ITMI20081598A1 - Iniettore con attenuatore idraulico - Google Patents

Description

Descrizione

Il trovato ha per oggetto un iniettore in particolare un iniettore common-rail secondo il concetto principale della rivendicazione 1.

Il vantaggio degli iniettori realizzati quali iniettori common-rail é dato dall'indipendenza della pressione di iniezione, dal numero di giri e dal carico del motore a scoppio. Per il rispetto dei futuri limiti di gas di scarico é necessario, in particolare nel caso dei motori diesel, conseguire un significativo aumento della pressione di iniezione: per questa ragione sono noti i cosiddetti iniettori "leckage-free " nei quali é stata eliminata la fase di bassa pressione. La carenza della fase di bassa pressione determina però una presenza relativamente ridotta di forze di chiusura dell'elemento valvola di iniezione. Ciò determina un diagramma caratteristico ripido o a picco e, conseguentemente, rese ridotte. Detto svantaggio può essere compensato con valvole di comando ad attivazione molto rapida.

Le valvole di comando ad attivazione rapida presentano però solitamente lo svantaggio che, in seguito ad un urto dell'elemento valvola di comando a livello della sede di detta valvola, nonché a livello di un arresto o finecorsa opposto a detta sede , nel caso di detto elemento valvola di comando si verificano ondulazioni del diagramma caratteristico. L'urto dell'elemento valvola di comando si verifica in particolare in caso di un finecorsa duro correlato ad un elemento valvola di comando rapido. Al fine di ammortizzare o attenuare l 'urto duro dell 'elemento valvola di comando a livello del finecorsa è noto il ricorso alle cosiddette luci o fessure di compressione che ammortizzano idraulicamente l’urto. L'effetto attenuatore è da ricondursi a1 numero di Reynolds crescente, al rimpicciolirsi della luce di compressione e dunque ad un maggior attrito del carburante a livello delle pareti della luce. Le luci di compressione presentano però la caratteristica negativa per cui, in sede di chiusura della valvola di comando, nonché in presenza di movimento dell'elemento valvola di comando in direzione della propria sede , si determina una forza idraulica che ne ritarda la chiusura. Detto effetto viene definito "bloccaggio idraulico" ed è da ricondursi in modo particolare all 'aumentato attrito che si verifica in presenza di luci di compressione ridotte ai valori minimi. I1 bloccaggio idraulico dipende da influssi esterni come la pressione e la temperatura del carburante,, il ché determina dispersioni corsa/corsa.

Come già osservato, gli urti non si verificano solamente in sede di apertura della valvola di comando, bensì anche in fase di chiusura della medesima qualora essa colpisca la propria sede con un'elevata velocità. Detti urti si ripercuotono in modo particolarmente negativo sulla funzione degli iniettori e determinano, di regola, dispersioni corsa/corsa molto elevate. Diversamente dall'arresto dell 'elemento valvola di comando a livello di un finecorsa assiale, è possibile non prevedere nessuna luce di compressione a livello della sede della valvola di comando, grazie alla propria funzione di tenuta .

Nel caso degli iniettori noti, un ulteriore svantaggio è rappresentato dal fatto che un elevato impulso d 'impatto determina non solo un urto di chiusura, bensì anche un'usura significativa a livello della sede della valvola di comando.

Compito del presente trovato è dunque quello di proporre un iniettore per il quale vengono evitati urti dell'elemento valvola di comando sia in sede di apertura, sia in sede di chiusura della valvola di comando ed in cui non si verifica alcun bloccaggio idraulico nella posizione di apertura e dì chiusura dell 'elemento valvola di comando. Tale compito viene assolto da un iniettore avente le caratteristiche di cui alla rivendicazione 1. Ulteriori realizzazioni del trovato si evincono dalle sottorivendicazioni. Nell'ambito del trovato rientrano altresì tutte le combinazioni di almeno due delle caratteristiche riportate nella descrizione, nelle rivendicazioni e/o nei disegni.

