un dettaglio del gruppo pompa della figura 1; e
- la figura 3 Ã ̈ una vista in sezione, in scala ingrandita e con parti asportate per chiarezza, di un dettaglio di un gruppo pompa in accordo con una forma di attuazione alternativa della presente invenzione.
In figura 1 à ̈ indicato nel suo complesso con il numero di riferimento 1 un gruppo pompa per alimentare combustibile, particolare gasolio, da un serbatoio a un motore a combustione interna, non illustrati nelle figure allegate. Il gruppo pompa 1 comprende una pompa di alta pressione 1 e una pompa di pre-alimentazione 3, le quali sono unite una all’altra.
La pompa di pre-alimentazione 3 ha la funzione di accrescere la pressione del combustibile dalla pressione ambiente a una pressione compresa fra 4 e 7 bar, mentre la pompa di alta pressione 2 ha la funzione di accrescere la pressione del combustibile dai valori di 4 e 7 bar fino a valori superiori a 2.000 bar.
La pompa di alta pressione 2 Ã ̈ una pompa a pistoni, mentre la pompa di pre-alimentazione 3 Ã ̈ una pompa a ingranaggi.
In maggiore dettaglio, la pompa di alta pressione 2 comprende un corpo pompa 4, e un albero di azionamento 5, il quale à ̈, in parte, alloggiato nel corpo pompa 4 e, in parte si estende all’esterno del corpo pompa 4. Nella fattispecie illustrata nella figura 1, l’albero di azionamento 5 comprende un codolo 6 atto ad essere accoppiato ad un elemento di trasmissione collegato al motore combustione interna, non illustrati nelle figure allegate, per ricevere il moto dal motore a combustione interna e trasmettere tale moto alle parti attive della pompa di alta pressione 2 e della pompa di prealimentazione 3. Con riferimento alla figura 2, l’albero di azionamento 5 presenta un ulteriore codolo 7 che si estende all’esterno del corpo pompa 4 per azionare la pompa di prealimentazione 3.
Il corpo pompa 4 à ̈ formato da almeno due pezzi accoppiati fra loro (non identificati nelle figure allegate) e comprende una parete laterale 8, la quale contribuisce a delimitare una camera 9 ricavata all’interno del corpo pompa 4.
In generale, la pompa di alta pressione 2 comprende tre pompanti, i quali non sono illustrati nelle figure allegate e sono atti a comprimere ciclicamente il combustibile fino a una pressione superiore a 2.000 bar e convogliare il combustibile compresso lungo un canale di mandata, non illustrato, fino ad un common rail che provvede, a sua volta, ad alimentare il motore a combustione interna, non illustrati nelle figure allegate.
La pompa di alta pressione 2 comprende, inoltre, un meccanismo di azionamento, il quale ha la funzione di imprimere un moto alternato a pompanti e comprende l’albero di azionamento 5, un eccentrico solidale all’albero di azionamento 5, un anello poligonale, un piattello o un bicchierino, e una molla di ritorno (non illustrati nelle figure allegate).
Il meccanismo di azionamento à ̈ alloggiato nella camera 9 e viene lubrificato da una parte del combustibile che la pompa di pre-alimentazione 3 provvede ad alimentare alla pompa di alta pressione 2. In altre parole, una parte del combustibile alimentato dalla pompa di prealimentazione 3 transita attraverso la camera 9 per lubrificare e raffreddare le parti in reciproco contatto.
Con riferimento alla figura 2, la camera 9 à ̈ occupata dall’albero di azionamento 5, e da un cuscinetto a strisciamento 10. Il cuscinetto 10 à ̈ forzato lungo una superficie cilindrica 11 della camera 9 e supporta l’albero di azionamento 5 attorno ad un asse A1 di rotazione.
La parete 8 presenta un foro 12 per permettere al codolo 7 di protendersi all’esterno del corpo pompa 4, una faccia interna 13 ed una faccia esterna 14.
Nella fattispecie illustrata nella figura 2, la parete 8 ha una sede 15 anulare, la quale à ̈ ricavata lungo la faccia interna 13, à ̈ disposta attorno al foro 12, ed à ̈ atta ad alloggiare una guarnizione 16.
La guarnizione 16 à ̈ forzata nella sede 15 della parete 8 e presenta un elemento di tenuta 17 disposto a contatto dell’albero di azionamento 5.
L’elemento di tenuta 17 à ̈ preferibilmente realizzato in un materiale comprendente politetrafluoroetilene (PTFE) o, in alternativa, fluoropolimeri (FPM) o nitrile butadiene (NBR) o gomma acrilica (ACM). La geometria della tenuta può essere diversa da quelle illustrate nelle figure 2 e 3.
La pompa di pre-alimentazione 3 comprende un guscio 18, il quale ha la funzione di racchiudere le parti mobili ed il combustibile ed à ̈ fissato al corpo pompa 4 tramite viti 19 (figura 1); un ingranaggio 20 calettato sul codolo 7; e ingranaggi 21 e 22.
Il guscio 18 presenta una protrusione 23 centrale coassiale all’asse A1, il quale supporta in rotazione l’ingranaggio 21.
Il guscio 18 assieme alla parete 8 definisce una camera 24, la quale à ̈ atta a contenere il combustibile, il codolo 7 e gli ingranaggi 20, 21 e 22.
