ITMI992588A1 - Sistema di iniezione e relativo procedimento di funzionamento - Google Patents

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ITMI992588A1
ITMI992588A1 IT1999MI002588A ITMI992588A ITMI992588A1 IT MI992588 A1 ITMI992588 A1 IT MI992588A1 IT 1999MI002588 A IT1999MI002588 A IT 1999MI002588A IT MI992588 A ITMI992588 A IT MI992588A IT MI992588 A1 ITMI992588 A1 IT MI992588A1
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IT1999MI002588A
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Christoph Klesse
Martin Werner
Christian Taudt
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Siemens Ag
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Description

D E S C R I Z I O N E
L'invenzione riguarda un sistema di iniezione, specialmente per un motore endotermico, conformemente alla definizione introduttiva della rivendicazione 1 nonché riguarda un procedimento di funzionamento per un sistema di iniezione di tale tipo conformemente alla rivendicazione 8.
Nei noti impianti di iniezione di motori diesel ad esempio nel caso di un completo svuotamento del serbatoio del combustibile può portarsi aria nell'impianto di iniezione, il che rende necessaria una successiva disaerazione dell'impianto di iniezione.
Cosi l'aria che si trova nell'impianto di iniezione nel caso di un cosiddetto impianto di iniezione Common Rail con una pompa ad alta pressione ed una preinserita pompa di mandata, può portare al fatto che la pressione necessaria per l'avviamento del motore non viene formata viene formata soltanto con ritardo. I noti impianti di iniezione Common Rail pertanto nella gamma di funzionamento a bassa pressione fra la pompa di mandata e la pompa ad alta pressione sono disposte valvole di sfiato, per disaerare la zona a bassa pressione ed impedire quindi l'entrata di aria negli spazi di spostamento della pompa ad alta pressione.
In questo tipo di disaerazione è problematico il fatto che le valvole di dìsaerazione, assumenti contemporaneamente la funzione di valvole di lavaggio, nella zona a bassa pressione aprono soltanto ad una pressione superiore alla pressione di aperture delle valvole di ammissione della pompa ad alta pressione. In primo luogo in tal modo con l'avviamento l'intera corrente di mandata della pompa di mandata viene messa a disposizione della pompa ad alta pressione, senza che combustibile sfugga tramite la valvola di sfiato (valvola di lavaggio) , il che porterebbe ad una perdita di pressione. D'altro canto con questo tipo di disaerazione una pressurizzazione in una zona di bassa pressione completamente riempita con aria non è possibile oppure è possibile soltanto con ritardo temporale, poiché la pompa di mandata è in grado di comprimere l'aria nella zona a bassa pressione solo con difficoltà alla pressione di apertura della valvola di sfiato.
Pertanto l'invenzione si pone il compito di realizzare un sistema ad iniezione del genere descritto all'inizio con una migliore disaerazione della zona di bassa pressione.
Partendo dal sistema di iniezione noto, precedentemente descritto, conformemente alla definizione introduttiva della rivendicazione 1 la soluzione del compito dell'invenzione avviene mediante le caratteristiche della rivendicazione 1, rispettivamente - relativamente ad un procedimento di funzionamento per il sistema di iniezione secondo l'invenzione - mediante le caratteristiche della rivendicazione 8.
L'invenzione include il generale criterio tecnico di disporre nella zona di bassa pressione del sistema ad iniezione, fra la pompa di mandata e la pompa ad alta pressione, almeno un organo di sfiato, che disaera la zona a bassa pressione già ad una pressione che è inferiore alla pressione necessaria per il funzionamento della pompa ad alta pressione. Questo intervento anticipato dell'organo di sfiato ad una pressione minore è importante, poiché la pompa di mandata altrimenti per una zona a bassa pressione completamente riempita d'aria non è in grado di formare la pressione minima necessaria per l'intervento dell'organo di sfiato.
Il concetto di organo di sfiato al riguardo e in seguito va inteso in generale e fra l'altro comprende strozzature nonché valvole di sfiato, che sono ad esempio caricate da molla ed aprono soltanto per una preassegnata pressione minima. Inoltre il concetto di organi di disaerazione non è limitato ad organi di disaerazione operanti automaticamente, che automaticamente disaerano la zona di bassa pressione al superamento di una preassegnata pressione minima. Anzi è anche possibile comandare attivamente l'organo di sfiato in dipendenza di determinate grandezze di misurazione, per adattare il comportamento di sfiato allo stato di funzionamento della disposizione di disaerazione, laddove come grandezza di misurazione si prende in considerazione ad esempio la pressione attuale nella zona a bassa pressione oppure - nel caso di un impianto di iniezione Common Rail - la cosiddetta pressione Rail (pressione di iniezione).
