ITMI20092219A1 - Impianto di alimentazione di combustibile per un motore a ciclo diesel - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“IMPIANTO DI ALIMENTAZIONE DI COMBUSTIBILE PER UN MOTORE A CICLO DIESEL”

La presente invenzione è relativa ad un impianto di alimentazione di combustibile per un motore a ciclo Diesel.

Gli impianti di alimentazione previsti per alimentare gasolio ad un motore a ciclo Diesel, com’è noto, comprendono una pompa di bassa pressione che pesca il gasolio da un serbatoio e lo invia ad una pompa di alta pressione. La pompa di alta pressione, a sua volta, invia il gasolio in pressione ad un collettore, denominato “common rail”, che è in comunicazione con gli iniettori dei cilindri del motore.

Normalmente, la pompa di alta pressione è una pompa rotativa con velocità di rotazione e, quindi, con portata costante. Per regolare la portata di gasolio che la pompa di alta pressione invia al “common rail”, alcune soluzioni prevedono di utilizzare una elettrovalvola di regolazione di portata disposta a monte delle valvole di aspirazione che sono associate alle camere di compressione della pompa di alta pressione.

La elettrovalvola di regolazione di portata è integrata nel corpo della pompa di alta pressione, ossia i passaggi tra la elettrovalvola di regolazione di portata e le valvole di aspirazione sono realizzati direttamente nel corpo pompa. La elettrovalvola di regolazione di portata è comandata da una centralina elettronica del motore in modo da fare fluire verso le valvole di aspirazione solamente una parte del gasolio fornito dalla pompa di bassa pressione. La restante parte del gasolio viene deviata verso il carter della pompa di alta pressione attraverso passaggi interni al corpo pompa, allo scopo di lubrificare le parti in movimento all’interno del carter. Il combustibile che arriva in eccesso alla pompa di alta pressione viene fatto tornare al serbatoio attraverso una valvola di “overflow”, ossia una valvola limitatrice di pressione, anch’essa interna al corpo pompa.

La elettrovalvola di regolazione di portata può essere una elettrovalvola di tipo on-off, che viene indicata con la sigla VCV (“Volume Control Valve”) ed è comandata in modo da eseguire, in successione, cicli di apertura e chiusura. Con tale tipologia di valvola, la portata viene regolata variando il “duty cycle”, ossia il tempo di apertura rispetto al tempo del ciclo.

Tale soluzione è scarsamente soddisfacente, in quanto i passaggi interni al corpo pompa, tra l’uscita della valvola VCV e le valvole di aspirazione, sono sede di onde o impulsi di pressione, che sono generati dai cicli di apertura/chiusura della valvola VCV. Sperimentalmente si rileva che tali impulsi di pressione arrivano fino a valori di 8 bar e si ripercuotono sulla stabilità di funzionamento delle valvole di aspirazione. Infatti, se gli impulsi di pressione sono concomitanti con le corse di compressione dei pistoni nelle camere di compressione, le corrispondenti valvole di aspirazione possono aprirsi invece di garantire la tenuta sulle rispettive sedi valvola, con conseguente malfunzionamento dell’impianto.

Gli impulsi di pressione provocano poi una usura elevata sulle sedi valvola delle valvole di aspirazione, e provocano rumore e vibrazioni nel corpo pompa.

Inoltre, il corpo pompa è relativamente complesso da realizzare, specialmente a causa del numero e del layout dei passaggi interni a monte del carter e delle valvole di aspirazione.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un impianto di alimentazione di combustibile per un motore a ciclo Diesel, il quale consenta di risolvere in maniera semplice ed economica i problemi sopra esposti.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un impianto di alimentazione di combustibile per un motore a ciclo Diesel, come definito nella rivendicazione 1.

Per una migliore comprensione della presente invenzione viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 illustra uno schema di una preferita forma di attuazione dell’impianto di alimentazione di combustibile per un motore a ciclo Diesel secondo la presente invenzione; e

- la figura 2 è uno schema di un dettaglio della figura 1.

In figura 1, con 1 è indicato, nel suo complesso, un impianto di alimentazione di combustibile (schematicamente e parzialmente illustrato) per un motore 2 a ciclo Diesel, in particolare per un autoveicolo. L’impianto 1 comprende un serbatoio 3 ed una pompa di bassa pressione 4, la quale ha una bocca di ingresso 5 comunicante con il serbatoio 3 in modo da aspirare combustibile.

La pompa di bassa pressione 4 ha una bocca 7 di mandata comunicante attraverso un condotto 8 con una bocca 9 di ingresso di una unità o blocco 10, che a sua volta distribuisce e regola la portata di combustibile verso una pompa di alta pressione 11.