Come già osservato, compito del presente trovato è quello di rendere disponibile un attenuatore idraulico per l'elemento valvola di comando il quale sia attivo sia in senso di apertura, sia in senso di chiusura dell 'elemento valvola di comando . Tale attenuatore idraulico è realizzato in modo da presentare almeno una valvola a farfalla indipendente dalla corsa e definita attraverso la quale far passare il carburante grazie ad un movimento di spostamento dell 'elemento valvola di comando . In questo caso, la direzione di scorrimento o trasporto del carburante avviene attraverso la valvola a farfalla definita, in funzione del senso di traslazione dell 'elemento valvola di comando. Durante un movimento di spostamento dell'elemento valvola di comando in una prima direzione di movimento, ad esempio nel senso di apertura, il carburante viene trasportato grazie a detto movimento di spostamento dall 'elemento valvola di regolazione o da altro componente ad esso collegato in una prima direzione attraverso la valvola a farfalla. Durante un movimento di spostamento dell 'elemento valvola di comando in un secondo senso di traslazione contrapposto, ad esempio nel senso di chiusura, il carburante viene trasportato in una seconda direzione contrapposta alla prima attraverso la valvola a farfalla definita. In questo caso, la valvola a farfalla definita ed indipendente dalla corsa può essere costituita, a titolo di esempio, da almeno un foro o da almeno una luce di guida o di tenuta. Grazie alla differenza di pressione che si verifica a livello della valvola a farfalla ed al trasporto del carburante attraverso la valvola a farfalla definita viene "annientata" energia e si determina un effetto di attenuazione e, rispettivamente, di strozzatura che riduce la velocità di regolazione dell ' elemento valvola di comando indipendentemente dal senso di traslazione dell 'elemento valvola dì comando proporzionale al quadrato del movimento dì spostamento dell'elemento valvola di comando. Contro un movimento non ridotto, la forza attuatore di un attuatore elettromagnetico o di un attuatore piezoelettrico in sede di apertura, rispettivamente, la reazione (elastica) di chiusura in sede dì chiusura della valvola di comando non portano ad una accelerazione continua dell' elemento valvola di comando ma, al contrario, si genera piuttosto una velocità costante. In questo modo è possibile ridurre sensibilmente la velocità d'impatto sia a livello della sede della valvola di comando in sede dì chiusura di detta valvola, sìa a livello della battuta (o finecorsa) assiale in sede di apertura della valvola di comando. In questo modo risulta superfluo un'attenuazione idraulica tramite una luce di compressione nota allo stato della tecnica, venendo a meno anche la conseguente caratteristica negativa del bloccaggio idraulico. Risulta particolarmente vantaggioso il caso in cui l'attenuatore idraulico collegato in modo operativo con l'elemento valvola di comando ed agente idraulicamente in entrambe le direzioni di regolazione viene associato ad una forte molla di chiusura e/o ad un attuatore avente un 'elevata forza dì regolazione. Contrariamente alle valvole note sprovviste di attenuatore idraulico, nel caso di un iniettore realizzato secondo il concetto del presente trovato, l'elevata forza di regolazione non determina un aumento elevato dell’impulso d'impatto ma, al contrario, fa sì che venga rapidamente conseguita una velocità costante massimale dell 'elemento valvola di comando ottenendo così rapidi tempi di attivazione della valvola di comando . Grazie allo strozzamento idraulico ed alla velocità massimale costante derivante dell 'elemento valvola di comando , l 'impulso d 'impatto viene ridotto al minimo mentre la forza di chiusura e la forza di arresto, ottenute dalla molla o dall 'attuatore più duri, evitano un rimbalzo dell 'elemento valvola di comando. In questo modo, un ingrossamento della molla di chiusura, vale a dire l'utilizzo di un attuatore a prestazione più elevata, determina, sorprendentemente, una riduzione della propensione all'urto. Nel caso di iniettori sprovvisti dell'attenuatore idraulico descritto in precedenza, un relativo aumento della forza di regolazione determinerebbe un aumento dell'impulso e della tendenza all'impatto.

Risulta particolarmente vantaggioso disporre l 'attenuatore idraulico in una zona di bassa pressione dove il carburante risulta incomprimibìle evitando così oscillazioni dì pressione nell 'attenuatore . Risulta particolarmente vantaggiosa una forma di realizzazione in cui l 'attenuatore idraulico presenta una prima zona di attenuazione alla quale è associata almeno una valvola a farfalla definita e dipendente dalla corsa. Tale prima zona di attenuazione viene limitata dall'elemento valvola di comando o da un componente ad esso collegato o realizzato in monoblocco con detto elemento il che determina un cambiamento del volume della prima zona di attenuazione in presenza dì un movimento di spostamento dell 'elemento valvola di comando. Qualora venga, ad esempio, ridotto il volume in seguito ad un movimento di spostamento dell'elemento valvola di comando nel primo senso di traslazione ne consegue un innalzamento della pressione all'interno della prima zona di attenuazione ed il carburante viene spinto (trasportato), attraverso la valvola a farfalla definita, al di fuori della zona di attenuazione . Così facendo viene ammortizzata la velocità di regolazione dell'elemento valvola di comando nella prima direzione di movimento. D'altra parte , aumenta il volume della zona di attenuazione in presenza di un movimento di spostamento dell 'elemento valvola di regolazione in un secondo senso di traslazione opposto al primo senso di movimento in modo che si verifichi una sottopressione all'interno della prima zona di attenuazione da cui ne risulta un effetto di risucchio (o forza aspirante) grazie al quale viene aspirato carburante nella zona di attenuazione attraverso la valvola a farfalla definita. Ciò, a sua volta, ammortizza la velocità di regolazione dell 'elemento valvola di comando nella seconda direzione di movimento . Risulta particolarmente vantaggiosa una forma di realizzazione in cui l'attenuatore idraulico, a fianco della prima zona di attenuazione, presenta almeno una ulteriore, seconda zona di attenuazione in cui anche la seconda zona di attenuazione è limitata preferibilmente da un elemento valvola di comando o da un componente ad esso collegato o con esso realizzato quale monoblocco . Entrambe le zone di attenuazione sono reciprocamente collegate idraulicamente tramite l'almeno una valvola a farfalla definita. Qui è pensabile prevedere un collegamento idraulico diretto fra le zone di attenuazione, la valvola a farfalla definita, terminando nella prima zona di attenuazione e sfociando nella seconda zona di attenuazione. Il alternativa è possibile collegare indirettamente entrambe le zone di attenuazione, ad esempio tramite una zona intermedia, portando in questo caso, preferibilmente da detta zona intermedia, una valvola a farfalla definita sia nella prima che nella seconda zona di attenuazione. Di preferenza, il volume della zona intermedia non è di per se modificabile . L'accoppiamento di entrambe le zone di attenuazione preferibilmente separate dalla restante zona di bassa pressione fa si che, qualora l'elemento valvola di comando viene spostato nella prima direzione di movimento riducendo in questo modo la prima zona di attenuazione, la seconda zona di attenuazione venga contemporaneamente ingrandita. Il carburante viene dunque spinto dalla sovrapressione presente nella zona di attenuazione al di fuori di quest'ultima attraverso la valvola a farfalla definita e viene aspirato nella seconda zona di attenuazione grazie all'ingrossamento di volume di quest'ultima . Grazie a detto "annientamento di energia" , il movimento di spostamento dell 'elemento valvola di comando viene strozzato nella prima zona di movimento in modo proporzionale al quadrato della velocità di regolazione. Nel caso contrario, e dunque in presenza di un movimento di spostamento dell' elemento valvola di comando nel secondo senso di traslazione, si ingrandisce la prima zona di attenuazione e si rimpicciolisce la seconda zona di attenuazione, il che determina una differenza di pressione con segno contrario e dunque una strozzatura del movimento di spostamento e, più precisamente, della velocità di regolazione dell' elemento valvola di comando nel secondo senso di traslazione proporzionalmente al quadrato della velocità di regolazione. Rientra nell'ambito del trovato la separazione di entrambe le zone di attenuazione dalla zona di bassa pressione dell'iniettore, o anche la separazione della seconda zona di attenuazione dalla zona di bassa pressione in modo che, nell'ultimo caso citato, la variazione di volume della seconda zona di attenuazione risulta trascurabile rispetto alla propria grandezza. Risulta preferita la realizzazione in cui entrambe le zone di attenuazione siano, almeno approssimativamente, delle stesse dimensioni.