In una variante dell'invenzione fra la pompa di mandata e la pompa ad alta pressione è disposta una valvola di comando, che comanda la corrente di volume dalla pompa di mandata alla pompa ad alta pressione, laddove l'organo di disaerazione è disposta fra la pompa di mandata e la valvola di comando e dal lato di uscita sbocca nel condotto di ritorno della pompa ad alta pressione, cosicché l'aria presente nel sistema di iniezione dalla pompa di mandata viene pompata nel condotto di ritorno della pompa ad alta pressione.
In un'altra variante della presente invenzione è disposto un organo di disaerazione fra la valvola di comando e la pompa ad alta pressione, laddove l'organo di disaerazione dal lato di uscita sbocca in corrispondenza del lato di aspirazione della pompa di mandata. Questa disposizione dell'organo di disaerazione ha il vantaggio consistente nel fatto che anche aria fra la valvola di comando e la pompa ad alta pressione viene allontanata dal sistema di iniezione .
Conformemente ad un'ulteriore variante dell'invenzione sono inoltre previsti accorgimenti per consentire l'avviamento anche nel caso di un circuito a bassa pressione completamente riempito d'aria. In questo caso la pompa di mandata infatti per una combinazione della disposizione di disaerazione precedentemente descritta lavora in corto circuito, poiché in corrispondenza del lato di aspirazione e del lato di mandata della pompa di mandata esistono quasi uguali condizioni di pressione e la valvola di comando per il completo riempimento della pompa ad alta pressione è completamente aperta. La pressurizzazione necessaria per l'avviamento pertanto per il sistema di disaerazione precedentemente descritto, nel caso di una zona di bassa pressione completamente riempita d'aria, non è possibile o lo è soltanto con ritardo temporale. In questa variante dell'invenzione pertanto è previsto il fatto di chiudere la valvola di comando fra la pompa di mandata e la pompa ad alta pressione all'avviamento, per un preassegnato intervallo di tempo, per produrre la pressione necessaria per espellere l'aria dall'organo di disaerazione. La chiusura temporanea della valvola di comando all'occorrenza può essere ripetuta molteplicemente fin quando è possibile l'avviamento.
Infine in una variante dell'invenzione è prevista una pompa supplementare per coadiuvare la pompa di mandata, laddove la pompa supplementare nella forma di realizzazione preferita dell'invenzione viene azionata elettricamente. Preferibilmente la pressione di uscita della pompa supplementare è superiore alla pressione di apertura delle valvole di ammissione della pompa ad alta pressione.
Nella precedente descrizione è rilevabile il fatto che il principio di disaerazione secondo l'invenzione si adatta in modo particolarmente vantaggioso per l'impiego in impianti di iniezione di motori endotermici, laddove come settore di impiego preferito vanno menzionati specialmente i cosiddetti impianti di iniezione Common Rail. Tuttavia l'invenzione non è limitata ad applicazioni di tale tipo ma può essere impiegata in tutti i casi in cui liquido viene iniettato sotto pressione elevata.
Altri ulteriori sviluppi vantaggiosi dell'invenzione sono caratterizzati nelle sottorivendicazioni rispettivamente vengono rappresentati più dettagliatamente in seguito, insieme alla descrizione dell'esecuzione preferita dell'invenzione, in base alle figure.
In particolare:
la figura 1 mostra un sistema di iniezione secondo l'invenzione con una strozzatura per disaerare la zona di bassa pressione, laddove la strozzatura è disposta fra la pompa di mandata e la valvola di comando, la figura 2 mostra un sistema ad iniezione secondo la figura 1 con una strozzatura supplementare per disaerare la zona di bassa pressione fra la valvola di comando e la pompa ad alta pressione, la figura 3 mostra un sistema di iniezione secondo la figura 2 con una pompa supplementare per coadiuvare la pompa di mandata nonché,
la figura 4 mostra il procedimento di funzionamento dei sistemi di iniezione rappresentati nelle figure 2 e 3, come schema di funzionamento.
Il sistema di iniezione rappresentato in figura 1 serve ad iniettare combustibile diesel nelle camere di combustione di un motore diesel con quattro cilindri. Il combustibile diesel in particolare in un primo momento da una pompa di mandata 1 tramite un serbatoio 2 del combustibile viene pompato fuori dal serbatoio 3 del combustibile, laddove la pompa di mandata 1 tramite un albero 4 viene azionata meccanicamente dal motore endotermico. In parallelo alla pompa di mandata 1 è disposto un regolatore di pressione preliminare 5, che opera automaticamente e mantiene costante la pressione di uscita della pompa di mandata 1, in quanto al superamento di un preassegnato valore prescritto automaticamente combustibile viene riportato verso il lato di aspirazione della pompa di mandata 1.
