ITMI960016A1 - Disposizione valvolare specialmente per una valvola di riciclo del gas di scarico per motori endotermici - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

L'invenzione riguarda una disposizione valvolare, specialmente per una valvola di riciclo del gas di scarico per motori endotermici , conformemente alla definizione introduttiva della rivendicazione 1.

STATO DELLA TECNICA

E' noto il fatto di impiegare valvole di riciclo del gas di scarico in autoveicoli, specialmente in autoveicoli che come motore endotermico impiegano un motore diesel. Queste servono a miscelare all'aria di aspirazione del motore endotermico gas di scarico del motore endotermico, per ridurre così una percentuale dell'ossigeno dell'aria di aspirazione. Con una riduzione della percentuale dell'ossigeno nell'aria di aspirazione si ottiene che per il processo di combustione verificantesi nel motore endotermico si può minimizzare lo sviluppo di ossidi d azoto.

Una valvola di riciclo de gas discarico adatta a tale scopo è nota ad esempio dal DE-OS 42 27 739 Al.

In tal caso un'apertura di ammissione per un primo fluido, ad esempio un gas di scarico molto caldo, è disposta all'interno di una guida per un secondo fluido, ad esempio aria. L'apertura di ammissione in particolare attraversa una parete della guida per il secondo fluido. L'apertura di ammissione è chiudibile per mezzo di una sede valvolare, che può essere chiusa rispettivamente aperta tramite un dispositivo di azionamento. In autoveicoli a tale scopo di regola si impiegano dispositivi di azionamento sollecitabili con una depressione. Questi presentano una membrana, che è sollecitabile con una depressione ed è accoppiata con un otturatore chiudente rispettivamente aprente la sede valvolare. A seconda del grado di apertura e, oppure della durata di apertura della sede valvolare ha luogo una miscelazione definita del gas di scarico con l'aria fresca. Il comando del dispositivo di azionamento avviene tramite un mezzo circuitale collegante una sorgente di depressione con la membrana del dispositivo di azionamento. Sono note a riguardo ad esempio valvole magnetiche oppure trasduttori elettropneumatici.

Nelle note disposizioni valvolari è svantaggioso il fatto che il dispositivo di azionamento e i mezzi circuitali sono disposti relativamente distanziati fra di loro nel vano motore dell'autoveicolo. In tal modo si ottiene una corsa di commutazione relativamente lunga, per la depressione, cosicché fra l'azionamento del mezzo circuitale e l'attivazione del dispositivo di azionamento si verifica un ritardo e, oppure una perdita di rendimento portante ad una miscelazione che si scosta dalla miscelazione voluta del gas di scarico con l'aria fresca.

VANTAGGI DELL'INVENZIONE

La disposizione valvolare secondo l'invenzione con le caratteristiche menzionate nella rivendicazione 1 fornisce invece il vantaggio consistente nel fatto che le perdite di rendimento, quando il dispositivo di azionamento viene sollecitato con la depressione, vengono minimizzate in misura tale che è trascurabilmente piccolo un ritardo fra l'attivazione del mezzo circuitale el'apertura rispettivamente la chiusura della sede valvolare. Poiché il mezzo circuitale ed il dispositivo di azionamento formano una unità di montaggio risulta possibile accoppiarli fra di loro direttamente, cosicché una corsa di commutazione fra il mezzo circuitale ed il dispositivo di azionamento può essere limitata alla dimensione minima costruttivamente necessaria. Con l'esecuzione nella forma di una unità di montaggio in comune si ottiene inoltre una facilitazione di montaggio dell'intera disposizione valvolare, poiché a guesto punto non occorre una disposizione separata della valvola di riciclo del gas di scarico e del mezzo circuitale, cosicché in un'unica fase di montaggio è possibile montare l'intera unità compatta.