Risulta particolarmente vantaggiosa la forma di realizzazione in cui l'elemento valvola di comando è realizzato in forma di bussola e, preferibilmente, in stato chiuso in direzione assiale con pressione compensata. Detta forma può essere preferìbilmente realizzata in modo che sia disposto uno spigolo di tenuta {spigolo di sede) a livello del perimetro interno dell'elemento valvola di comando a forma di bussola in modo da evitare un livello di pressione sull' elemento valvola di comando che causerebbe una forza in senso assiale sull'elemento valvola di comando a forma di bussola.

Risulta particolarmente vantaggiosa la realizzazione dell'iniettore in cui l'elemento valvola di comando a forma di bussola comprende un perno di pressione il quale è realizzato quale componente separato dall' elemento strutturale che presenta la sede della valvola di comando. Tale forma di realizzazione presenta una pluralità di vantaggi. Cosi, in particolare, la sede della valvola di comando risulta ben accessibile in sede di sua produzione. Inoltre, in caso di necessità, la guida dell'elemento valvola di comando a forma di bussola e la sede della valvola dì comando possono essere realizzate su diversi elementi costruttivi e possono essere trattate separatamente. Il perno di pressione ha il compito di impermeabilizzare una camera della valvola disposta all'interno del fodero della valvola in senso assiale. Eventualmente, il perno di pressione può servire anche come guida interna per l'elemento valvola di comando e, in particolare, nel caso di una disposizione in posizione fissa. Il perno di pressione si puntella, in particolare con l'ausilio di forza elastica, su un elemento distanziato in direzione assiale dall' elemento valvola di comando o, eventualmente, è realizzato in monoblocco con un componente dello stesso tipo. In alternativa è possibile realizzare il perno di pressione in monoblocco con il componente che presenta la sede della valvola di comando.

Per la realizzazione e la disposizione dell'attenuatore idraulico sussistono diverse possibilità .

Secondo una prima alternativa preferita, la prima zona di attenuazione viene disposta radialmente al di fuori dell'elemento valvola dì comando. La prima zona di attenuazione viene preferìbilmente limitata da un livello del diametro dell'elemento valvola di comando e da un componente che circoscrive l'elemento valvola di comando, preferibilmente da una piastra guida per la guida esterna dell'elemento valvola . La seconda zona di attenuazione viene preferibilmente disposta all'interno dell'elemento valvola di comando. In questo caso entrambe le zone di attenuazione potrebbero essere collegate tramite una valvola a farfalla definita e realizzata quale foro radiale . La seconda zona di alimentazione viene preferibilmente limitata da una spalla anulare interna dell'elemento valvola di comando. Preferibilmente, la seconda zona di attenuazione viene limitata sul lato contrapposto alla spalla anulare interna, lato di una spalla anulare realizzata a livello di un perno di pressione alloggiato all'interno della sede dell'elemento di comando .

In base ad una seconda alternativa, l'attenuatore idraulico viene realizzato in modo che la prima e la seconda zona di attenuazione siano disposte reciprocamente distanziate assialmente in modo che l'elemento di copertura o calotta venga preferibilmente circoscritto radialmente e verso l'esterno dal carburante in sottopresione e che, preferibilmente, sia caricato con tensione elastica tramite una molla contro un componente dell'iniettore, preferibilmente contro una piastra di guida per la conduzione dell'elemento di comando sul perimetro esterno. In senso assiale, entrambe le zone di attenuazione sono reciprocamente divise da un elemento anulare il quale è realizzato in monoblocco con l'elemento valvola di comando o fissato a quest'ultimo.

E' possibile collegare direttamente entrambe le zone di attenuazione direttamente con una valvola a farfalla definita la quale può essere costituita, a titolo di esempio, da una fenditura perimetrale fra l'elemento anulare e l'elemento di copertura o da almeno un foro all'interno dell'elemento anulare. E' comunque preferita una forma di realizzazione in cui entrambe le zone di attenuazione sono preferibilmente collegate idraulicamente con una intercapedine a volume costante all'interno dell'elemento valvola di comando tramite almeno una valvola a farfalla definita, detto spazio intermedio essendo definito in entrambe le direzioni assiali da una sezione, ispessita in senso radiale, di un perno di pressione disposto all'interno dell'elemento valvola di comando. E' altresì possibile una forma di realizzazione con una zona intermedia e solo una singola valvola a farfalla definita.