La pompa di alta pressione 11 ha quattro bocche 14, 15, 16 e 17. La bocca 16 definisce la mandata di combustibile in pressione e comunica con un collettore 18, denominato comunemente “common rail”, dal quale il combustibile viene poi iniettato nei cilindri del motore 2. La bocca 17 ed il common rail 18 comunicano con il serbatoio 3 tramite linee 20 per fare ricircolare eventuale combustibile in eccesso.

La bocca 14 definisce l’ingresso per il combustibile che deve essere compresso in una o più camere 21 ed inviato alla bocca 16. Per evitare il riflusso di combustibile attraverso la bocca 14, la pompa di alta pressione 11 comprende una o più valvole di aspirazione 22 definite da valvole di non ritorno, che si aprono in risposta alla corsa di aspirazione nelle rispettive camere 21. La bocca 14 può coincidere con l’ingresso di una valvola di aspirazione 22, oppure può comunicare con gli ingressi delle valvole di aspirazione 22 tramite passaggi interni alla pompa 11.

La bocca 15 definisce un ingresso che comunica con un carter 24 interno alla pompa per lubrificare, tramite combustibile, le parti in movimento (albero rotante, cuscinetti, uno o più pistoni, ecc…).

Il combustibile viene distribuito tra le bocche 14 e 15 dall’unità 10, la quale ha tre bocche di uscita, indicate dai numeri di riferimento 26,27,28. La bocca 26 comunica con il serbatoio 3 per fare ricircolare il combustibile in eccesso; e le bocche 27 e 28 comunicano, rispettivamente, con le bocche 14 e 15 attraverso rispettivi tubi 29,30, che sono collegati a tenuta di fluido all’unità 10 ed alla pompa di alta pressione 11 tramite raccordi.

Secondo quanto illustrato in figura 2, l’unità 10 comprende una valvola 31 di regolazione, la quale è una elettrovalvola di tipo on-off, indicata con l’acronimo VCV (Volume Control Valve). L’ingresso della valvola 31 comunica con la bocca 9 attraverso un passaggio 33 interno all’unità 10 e comprende due giunzioni o punti di derivazione 34 e 35. L’insieme del condotto 8 e del passaggio 33 definisce pertanto la linea che adduce combustibile alla valvola 31. L’uscita della valvola 31 può coincidere con la bocca 27, oppure può comunicare con la bocca 27 attraverso un passaggio interno all’unità 10.

La valvola 31 è comandata da una centralina elettronica 36 con cicli di apertura e chiusura, in funzione di parametri ambientali e parametri di funzionamento del motore 2, in modo da regolare la portata di combustibile che deve fluire dalla pompa di bassa pressione 4 alle valvole di aspirazione 22.

Il tubo 30 costituisce parte di una linea di lubrificazione comprendente un passaggio 37 interno all’unità 10. Il passaggio 37 si dirama dalla giunzione 35, termina con la bocca 28 e comprende una strozzatura 38 avente una sezione di passaggio calibrata e prefissata, in modo da determinare la portata di combustibile che fluisce al carter 24.

L’unità 10 comprende, infine, una valvola 40 di “overflow”, ossia una valvola limitatrice di pressione disposta lungo un passaggio 41 interno che si dirama dalla giunzione 34 e sfocia nella bocca 26. La valvola 40 determina il livello massimo di pressione del combustibile nel passaggio 33, ossia all’ingresso della valvola 31 ed a monte della strozzatura 38 e lascia defluire il combustibile in eccesso attraverso la bocca 26 verso il serbatoio 3.

L’impianto 1 comprende poi un filtro (non illustrato) che può essere disposto lungo il condotto 6, lungo il condotto 8, nella pompa di bassa pressione 4 oppure nell’unità 10.

L’unità 10 è separata dalla pompa di alta pressione 11, per cui il volume disponibile tra l’uscita della valvola 31 e l’ingresso delle valvole di aspirazione 22 definisce un polmone o accumulo di combustibile, che tende a limitare la propagazione dei picchi di pressione che sono generati dal funzionamento ad intermittenza della valvola 31. Pertanto, la posizione dell’unità 10 permette di smorzare le onde di pressione nella bocca 14 della pompa 11. Preferibilmente, il volume disponibile tra l’uscita della valvola 31 e l’ingresso tra le valvole di aspirazione 22 è maggiore o uguale ad un volume equivalente ad un tubo di lunghezza 100 mm e diametro interno 8 mm, ossia ad un volume di circa 5 cm<3>.

Preferibilmente, il tubo 29 comprende uno strato interno (non illustrato) realizzato in plastica o in gomma elasticamente deformabile, adatta ad uso con gasolio per il campo automobilistico. Ad esempio, tale materiale è definito da gomma sintetica, ad esempio gomma NBR. Tale strato interno è a contatto con il combustibile convogliato alla pompa di alta pressione 11 e, potendosi deformare elasticamente, contribuisce a smorzare le oscillazioni di pressione generate dal funzionamento ad intermittenza della valvola 31.