In una esecuzione vantaggiosa della disposizione valvolare è previsto che il mezzo circuitale e il dispositivo di azionamento sono disposti in una custodia in comune chiudibile preferibilmente per mezzo di un coperchio di chiusura a tenuta, in cui contemporaneamente è integrato il collegamento di commutazione fra il mezzo circuitale e il dispositivo di azionamento. In tal modo risulta possibile semplicemente, per il montaggio, inserire il dispositivo di azionamento e il mezzo circuitale nelle zone della custodia prevista a tale scopo ed arrestarle mediante il coperchio, là dove contemporaneamente si realizza il collegamento fra il mezzo circuitale e il dispositivo di azionamento per la sollecitazione con la depressione. Pertanto senza un qualsiasi grande dispendio per il montaggio si ottiene una disposizione valvolare completa premontabile con poche manipolazioni, cosicché per il montaggio della disposizione valvolare in un autoveicolo non si verifica più alcun dispendio di collegamento. In tal modo risulta possibile un montaggio particolarmente conveniente a livello economico. E' inoltre vantaggioso quando la custodia e il coperchio per il dispositivo di azionamento e il mezzo circuitale sono fatti di una parte ottenuta per iniezione di materia artificiale, cosicché mediante note tecniche di iniezione d materia artificiale è possibile una produzione di massa e quindi economica delle parti della custodia della disposizione valvolare.

Ulteriori esecuzioni vantaggiose dell'invenzione risultano dalle rimanenti caratteristiche menzionate nelle sottorivendicazioni.

DISEGNI

L'invenzione viene illustrata dettagliatamente nel seguito in un esempio di realizzazione in base ai relativi disegni.

In particolare:

la figura 1 schematicamente mostra un riciclo del gas di scarico di un motore endotermico, rappresentante nel contempo l'attuale stato della tecnica ,

la figura 2 mostra una rappresentazione in sezione attraverso una disposizione valvolare secondo l'invenzione, e la figura 3 mostra una vista dall'alto sulla disposizione valvolare essendo tolto il coperchio.

DESCRIZIONE DEGLI ESEMPI DI REALIZZAZIONE

Nella figura 1 è mostrato lo schema del principio di un riciclo del gas di scarico. Questo schema di principio illustra contemporaneamente lo stato della tecnica oggetto di critica. Il componente principale del riciclo del gas di scarico è una valvola di riciclo del gas di scarico qui indicata genericamente con 10. Inoltre è rappresentata una camera cilindrica 12 di un motore endotermico, collegata in primo luogo con un canale di aspirazione 14 e in secondo luogo con un canale 16 del gas di scarico. Il canale di aspirazione 14 e il canale 16 del gas di scarico in modo generalmente noto vengono collegati tramite valvole 18 con la camera cilindrica 12. Dal canale 16 del gas di scarico un condotto di aggiramento 20 porta al canale di aspirazione 14. Nel condotto di aggiramento 20 è disposta la valvola 10 di riciclo del gas di scarico in grado di aprire in tal modo rispettivamente di chiudere un collegamento del condotto di aggiramento 20 con il canale di aspirazione 14. La valvola di riciclo 10 del gas di scarico viene comandata tramite un mezzo circuitale 22 collegante una sorgente di depressione 24 con un dispositivo di azionamento 26 della valvola 10 di riciclo del gas di scarico. Il mezzo circuitale 22 viene comandato da un apparecchio di comando 28 collegato con una pompa di iniezione 30 e con un pedale acceleratore 32 di un autoveicolo non rappresentato. Il mezzo circuitale 22 tramite un primo collegamento 34 a depressione è collegato con il dispositivo di azionamento 26 e con un secondo collegamento a depressione 36 è collegato con la sorgente di depressione 24. Il mezzo circuitale 22 pertanto in dipendenza di un segnale di comando, preparato dall'apparecchio di comando 28, può prolungare la sorgente 24 di depressione sul dispositivo di azionamento 26, cosicché il dispositivo di azionamento 26 apre rispettivamente e chiude la valvola di riciclo 10 del gas di scarico.