Secondo una terza alternativa, la quale è realizzabile esclusivamente nel caso di un elemento valvola di comando attivato elettronicamente, entrambe le camere di attenuazione sono delimitate assialmente da una piastra di ancoraggio la quale è realizzata o in monoblocco con l'elemento valvola di comando o ad esso collegata. La valvola di comando definita può essere realizzata da una fenditura perimetrale fra la piastra di ancoraggio ed un elemento strutturale ad essa collegato, preferibilmente da un anello di supporto per un dispositivo elettromagnetico. Inoltre, o in alternativa, è altresì possibile un orifizio di strozzamento definito in senso assiale nella piastra di ancoraggio. In una delle suddette realizzazioni è preferito il caso in cui il carburante non viene condotto direttamente attraverso la zona di ancoraggio che costituisce l'attenuatore idraulico in direzione di un ritorno dell'iniettore ma, al contrario, il caso in cui, all'interno dell'elemento valvola di comando a forma di bussola è previsto un canale anulare in senso assiale il quale porta preferibilmente e direttamente in una zona elastica disposta radialmente all'interno di un dispositivo elettromagnetico e da qui ad un collegamento di ritorno iniettore.

Risulta particolarmente vantaggiosa una forma dì realizzazione in cui viene garantito almeno un riempimento affidabile dell'almeno una zona di attenuazione. Ciò può essere realizzato in modo da far sì che l'almeno una zona di attenuazione disponga di almeno una luce o fessura di guida e di tenuta, almeno provvisoriamente, con un'area di alta pressione dell' iniettore e di un'ulteriore luce o fessura di guida e di tenuta, preferibilmente durevole, collegata alla zona di bassa pressione dell'iniettore, la sezione del flusso (o portata) della luce o fessura di guida e di tenuta rivolta verso l'area di alta pressione essendo superiore rispetto alla luce o fessura di guida e di tenuta collegata alla zona di bassa pressione. In presenza di valvola di comando chiusa si preferisce la zona di attenuazione riempita con una quantità di trafilamento o fuga e non con una quantità di comando contenente bolle di gas. Tale realizzazione ha come conseguenza il fatto che all' interno dell'almeno una zona di attenuazione prevale un livello dì pressione elevato rispetto alia zona di bassa pressione . Tramite il collegamento idraulico dell'almeno una zona di attenuazione, tramite la succitata luce di trafilamento, si garantisce l'assenza di bolle d'aria nell'almeno una zona di attenuazione, bolle che ridurrebbero l'efficacia ammortizzatrice dell' attenuatore idraulico.

In particolare, al fine di evitare gli effetti di un elevato livello di pressione all'interno della zona di attenuazione risulta vantaggiosa la forma di realizzazione in cui le superfici di applicazione di pressione attive in senso assiale presentano le stesse dimensioni nelle zone di attenuazione in modo che la forza ài compressione risultante dalle zone di attenuazione non agisca sull'elemento valvola di comando .

Risulta particolarmente vantaggiosa una forma di realizzazione in cui è presente una grande e potente molla di chiusura per la valvola di comando, detta molla avente una forza elastica superiore a 30 N, preferibilmente superiore a 40 N e, in una versione particolarmente preferita, superiore a 50 N. Ulteriori vantaggi, caratteristiche e dettagli del trovato emergono dalla seguente descrizione dettagliata di esempi di realizzazione preferiti con 1'ausilio dei relativi disegni in cui:

Fig . 1 rappresenta un primo esempio di realizzazione di un iniettore con attenuatore idraulico in cui una prima zona di attenuazione è disposta radialmente al dì fuori di un elemento valvola di comando a forma di bussola mentre un secondo elemento attenuatore è posto all'interno dell'elemento valvola dì comando. Fig . 2 rappresenta una forma di realizzazione alternativa di un iniettore in cui due zone di attenuazione di un elemento di copertura o calotta sono cinte da un elemento di copertura o calotta e sono reciprocamente separate in senso assiale tramite un elemento anulare dell'elemento valvola di comando .

Fig . 3 rappresenta un ulteriore esempio di realizzazione di un iniettore in cui l'attenuatore idraulico è realizzato all'interno di una zona di ancoraggio .

Nelle figure sono segnalati i medesimi componenti e quelli con l'analoga funzione. Negli esempi di realizzazione illustrati sono riportati solo iniettori con attuatore elettromagnetico . A fianco è altresì possibile l'utilizzo di attuatori piezoelettrici .

Nelle figure è raffigurato in sezione un iniettore 1 realizzato quale iniettore common-rail per l ' iniezione dì carburante nella camera di combustione di un motore a combustione interna di un autoveicolo. Una pompa ad alta pressione 2 trasporta il carburante da un serbatoio 3 ad un deposito ad alta pressione carburante 4 (rail) e qui il carburante, in particolare il gasolio o la benzina, viene stoccato ad una elevata pressione, in questo esempio di realizzazione, a circa 2000 bar. Al deposito ad alta pressione carburante 4 è collegato 1' iniettore 1 a fianco di altri iniettori, non illustrati, tramite una linea di alimentazione 5. L'iniettore 1 è collegato ad una linea di ritorno 7 tramite un raccordo di ritorno iniettore 6. Tramite detta linea, una quantità di comando di carburante che verrà dettagliata nel prosieguo verrà trasportata dall' iniettore 1 al serbatoio 3 e da qui verrà di nuovo convogliata al circuito di alta pressione .

In questo esempio di realizzazione, l'iniettore 1 comprende un elemento valvola di iniezione 9 in monoblocco il quale, al 1'occorrenza, può altresì essere realizzato in più parti ed è traslabile in senso assiale. Esso, sulla sua estremità non mostrata , presenta una superficie di chiusura con la quale è associabile 1'elemento valvola dì iniezione 9, in una realizzazione a tenuta in una sede dell'elemento valvola di iniezione non mostrata .