Grazie alla posizione dell’unità 10 ed eventualmente al tubo 29, quindi, tali oscillazioni di pressione arrivano smorzate alla pompa di alta pressione 11, per cui si evitano i problemi dell’arte nota, ossia l’usura delle sedi valvola delle valvole di aspirazione 22 e aperture indesiderate delle valvole di aspirazione 22 durante la fase di compressione nelle camere 21 della pompa di alta pressione 11.

La soluzione sopra descritta consente anche di realizzare una pompa di alta pressione con caratteristiche standard per essere utilizzata in impianti che prevedano sistemi diversi di regolazione della portata di combustibile, e in particolare essere utilizzata sia con l’unità 10 che ha una valvola 31 di tipo on-off, sia con una unità (non illustrata) che abbia una elettrovalvola di regolazione di portata di tipo proporzionale.

Nel contempo, l’uso dell’unità 10 esternamente alla pompa di alta pressione 11 comporta una semplificazione di layout ed una riduzione di numero dei passaggi interni alla pompa 11 a monte delle valvole di aspirazione 22, per cui la pompa 11 è più semplice ed economica da realizzare.

Risulta infine chiaro che all’impianto 1 qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

In particolare, come accennato sopra, la valvola 31 potrebbe essere sostituita da una elettrovalvola proporzionale. Inoltre, l’unità 10 può essere definita da un unico corpo oppure da più pezzi fissati tra loro.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto di alimentazione di combustibile (1) per un motore a ciclo Diesel (2), l’impianto comprendendo: - una pompa di bassa pressione (4); - una pompa di alta pressione (11) comprendente almeno una valvola di aspirazione (22); - una elettrovalvola di regolazione di portata (31) disposta tra l’ingresso della detta valvola di aspirazione (22) e la mandata della detta pompa di bassa pressione (4); caratterizzato dal fatto che la detta elettrovalvola di regolazione di portata (31) è esterna alla detta pompa di alta pressione (11) e ha una uscita che comunica con l’ingresso della detta valvola di aspirazione (22) attraverso un tubo (29).
2. 2. Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto tubo (29) comprende uno strato interno realizzato in materiale plastico elasticamente deformabile o in gomma.
3. 3. Impianto secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il volume disponibile per il combustibile tra l’uscita della detta elettrovalvola di regolazione di portata (31) e l’ingresso della detta valvola di aspirazione (22) è almeno uguale a 5 cm3.
4. 4. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una unità di distribuzione di combustibile (10) comprendente: - una bocca di ingresso (9); - la detta elettrovalvola di regolazione di portata (31); - una prima bocca di uscita (14) collegata al detto tubo (29), per il combustibile uscente dalla detta elettrovalvola di regolazione di portata (31); - una seconda (15) bocca di uscita; - un primo passaggio interno (33), il quale mette in comunicazione l’ingresso della detta elettrovalvola di regolazione di portata (31) con la detta bocca di ingresso (9); - un secondo passaggio interno (37) che si dirama dal detto primo passaggio interno (33), termina con la detta seconda bocca di uscita (15) e comprende una strozzatura (38).
5. 5. Impianto secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la detta unità di distribuzione del combustibile (10) comprende, inoltre: - una terza bocca di uscita (16); - un terzo passaggio interno (41), il quale si dirama dal detto primo passaggio interno (33) e termina con la detta terza bocca di uscita (16); e - una valvola di overflow (40) disposta lungo il detto terzo passaggio interno (41).
6. 6. Impianto secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto di comprendere un ulteriore tubo (30), il quale mette in comunicazione la detta seconda bocca di uscita con un carter (24) della detta pompa di alta pressione (11).
7. 7. Unità di distribuzione di combustibile (10) per realizzare un impianto secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto di comprendere: - una bocca di ingresso (9); - una elettrovalvola di regolazione di portata (31); - una prima bocca di uscita (14) per il combustibile uscente dalla detta elettrovalvola di regolazione di portata (31); - una seconda (15) bocca di uscita; - un primo passaggio interno (33), il quale mette in comunicazione l’ingresso della detta elettrovalvola di regolazione di portata (31) con la detta bocca di ingresso (9); - un secondo passaggio interno (37) che si dirama dal detto primo passaggio interno (33), termina con la detta seconda bocca di uscita (15) e comprende una strozzatura (38).
8. 8. Unità secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto di comprendere, inoltre: - una terza bocca di uscita (16); - un terzo passaggio interno (41), il quale si dirama dal detto primo passaggio interno (33) e termina con la detta terza bocca di uscita (16); e - una valvola di overflow (40) disposta lungo il dette terzo passaggio interno (41).