Durante l'esercizio del motore endotermico tramite il canale di aspirazione 14 viene aspirata aria fresca, in cui viene iniettato combustibile per mezzo della pompa di iniezione 30. Per la valvola 18 aprente il canale di aspirazione 14 la miscela combustibile-aria fluisce nelle camere cilindriche 12. Ivi ha luogo il processo di combustione generalmente noto, in quanto mediante una sorgente di accensione viene accesa la miscela combustibilearia. Al termine del processo di combustione tramite la valvola 18 associata al canale 16 del gas di scarico viene espulso il gas di scarico nel canale 16 del gas di scarico. Una parte del gas di scarico tramite il condotto di aggiramento 20 viene condotta sulla valvola di riciclo 10 del gas di scarico. In dipendenza di un management del motore di uno stato di esercizio dell'autoveicolo , ad esempio di un numero di giri del motore, di una temperatura derefrigerante, di una pressione di alimentazione ecc., dall'apparecchio di comando 28 viene preparato un impulso di commutazione per il mezzo circuitale 22, che in tal modo aziona il dispositivo di azionamento 26 della valvola di riciclo 10 del gas di scarico. Quando è aperta la valvola 10 di riciclo del gas di scarico si stabilisce un collegamento fra il condotto di aggiramento 20 e il canale di aspirazione 14, cosicché tramite il condotto di aggiramento 20 una corrente parziale del gas di scarico può essere miscelata all'aria frescain tal modo ad esempio è possibile ridurre la percentuale di ossigeno nell'aria fresca, cosicché nel corso dei processi di combustione che si svolgono nella camere cilindriche 12 si sviluppa una minore quantità di ossidi di azoto. Per ottenere un dosaggio il più possibile preciso del gas di scarico aggiunto all'aria fresca, fra l'impulso di comando preparato dall'apparecchio di comando 28 e l'apertura della valvola di riciclo 10 del gas di scarico, mediante il dispositivo di azionamento 26, dovrà sussistere una relazione il più possibile temporalmente prossima. Questa viene definita essenzialmente dalla lunghezza del primo collegamento di depressione 34, che trasmette sul dispositivo di azionamento 26 la depressione applicata tramite il secondo collegamento a depressione 36 al mezzo circuitale 22. Il mezzo circuitale 22 in particolare può essere ad esempio una valvola magnetica oppure un trasduttore elettropneumatico, che in dipendenza del suo stato di commutazione separa reciprocamente, rispettivamente collega reciprocamente, i collegamenti a depressione 34 e 36.

Nella figura 2 è indicata una disposizione valvolare secondo l'invenzione, contrassegnata genericamente con 38. La disposizione valvolare 38 in primo luogo presenta la valvola di riciclo 10 del gas di scarico in secondo luogo il mezzo circuitale 22. La valvola di riciclo 10 del gas di scarico presenta un manicotto valvolare 40 attraversante una zona parietale 42 del canale di aspirazione 14. La zona parietale 42 può essere in tal caso un componente diretto del canale di aspirazione 14 e tuttavia può essere adattata anche come manicotto separato, ossia come parte 1 del canale di aspirazione, in un canale di aspirazione 14. In questo caso ai due lati della zona parietale qui indicata con 44 si raccorderebbero una zona 46 -aria fresca e una zona 48 -motore del canale di aspirazione 14.

Il manicotto valvolare 40 possiede una parte di guida 50 di diametro maggiore guidata da una flangia 52. La flangia 52 a tale scopo possiede un'apertura passante 54 in cui è adattato il manicotto valvolare 40 con la sua parte di guida 50. La flangia 52 da parte sua è fissata ad un bocchettone 56, che si distacca dalla zona parietale 42 del canale di aspirazione 14. Il bocchettone 56 possiede un'apertura passante 58 attraverso la quale il manicotto valvolare 40 penetra nel canale 14 del gas di scarico. Un diametro dell'apertura passante 58 in tal caso è scelto più grande di un manicotto valvolare 40, cosicché fra il bocchettone 56 e il manicotto valvolare 40 si forma uno spazio anulare 60. Lo spazio anulare 60 è collegato con uno spazio interno 62 del canale di aspirazione 14. Il manicotto valvolare 40 possiede un elemento 64 di guida dell'aria che si estende verso la zona 46 del canale di aspirazione 14 -aria fresca. Al lato 66 del manicotto valvolare 40, opposto al canale di aspirazione 14, è raccordabile il condotto di aggiramento 20 mostrato nella figura 1.