Quando 1'elemento valvola di iniezione 9 si trova in corrispondenza con la propria sede dell' elemento valvola di comando, vale a dire in una posizione di chiusura, risulta impedita 1'uscita di carburante da un dispositivo a foro dell'ugello non rappresentato. Quando invece esso risulta sollevato dalla propria sede elemento valvola di iniezione, il carburante può scorrere a livello della sede dell'elemento valvola di iniezione e fluire verso il dispositivo a foro dell'ugello e qui, sostanzialmente ad un' alta pressione (pressione Rail} essere iniettato nella camera di combustione. Una camera di comando 11 viene limitata da un lato frontale superiore 10 dell'elemento valvola di iniezione 9, tale camera 11 essendo alimentata in continuo con carburante ad alta pressione tramite una valvola di adduzione 12 che si sviluppa in senso radiale. La camera di comando 11 è collegata con una camera della valvola 16 tramite un canale di deflusso 14 disposto nel corpo valvola 13 dotato di una valvola di deflusso 15, detta camera della valvola 16 essendo limitata da un elemento valvola di comando 17 a forma di bussola e traslabile in senso assiale, di una valvola di comando 18 (servo valvola) compensata in termini di pressione in senso assiale ed in stato chiuso. Dalla camera della valvola 16 può fluire carburante in una zona di bassa pressione 19 dell'iniettore 1 e da qui esso può fluire verso il collegamento di ritorno deli' iniettore 6 quando 1'elemento valvola di comando 17, realizzato in monoblocco con una piastra di ancoraggio 20, è sollevato dalla sede della valvola di comando 21 realizzata sul corpo della valvola 13, cioè quando la valvola di comando 18 è aperta .

Per lo spostamento dell'elemento valvola di comando 17 sul piano illustrato verso l'alto, in un primo senso di traslazione 22, è presente un dispositivo elettromagnetico 23 il quale presenta un elettromagnete 24 (bobina) il quale è fermato in un corpo di fissaggio 25. L'elettromagnete 24 interagisce con la piastra di ancoraggio 20 la quale è disposta in una zona di ancoraggio. Grazie alla realizzazione in monoblocco dell'elemento valvola di comando 17 con la piastra di ancoraggio 20, 1'elemento valvola di comando 17 si solleva in presenza di una alimentazione del dispositivo elettromagnetico 23 da parte della propria sede valvola di comando 21.

Le sezioni di passaggio della valvola di adduzione 12 e della valvola di deflusso 15 sono fra di loro coordinate in modo da far si che con la valvola di comando 18 aperta si verifichi, tramite la valvola della camera 16, un deflusso netto di carburante (quantità di comando) dalla camera di comando 11 alla zona di bassa pressione 19 dell'iniettore 1 tramite la camera della valvola 16 e da qui al raccordo di ritorno dell'iniettore 6 attraverso la linea di ritorno 7 nel serbatoio 3. Così facendo, la pressione nella camera di comando 11 si abbassa rapidamente, sollevando 1'elemento valvola di comando 9 dalla propria sede elemento valvola di iniezione in modo che, successivamente, possa essere iniettate carburante nella zona di combustione.

Per terminare il processo di iniezione viene interrotta 1'alimentazione (elettrica) del dispositivo elettromagnetico 23, il che determina lo spostamento dell'elemento valvola di comando 17, tramite una molla di chiusura 27, poggiante sulla piastra di ancoraggio 20, la quale è disposta all'interno di una zona elastica 28, detta zona essendo disposta all'interno del corpo di fissaggio 25 e detto spostamento dell'elemento 17 avvenendo nel piano raffigurato verso il basso, verso la sede della propria valvola di comando. Il carburante che fluisce attraverso la valvola di adduzione 12 nella camera di comando 11 fa sì che si verifichi un rapido aumento di pressione nella detta camera di comando 11, nonché una neo agente forza dì chiusura sull'elemento valvola di iniezione 9. Detta forza di chiusura viene assistita da una molla di chiusura non rappresentata la quale sì puntella su un cordolo periferico dell'elemento valvola di comando 17.

Nell'elemento valvola di comando 17 a forma di bussola si estende un perno di pressione 29 il quale limita superiormente la camera della valvola 16 nel piano illustrato in senso assiale. Il perno di pressione 29 si estende in senso assiale nella zona elastica 28 e si puntella a livello di un elemento di copertura o calotta 30 dell'iniettore 1. A sua volta, la molla di chiusura 27 si puntella sul perno di pressione 29 e sulla sua sezione di contatto.

In presenza di valvola di comando 18 aperta il carburante fluisce innanzitutto in una zona anulare 31 e da qui, tramite canali assiali 32, nella zona di ancoraggio 26. Da qui il carburante, tramite fori radiali 33, fluisce in un canale centrale 34 all'interno dell'elemento valvola di comando 17 all'interno della piastra di ancoraggio 20 direttamente nella zona elastica 28 e da qui nel raccordo di ritorno dell'iniettore 7.

Al fine di evitare urti dell' elemento valvola di comando 17 durante il suo movimento di chiusura a livello della sede della valvola di comando 21, nonché urti a livello della sua battuta o fine corsa assiale 35 durante il movimento di apertura dell' elemento valvola di comando 17 è previsto un attenuatore idraulico 36 che comprende una prima zona di attenuazione 37 la quale è disposta radialmente al di fuori dell'elemento valvola di comando 17 ed è realizzata quale zona anulare. Nel piano illustrato, in senso assiale verso il basso, la prima zona di attenuazione 37 viene limitata da una superficie di applicazione di pressione 38 a forma anulare (categoria diametrìca) dell'elemento valvola di comando. La prima camera di attenuazione 37 è altresì limitata in senso radiale ed assiale da un elemento di guida esterno 39 per 1' elemento valvola di comando 17, Tramite una valvola a farfalla 40, definita quale foro radiale nell'elemento valvola di comando 17, la prima zona di attenuazione 37 è collegata idraulicamente con una seconda zona di attenuazione 41 la quale è altresì realizzata quale zona anulare, anche se all'interno dell'elemento valvola di comando 17.