In uso, la pompa di pre-alimentazione 3 alimenta il combustibile alla pompa di alta pressione 2 ad una pressione compresa fra 4 e 7 bar. La pompa di alta pressione comprime il combustibile fino ad una pressione superiore a 2.000 bar.
Parte del combustibile inviato dalla pompa di prealimentazione 3 alla pompa di alta pressione 2 anziché essere compresso viene alimentato alla camera 9 per lubrificare e raffreddare il meccanismo di azionamento. Le inevitabili perdite di carico lungo il percorso fra la pompa di pre-alimentazione 3 e la pompa di alta pressione 2 determinano un gradiente di pressione fra la camera 24 in cui viene compresso il combustibile alla pressione di prealimentazione (4-7 bar) e la camera 9. Il gradiente di pressione à ̈ particolarmente elevato in fase di avviamento del motore a combustione interna. Infatti, in questa situazione la pressione del combustibile aumenta prima nella camera 24 e successivamente nella camera 9. La fase transitoria à ̈ pertanto particolarmente critica. La guarnizione 16 impedisce che vi sia un passaggio del fluido dalla camera 24 alla camera 9 o perlomeno limita le perdite di combustibile e, di conseguenza, migliora il rendimento della pompa di pre-alimentazione 3.
Con riferimento alla forma di attuazione alternativa della figura 3, la parete 8 presenta una sede 25, la quale à ̈ ricavata lungo la faccia esterna 14 e si estende attorno all’albero di azionamento 5. La guarnizione 16 à ̈ piantata nella sede 25 e ha la funzione di garantire la tenuta idraulica fra la camera 24 e la camera 9.
Secondo un’ulteriore forma di attuazione alternativa e non illustrata nelle figure allegate la parete laterale comprende due sedi anulari, le quali sono ricavate rispettivamente lungo la faccia interna e lungo la faccia esterna, e due guarnizioni entrambe fissate alla parete laterale e forzate nelle rispettive sedi anulari
Secondo una variante la guarnizione à ̈ realizzata con forme e con materiali diversi rispetto a quelli illustrati nelle figure allegate e descritti.
La soluzione descritta risulta essere particolarmente vantaggiosa perché permette di limitare gli ingombri del gruppo pompa senza pregiudicare le prestazioni del gruppo pompa. In particolare, la pompa di pre-alimentazione à ̈ collegata alla pompa di alta pressione direttamente senza alcuna flangia di collegamento e la guarnizione à ̈ supportata direttamente dalla parete laterale della pompa di alta pressione.
Risulta infine evidente che al gruppo pompa qui descritto possono essere apportate ulteriori modifiche e varianti senza uscire dall’ambito delle rivendicazioni allegate.

Claims (8)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Gruppo pompa per alimentare combustibile a un motore a combustione interna; il gruppo pompa (1) comprendendo una pompa di alta pressione (2) e una pompa di pre-alimentazione (3) per alimentare il combustibile alla pompa di alta pressione (2); la pompa di alta pressione (2) comprendendo un corpo pompa (4) avente una parete (8) laterale delimitante una prima camera (9) atta a contenere parte del combustibile alimentato dalla pompa di prealimentazione (3); e un albero di azionamento (5) alloggiato in parte nella prima camera (9) ed estendentesi attraverso la parete (8) laterale al di fuori del corpo pompa (4); la pompa di pre-alimentazione (3) essendo una pompa a ingranaggi, la quale comprende un ingranaggio (20) calettato sull’albero di azionamento (5) e un guscio (18), il quale definisce una seconda camera (24) per contenere l’ingranaggio (20) e il combustibile, ed à ̈ fissato alla parete laterale (8).
  2. 2. Gruppo pompa secondo la rivendicazione 1, in cui la parete laterale (8) ha un foro (12) attraverso il quale si estende l’albero di azionamento (5); la pompa di alta pressione (2) comprendendo una guarnizione (16), la quale à ̈ fissata alla parete laterale (8) in corrispondenza del foro (12), ed à ̈ disposta a contatto dell’albero di azionamento (5) per impedire passaggi di combustibile fra la prima e la seconda camera (9, 24).
  3. 3. Gruppo pompa secondo la rivendicazione 2, in cui la parete laterale (8) ha una faccia interna (13), una faccia esterna (14), ed una prima sede (15) anulare ricavata lungo la faccia interna (13); la detta guarnizione (16) essendo inserita per interferenza nella detta prima sede (15).
  4. 4. Gruppo pompa secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui la parete laterale (8) ha una faccia interna (13), una faccia esterna (14), ed una seconda sede (25) anulare ricavata lungo la faccia esterna (14); la detta guarnizione (16) essendo inserita per interferenza nella detta seconda sede (25).
  5. 5. Gruppo pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui la detta guarnizione (16) comprende un elemento di tenuta (17) realizzato in un materiale comprendente politetrafluoroetilene (PTFE) o fluoropolimeri (FPM) o gomma nitrile butadiene (NBR) o gomma acrilica (ACM).
  6. 6. Gruppo pompa secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il guscio (18) Ã ̈ fissato direttamente al corpo pompa (4).
  7. 7. Gruppo pompa secondo la rivendicazione 5, in cui il guscio (18) Ã ̈ disposto a contatto diretto del corpo pompa (4) lungo la parete laterale (8).
  8. 8. Gruppo pompa secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la parete laterale (8) presenta una faccia interna (13) delimitante la prima camera (9) e una faccia esterna (14) delimitante la seconda camera (24).
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