In posizione diametralmente opposta al manicotto valvolare 40 sul canale di aspirazione 14 è disposto il dispositivo di azionamento 26 per la valvola 10 di riciclo del gas di scarico. Il dispositivo di azionamento 26 presenta un'asta valvolare 68 attraversante una boccola 70 del canale di aspirazione 14. La boccola 70 possiede una zona 72 rispettivamente 74 a forma di manicotto, sporgente bilateralmente alla parte parietale 44.La zona 74 è eseguita in un unico pezzo con una custodia 76 avente una prima zona 78 e una seconda zona 80. All'interno della prima zona 76 della custodia è disposto un piattello 82 a membrana, che è accoppiato rigidamente con l'asta valvolare 68 e porta una membrana 84. La membrana 84 sul proprio contorno esterno possiede una parte di tenuta 86 che si impegna in una rientranza 88 della zona 78 della custodia. Il piattello 82 a membrana in antagonismo alla carica di un elemento elastico 90 poggia su un coperchio 92 della membrana. Il coperchio 92 della membrana forma a tale scopo un duomo 94, sul cui fondo 96 è prevista una parte di guida 98 per l'elemento elastico 90. Il piattello 82 a membrana da parte sua possiede un colletto anulare 100 fissante l'elemento elastico 90. Il coperchio 92 a membrana è applicabile ad arresto sulla custodia 76, là dove il nasello di arresto periferico 102 spinge contemporaneamente contro la parte di tenuta 86 della membrana 84 e pertanto la fissa nella rientranza 88. Sul suo lato fronteggiante il piattello 82 a membrana l'asta valvolare 68 reca un anello valvolare 104 formante con il manicotto valvolare 80 una sede valvolare 106.

Nella zona 80 della custodia 76 è disposto il mezzo circuitale 22, che può essere ad esempio una valvola magnetica oppure un trasduttore elettropneumatico . Il mezzo circuitale 22 possiede un bocchettone di raccordo 108 al quale è possibile raccordare il secondo collegamento 36 a depressione mostrato in figura 1. Inoltre il mezzo circuitale 22 possiede un secondo bocchettone di raccordo 110, che viene impegnato superiormente da un becco 112 del coperchio 92 della membrana. Il becco 112 a tale scopo possiede una parte di accoppiamento 113 che può abbracciare il bocchettone di raccordo 110. Il becco 112 inoltre possiede un'apertura passante 114 collegante uno spazio interno 116 del dispositivo di azionamento 26 con il bocchettone di raccordo 110. L'apertura passante 114 in particolare può essere formata da fori disposti reciprocamente sfalsati, in tagli o similari. L'apertura passante 114 può presentare parti 120 di differenti diametri. Il becco 112 è eseguito in un unico pezzo con il coperchio 92 della membrana, là dove questi preferibilmente sono fatti con una parte ottenuta per iniezione di materia artificiale, cosicché è possibile prevedere l'apertura passante 114 durante l'operazione di iniezione. L'apertura passante 114 forma il primo collegamento a depressione 34 rappresentato in figura 1. Fra il becco 112 e il bocchettone di raccordo 110 è previsto un elemento di tenuta 116', ad esempio un anello ad O. Il mezzo circuitale 22 inoltre possiede una zona di raccordo 118, tramite la quale questo può essere contattato con l'apparecchio di comando 28.

La disposizione valvolare 38 mostrata in figura 2 espleta la seguente funzione:

con il funzionamento del non rappresentato motore endotermico il canale di aspirazione 14 viene percorso permanentemente da aria fresca. Contemporaneamente il manicotto valvolare 40 tramite il condotto di aggiramento 20 viene sollecitato con il gas di scarico del motore endotermico. Il gas di scarico in particolare possiede ad esempio una temperatura di circa 400° C, mentre l'aria fresca attraversante il canale di aspirazione 14 presenta approssimativamente temperatura ambiente. Nello stato di partenza della disposizione valvolare 38 è chiusa la sede valvolare 106, ossia l'anello valvolare 104 tramite l'asta valvolare 68 e il piattello 82 a membrana mediante la carica dell'elemento elastico 90 viene spinto contro l'apertura del manicotto valvolare 40, cosicché è impossibile una fuoriuscita del gas di scarica nel canale di aspirazione 14. L'aria fresca attraversante il canale di aspirazione 14 lambisce perifericamente il manicotto valvolare 40, là dove per mezzo dell'elemento 64 di guida dell'aria una parte dell'aria fresca viene convogliata nello spazio anulare 60. In tal modo si ottiene che il manicotto valvolare 40 viene raffreddato nella sua zona situata direttamente in corrispondenza della zona parietale 42 del canale 14 del gas di scarico, cosicché il canale di aspirazione 14 può essere fatto di un materiale meno termoresistente, ad esempio materia artificiale, senza che questo venga direttamente a contatto con il gas di scarico caldo.

Tramite il bacchettone di raccordo 108 è applicata permanentemente una depressione fornita dalla sorgente di depressione 24 (figura 1). Il mezzo circuitale 22 si trova in uno stato chiuso, ossia il bacchettone di raccordo 108 è separato dal bocchettone di raccordo 106, in quanto ad esempio un corpo di chiusura non rappresentato chiude il percorso di collegamento fra il bocchettone di raccordo 108 e 110 all'interno del mezzo circuitale 22. Se a questo punto tramite l'apparecchio di comando 28 viene fornito un segnale di comando, indicante che una determinata quantità di gas di scarico dovrà essere miscelata all'aria fresca attraversante il canale di aspirazione 14 , tramite il mezzo circuitale 22 il corpo di chiusura, separante reciprocamente i bocchettoni di raccordo 108 e 110, viene portato fuori dal percorso di collegamento, cosicché la depressione applicata tramite il secondo collegamento 36 a depressione viene trasmessa sullo spazio interno 116 del mezzo di azionamento 26. In seguito al percorso di collegamento estremamente corto tramite il primo collegamento a depressione 34 la depressione applicata al bocchettone di raccordo 108 verrà applicata immediatamente nello spazio interno 116 senza ritardo e senza perdita rilevante di rendimento. In seguito alla depressione applicata nello spazio interno 116 il piattello 82 a membrana viene mosso in antagonismo alla carica della molla 90, cosicché tramite l'accoppiamento dell'asta valvolare 68 l'anello valvolare 104 vine allontanato dal manicotto valvolare 40, cosicché viene aperta la sede valvolare 106. Attraverso la sede valvolare 106 aperta tramite il condotto di aggiramento 20 il gas di scarico può pervenire ora nella corrente d'aria fresca esistente all'interno del canale di aspirazione 14. Con la corrente esistente il gas di scarico viene iniettato e si miscela sul suo percorso di trasporto fino alle camere cilindriche 12 con l'aria fresca. Tramite un intervallo di tempo e un valore della depressione esistente nello spazio interno 116 viene determinata la durata dell'apertura e inoltre il grado di apertura della sede valvolare 106. Pertanto la quantità del gas di scarico miscelata all'aria fresca dipende direttamente dall'intervallo di tempo e dal grado di apertura della sede valvolare 106. Poiché in seguito al corto percorso di collegamento fra la depressione, applicata permanentemente al bocchettone di raccordo 108, e il mezzo di azionamento 26 può aver luogo un azionamento della sede valvolare 106, sostanzialmente senza ritardo, è possibile una miscelazione, di alta precisione, del gas di scarico 20 con la corrente d'aria fresca. Complessivamente la disposizione valvolare 38 è realizzata nella forma di unità assai compatta eseguita ad esempio in un unico pezzo come pezzo ricavato mediante iniezione di materia artificiale, che comprende la parte 15 del canale di aspirazione incluso i suo bocchettone 56 e la boccola 70 nonché la custodia 76. Questa parte di base di materia artificiale in maniera semplice può essere completata con il manicotto valvolare 40, con i dispositivi di azionamento 26 e con il mezzo circuitale 22, cosicché per il montaggio in un autoveicolo dovrà aver luogo unicamente ancora un collegamento con il condotto di aggiramento 20, con il secondo collegamento a depressione 36 e con l'apparecchio di comando 28. Il dispendio per il montaggio può essere pertanto ridotto drasticamente rispetto alle precedenti soluzioni, cosicché si verifica un risparmio economico. Con l'integrazione avvenuta del primo collegamento a depressione 34 nel coperchio 92 della membrana si evita inoltre una fonte di errori per difetto di tenuta, poiché un controlle dell'ermeticità può aver luogo già prima del montaggio in autoveicoli.