Nel piano illustrato, in senso assiale verso l'alto, la seconda zona dì attenuazione 41 viene 1imitata da una superficie di applicazione di pressione 42 a forma anulare (categoria diametrica) dell'elemento valvola di comando 17.

Nel piano illustrato, in senso assiale verso il basso , la seconda camera di attenuazione 41 è altresì limitata da una sezione ispessita del perno di pressione 29 (spalla anulare). In senso radiale, la seconda camera di attenuazione viene limitata da una parete perimetrale interna dell'elemento valvola di comando 17. Quando 1'elemento valvola di comando 17 , attraverso l'alimentazione del dispositivo elettromagnetico, viene spostato nella prima direzione di movimento 22 si riduce il volume della prima zona di attenuazione 37 ed aumenta il volume della seconda zona di attenuazione. La differenza di pressione fra le camere di attenuazione 37 e 41 che ne risulta fa sì che il carburante venga trasportato, attraverso la valvola a farfalla 40, dalla prima zona di attenuazione 37 alla seconda zona di attenuazione 41, facendo si che a sua volta, la velocità di apertura dell'elemento valvola di comando 17 sia strozzata e ammorti zzata proporzionalmente al quadrato della velocità di apertura. Qualora, invece, l'elemento valvola di comando 17 venga spostato in una seconda direzione di movimento 43, opposta alla prima direzione di movimento 22, il carburante verrà trasportato dalla seconda camera di compressione 41, attraverso la valvola a farfalla 40, alla prima camera di compressione 37 il che determina un'attenuazione della velocità di chiusura dell'elemento valvola di comando 17 proporzionale al quadrato della velocità di chiusura. In particolare, tramite l'associazione ad una forte molla elastica 27, dotata di una forza elastica di 45 bar, come nel presente esempio di realizzazione, vengono evitati urti dell' elemento valvola di comando 17 a livello della sede della valvola di comando 21, nonché urti dell' elemento valvola di comando 17 a livello della battuta {o finecorsa) assiale 35. Il riempimento della seconda camera di attenuazione 41 (tramite la valvola a farfalla 40 della prima camera di attenuazione 37) con carburante avviene tramite "leckage" di alta pressione attraverso una prima fessura di tenuta 44 radialmente fra 1'elemento valvola di comando 17 ed una sezione ispessita inferiore del perno di pressione 29. Affinché il passaggio o flusso passante attraverso la prima fessura di tenuta 44 sia superiore rispetto al passaggio attraverso una seconda fessura di tenuta 45, in senso radiale, fra una sezione sottile del perno di pressione 29 e 1' elemento valvola di comando 17 in una zona del piano illustrato al di sopra della seconda camera di attenuazione 41, nelle camere di attenuazione 37 e 41 si instaura un più elevato livello di pressione rispetto a quello nella zona a bassa pressione 19 la quale è col legata idraulicamente con un raccordo ritorno iniettore 6 garantendo in questo modo un riempimento sicuro delle camere di attenuazione 37 e 41. Risulta vantaggioso il fatto che la superficie di applicazione di pressione 38 dell'elemento valvola di comando 17, nella prima zona di attenuazione 37, presenta la stessa area della superficie di applicazione di pressione attiva in senso opposto 42 a livello dell'elemento valvola di comando 17 nella seconda camera di attenuazione 41 ed ha come conseguenza il fatto che , grazie al livello di pressione superiore all'interno delle zone di attenuazione 37 e 41, nessuna forza idraulica risultante agisca sull'elemento valvola di comando 17.

Qui di seguito vengono illustrati gli esempi di realizzazione secondo le Figg. 2 e 3. Onde evitare ripetizioni verranno sostanzialmente considerate solo le differenze rispetto all'esempio di realizzazione di cui alla Fig. 1. Relativamente agli aspetti comuni si rimanda alla precedente descrizione delle figure, nonché alla Fig. 1.

Nel caso dell'iniettore 1 illustrato in Fig. 2 è previsto un attenuatore idraulico 36 realizzato in modo diverso rispetto alla Fig. 1 il quale comprende un elemento di copertura 46, il quale, tramite una molla ad elica 47, in senso assiale nel piano illustrato verso l'alto, viene premuto contro un elemento di guida esterno 39 dell'iniettore 1.

Sull' elemento valvola di comando 17 è fissato un elemento anulare 48 che si estende in senso anulare il quale suddivide lo spazio circoscritto dall'elemento di copertura 46 in una prima zona di attenuazione 37 superiore in senso assiale e in una seconda zona dì attenuazione 41 inferiore disposta in senso assiale. Entrambe le zone di attenuazione 37 e 41 sono collegate con uno spazio intermedio 49 a volume costante tramite una valvola a farfalla 40 definita e realizzata quale foro radiale all'interno dell'elemento valvola di comando 17 a forma di bussola, detto spazio intermedio essendo disposto all'interno dell'elemento valvola di comando 17. In senso radiale, lo spazio intermedio 49 è delimitato dall' elemento valvola di comando 17 . Nel senso assiale reciprocamente contrapposto lo spazio intermedio 49 è delimitato da due sezioni ispessite di un perno di guida o candela 29. Lo spazio intermedio 49 e con questo entrambe le zone di attenuazione 37 e 41 vengono riempiti con carburante di trafilamento (leckage) tramite una prima fessura di tenuta 44 radialmente fra 1'elemento valvola di comando 17 ed una sezione inferiore ispessita del perno di pressione 29. Nelle zone di attenuazione 37 e 41 e nello spazio intermedio 49 è dunque possibile regolare la pressione con la seconda fessura di tenuta 45 tramite una relativa scelta delle dimensioni della fessura e della lunghezza.

Il gioco di una guida di tenuta 50 fra 1'elemento anulare 48 e l'elemento dì copertura 46, nonché il gioco di un'ulteriore guida di tenuta 51 radiale fra 1'elemento di copertura 46 e 1'elemento valvola di comando 17 devono essere veramente ridotti in modo che la chiusura antitrafilamento (leckage) che ivi si verifica non abbia nessuna influenza, o se si, solo mìnima, sulla funzione di attenuazione. La fessura di tenuta 52 radiale fra l'elemento valvola di comando 17 e 1'elemento guida esterno 39 non ha solamente una funzione impermeabilizzante, ma al contrario posiziona a l contempo l'elemento valvola di comando 17. Per questa ragione la larghezza della fessura di tenuta 52 è inferiore a quella che sarebbe necessaria per una impermeabilizzazione (o chiusura ermetica ) meramente idraulica.

Quando l'elemento valvola di comando 17 viene alzato conseguentemente all'alimentazione dell 'elettromagnete 24 della sede elemento valvola di comando 21 e dunque traslato nella prima direzione di movimento 22, il carburante viene spinto fuori dalla prima camera di attenuazione superiore 37 nello spazio intermedio 49 tramite la valvola a farfalla superiore 40 nel piano illustrato e da qui viene aspirata nella seconda camera di attenuazione 41 in particolare grazie al risucchio (o vortice) che si verifica nella seconda camera di attenuazione in virtù del relativo aumento di volume. Da ciò ne consegue un effetto di strozzamente della velocità di apertura il quale è proporzionale al quadrato di detta velocità di apertura . In presenza di un movimento di spostamento nella seconda direzione di movimento 43 tramite l'interruzione dell'alimentazione dell'elettromagnete 24 e grazie alla forza elastica della potente molla di chiusura 27, si riduce la seconda zona di attenuazione 41 e viene ingrandita la prima zona di attenuazione 37 in modo che il carburante venga trasportato dalla seconda zona di attenuazione 41 alla prima zona di attenuazione 37 tramite la valvola a farfalla inferiore nel piano illustrato e lo spazio intermedio 49, nonché tramite la valvola a farfalla superiore 40 nel piano illustrato, il che, a sua volta, determina un'attenuazione o smorzamento della velocità di chiusura dell'elemento valvola di comando 17. E' possibile prevedere solo una valvola a farfalla 40 e prevedere una zona di attenuazione 37 o 41 a livello dello spazio intermedio 49 tramite un foro "senza strozzatura". Nell'esempio di realizzazione di cui alla Fig. 3 l'attenuatore idraulico 36 è realizzato in una zona di ancoraggio 26 la quale, idraulicamente, è almeno ampiamente disaccoppiata alla zona anulare 31 la quale circoscrive l'elemento valvola di comando 17 in un'area assiale sottostante. Dalla zona anulare 31 ed in presenza dell'elemento valvola di comando 17 aperta, il carburante fluisce attraverso i fori radiali 53 in un canale centrale 34 all'interno dell'elemento valvola di comando 17 e, da qui, direttamente nella zona elastica 28 con molla dì chiusura 27 e da qui, trami te una tasca 54 ed un canale obliquo 55 al raccordo di ritorno dell'iniettore 6.

La piastra di ancoraggio 20 divide una prima zona superiore di attenuazione 37 nel piano illustrato da una seconda zona inferiore di attenuazione 41. Dette camere sono reciprocamente collegate tramite una valvola a farfalla 40 definita e realizzata a guisa di fenditura anulare. La valvola a farfalla 40 è disposta quale fenditura perimetrale in senso radiale fra la piastra di ancoraggio 20 ed un anello di sostegno 56 per dispositivo elettromagnetico 23. E' altresì possibile prevedere un orifizio di strozzamento 57 nella piastra di ancoraggio 20 il quale serve da sostegno ed espansione della finestra della bobina. In sede di movimento di spostamento dell'elemento valvola di comando 17, in una prima direzione di movimento 22, viene trasportato carburante dalla prima camera di attenuazione 37 alla seconda camera di attenuazione 41 tramite la valvola a farfalla 40 definita e realizzata, in questo caso, quale fenditura anulare. Durante un movimento di spostamento nella seconda direzione di movimento 43 si verifica un trasporto del carburante in senso opposto attraverso la valvola a farfalla 40.

Nella zona elastica 28, durante l'effetto di strozzamento della fessura di tenuta 52 nonché della fessura di tenuta 58 distanziata da quest'ultima in senso assiale si evita che un aumento di pressione, determinato dall'urto di comando, migri nelle camere di attenuazione 37 e 41. Il gioco delle fessure di tenuta 52 e 58 deve dunque essere sufficientemente grande da garantire il riempimento e la ventilazione delle zone di attenuazione 37 e 41. Per realizzare dunque una (piccola) tolleranza spaziale dell'elemento valvola dì comando 17, la guida dell'elemento di comando nell'ambito della fessura di tenuta 52 può essere realizzata quale guida poligonale con canali assiali fra la zona anulare 31 e la zona di ancoraggio 26.