Nella figura 3 la parte 15 del canale di aspirazione con la custodia 76 sagomata a ridosso è mostrata ancora una volta in una vista anteriore. In questa rappresentazione non è rappresentato il coperchio 92 della membrana. Le stesse parti rispetto a quelle in figura 2 sono dotate degli stessi contrassegni e non illustrate ancora una volta. In base a questa vista risulta ancora una volta evidente la struttura compatta della parte 15 del canale di aspirazione presentante contemporaneamente le zone 78 rispettivamente 80 della custodia. Pertanto su uno spazio strettissimo è possibile sistemare il necessario dispositivo di azionamento 26 e il necessario mezzo circuitale 22. Questa parte 15 del canale di aspirazione dopo il completamento - come mostrato in figura 2 - può essere resa disponibile come una unità costruttiva, cosicché il dispendio necessario per il montaggio, ad esempio nel vano motore di un autoveicolo, si limita ad un minimo necessario. In tal caso unicamente ancora la parte 15 del canale di aspirazione in corrispondenza della sua zona 46 -aria fresca e in corrispondenza della sua zona 48 -camera cilindrica, vanno adattate in un canale di aspirazione 14. Ciò può avvenire ad esempio mediante semplice inserimento ad arresto delle singole zone rispettivamente parti, poiché queste parti sono fatte di materia artificiale con una elasticità sufficientemente alta.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Disposizione valvolare, specialmente per un riciclo di gas di scarico per motori endotermici, per miscelare fluidi, con una sede valvolare, chiudente un organo di ammissione per un primo fluido e disposta all'interno di una guida per un secondo fluido, con un dispositivo di azionamento per la sede valvolare, sollecitatile con una depressione, e con un mezzo circuitale per il dispositivo di azionamento, caratterizzata dal fatto che il mezzo circuitale (22) e il dispositivo di azionamento (26) formano una unità di montaggio.
2. 2. Disposizione valvolare secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il mezzo circuitale (22) ed il dispositivo di azionamento (26) sono disposti in una custodia (76) in comune.
3. 3. Disposizione valvolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la custodia (76) presenta una prima zona (78) per alloggiare il dispositivo di azionamento (26) e una seconda zona (80) per alloggiare il mezzo circuitale (22).
4. 4. Disposizione valvolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la custodia (76) è eseguita in un unico pezzo con una parte (15) di un canale di aspirazione (14) per guidare il secondo fluido.
5. 5. Disposizione valvolare secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che una chiusura (coperchio 92 della membrana) forma contemporaneamente un collegamento di commutazione fra il dispositivo di azionamento (26) ed il mezzo circuitale (22).
6. 6. Disposizione valvolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il coperchio (92) della membrana presenta un becco (112), che è accoppiabile con un bocchettone di raccordo (110) del mezzo circuitale (22).
7. Disposizione valvolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il becco (112) presenta un'apertura passante (114) formante un collegamento a depressione (34) fra il mezzo circuitale (22) e il dispositivo di azionamento (26).
8. 8. Disposizione valvolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il becco (112) tramite un elemento di tenuta (116) poggia sul bocchettone di raccordo (110).
9. 9. Disposizione valvolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il coperchio (92) della membrana ed il becco (112) sono eseguiti in un unico pezzo.
10. 10. Disposizione valvolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il coperchio (92) della membrana e il becco (112) sono eseguiti come parte ottenuta per iniezione di materia artificiale.
11. 11. Disposizione valvolare secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che l'apertura passante (114) del becco (112) presenta parti (120) di differente sezione trasversale.
12. 12. Disposizione valvolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che tramite le parti (120) è possibile impostare una strozzatura rispettivamente un incremento dell'effetto di depressione del dispositivo di azionamento (26).