Claims (11)

1. Rivendicazioni 1. Iniettore per l'iniezione di carburante in una camera a scoppio di un motore a combustione interna, in particolare iniettore common-rail dotato di un elemento valvola di iniezione (9) il quale è traslabile in senso assiale in funzione della pressione all'interno di una camera di comando (11) fra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura in cui la camera di comando (11), tramite una valvola di comando (18) dotata di un elemento valvola di comando (17) traslabile, è idraulicamente collegabile ad un raccordo di ritorno dell'iniettore (6), caratterizzato dal fatto che alla valvola di comando (18) è assegnato un attenuatore idraulico (36} con almeno una valvola a farfalla (40) definita attraverso la quale il carburante viene trasportato in una prima direzione attraverso un movimento regolabile dell'elemento valvola di comando (17) in una prima direzione di movimento (22) ed attraverso la quale il carburante, in presenza di un movimento di spostamento dell'elemento valvola di comando (17) in una seconda direzione di movimento opposta alla prima, viene trasportato in una seconda direzione (43).
2. 2. Iniettore secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la valvola a farfalla (40) è assegnata ad una prima camera di attenuazione (37) la quale è delimitata dall'elemento valvola di comando (17) e/o da un elemento (strutturale) ad esso collegato o con esso realizzato in monoblocco e dal fatto che il volume della prima camera di attenuazione (37) è ridotto in presenza di un movimento di spostamento dell 'elemento valvola di comando (17) nella prima direzione di movimento (22) facendo sì che il carburante, attraverso la valvola a farfalla (40) venga spinto fuori dalla prima camera di attenuazione e dal fatto che il volume della prima camera di attenuazione (37) è aumentato in presenza di un movimento di spostamento dell 'elemento valvola di comando (17) nella seconda direzione di movimento (43) facendo sì che il carburante, attraverso la valvola a farfalla (40), venga aspirato nella prima camera di attenuazione (37).
3. 3. Iniettore secondo una delle prime due rivendicazioni caratterizzato dal fatto che alla prima camera di attenuazione (37) è associata una seconda camera di attenuazione (41) limitata dall'elemento valvola di comando (17) e/o da un elemento strutturale ad esso collegato o con esso realizzato in monoblocco in cui le zone di attenuazione (37, 41) sono reciprocamente ed idraulicamente collegate direttamente o indirettamente tramite almeno una valvola a farfalla (40) e dal fatto che il volume della seconda zona di attenuazione (41), in presenza di un movimento di spostamento dell'elemento valvola di comando (17) nella prima direzione di movimento (22), aumenta della stessa quantità di cui diminuisce il volume della prima zona di attenuazione (37) e dal fatto che il volume della seconda zona di attenuazione (41) durante un movimento di spostamento dell'elemento valvola di comando (17) nella seconda direzione di movimento (43) diminuisce dello stessa quantità di cui aumenta il volume della prima camera di attenuazione (37),
4. 4, Iniettore secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l'elemento valvola di comando (17) è realizzato a forma di bussola e, preferibilmente in condizioni di chiusura, è compensato in termini di pressione in senso assiale.
5. 5. Iniettore secondo la rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che, all' interno dell'elemento valvola di comando a forma di bussola (17) è disposto un perno di pressione {29} separato dal corpo valvola (13) che presenta la sede della valvola di comando (21).
6. 6. Iniettore secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la prima camera di attenuazione (37) è realizzata quale zona anulare (31) disposta al di fuori dell'elemento valvola di comando (17) e la seconda zona di ammortizzazione (41) è disposta all'interno dell'elemento valvola di comando (17) e dal fatto che la valvola a farfalla (40) è realizzata quale foro nell'elemento valvola di comando (17).
7. 7. Iniettore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5 caratterizzato dal fatto che la prima e la seconda camera di attenuazione (37, 41) sono disposte all'interno di un elemento di copertura (46) attraversato dall'elemento valvola di comando (17) e dal fatto che le camere di attenuazione (37, 41) sono recìprocamente separate in senso assiale tramite un componente anulare, il quale è disposto a livello dell'elemento valvola di comando (17) o è realizzato in monoblocco con quest'ultimo.
8. 8. Iniettore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5 caratterizzato dal fatto che le camere di attenuazione (37, 41) sono separate, in senso assiale, da una piastra di ancoraggio (29) collegata in modo operativo con l'elemento valvola di comando (17) e dal fatto che la valvola a farfalla è costituita da un foro nella piastra di ancoraggio (20) e/o da una fenditura di tenuta perimetrale fra la piastra di ancoraggio (20) ed un componente esterno radiale dell'iniettore (1).
9. 9. Iniettore secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterìzzato dal fatto che le camere di attenuazione (37, 41) sono collegate idraulicamente all'area di alta pressione e all'area di bassa pressione (19) dell'iniettore (1) tramite una prima fessura di guida di tenuta (44) rivolta verso la sede della valvola di comando (21), la quale, a valvola dì comando (18) chiusa viene caricata con alta pressione e tramite una seconda fessura di guida di tenuta rivolta verso il canale di ritorno dell'iniettore (6) in cui la sezione del flusso della prima fessura di guida di tenuta (44) è superiore rispetto a quella della seconda fessura di tenuta (451 in modo che nelle camere di attenuazione (37, 41) si verifichi un livello di pressione superiore rispetto alla zona di bassa pressione (19) dell'iniettore (1).
10. 10.Iniettore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la superficie di applicazione di pressione (42) dell'elemento valvola di comando (17) e/o del componente ad esso collegato o realizzato con esso in monoblocco, con la quale la prima camera di attenuazione (37) è delimitata in un primo senso assiale, nonché la superficie di applicazione di pressione (38) dell'elemento valvola di comando (17) e/o del componente ad esso collegato o realizzato con esso in monoblocco, con la quale la seconda camera di attenuazione (41) è delimitata in un secondo senso assiale contrapposto al primo senso assiale, presentano le stesse dimensioni.
11. 11 . Iniettore secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la molla di chiusura (27) dell'elemento valvola dì comando (18) presenta una forza elastica superiore a 30 N, preferibilmente di 40 N e, nell' ipotesi particolarmente preferita, dì 50 N.