Successivamente il combustibile tramite una valvola di comando 6 viene addotto ad una pompa ad alta pressione 7, che produce la necessaria alta pressione di iniezione e dal lato di uscita è collegata con quattro iniettori 8.1 fino a 8.4 per iniettare il combustibile nelle camere di combustione. A valle della pompa ad alta pressione 7 è disposto in particolare un regolatore di alta pressione 9, che viene comandato da una unità di comando elettronica 10 ed imposta una preassegnata pressione di iniezione, in quanto nel caso di un superamento della desiderata pressione di iniezione combustibile viene rilasciato nel condotto di ritorno della pompa ad alta pressione 7 e scorre a ritroso nel serbatoio 3 del combustibile. Inoltre i quattro iniettori 8.1 fino a 8.4 sono collegati con una conduttura in comune delle fughe per difetto di tenuta, che consente di riportare la corrente di combustibile di fuga per difetto di tenuta nel serbatoio 3 del combustibile.
Fra la pompa di mandata 1 e la valvola di comando 6 inoltre è disposta una valvola di lavaggio 11 consentente un lavaggio della pompa ad alta pressione 7 con combustibile. La valvola di lavaggio 11 tuttavia si apre soltanto ad una pressione che è superiore alla pressione di apertura delle valvole di ammissione della pompa ad alta pressione 7, cosicché la valvola di lavaggio 11 nel caso di una zona di bassa pressione completamente riempita d'aria non è in grado di disaerare la zona di bassa pressione.
Secondo l'invenzione il sistema di iniezione nell'esempio di realizzazione in questione presenta una strozzatura 12, che è disposta fra la pompa di mandata 1 e la valvola di comando 6 e dal lato di uscita sbocca nel condotto di ritorno della pompa ad alta pressione 7. In tal modo l'aria presente nel sistema ad iniezione dalla pompa di mandata 1 viene pompata nel condotto di ritorno della pompa ad alta pressione 7, cosicché per modeste quantità d'aria nella zona di bassa pressione si ottiene un'effettiva disaerazione. Al riguardo la strozzatura 12 è eseguita in modo che la corrente di mandata della pompa di mandata 1 risulta sostanzialmente superiore alla corrente di combustibile tramite la strozzatura 12. Ciò è importante in quanto la strozzatura 12 altrimenti nel caso di una zona di bassa pressione completamente disaerata provocherebbe una caduta di pressione nella zona di bassa pressione.
La figura 2 mostra un'ulteriore esempio di realizzazione di un sistema di iniezione secondo l'invenzione, che coincide ampiamente con il sistema di iniezione precedentemente descritto e rappresentato in figura 1, cosicché per i componenti corrispondenti rispettivamente i corrispondenti gruppi costruttivi in figura 2 si utilizzano gli stessi contrassegni e al riguardo si rimanda alla precedente descrizione. Aggiuntivamente alle caratteristiche rappresentate nella figura 1 questo sistema di iniezione presenta un'ulteriore strozzatura 13 per disaerare la zona di bassa pressione, laddove la strozzatura 13 è disposta fra la valvola di comando 6 e la pompa ad alta pressione 7 e dal lato di uscita sbocca in corrispondenza del lato di aspirazione della pompa di mandata 1. Anche questa strozzatura 13 è progettata in modo che la corrente di mandata della pompa di mandata 1 è sostanzialmente superiore alla corrente di combustibile circolante tramite la strozzatura 13, affinché la strozzatura 13 non provochi caduta di pressione nella zona di bassa pressione. In questa disposizione della strozzatura 13 è vantaggioso il fatto che è possibile scaricare anche aria nella zona fra la valvola di comando 6 e la pompa ad alta pressione 7. Relativamente al procedimento di funzionamento di questo sistema di iniezione si rimanda allo schema di funzionamento rappresentato nella figura 4 e alla relativa descrizione.
La figura 3 infine mostra un'ulteriore esempio di realizzazione dell'invenzione, che coincide essenzialmente con il sistema di iniezione rappresentato in figura 2 e lavora pure corrispondentemente al procedimento di funzionamento rappresentato in figura 4.
Inoltre questo sistema di iniezione presenta una pompa supplementare 15, che viene azionata da un motore elettrico 16 d è preinserita alla pompa di mandata 1 per coadiuvarla, laddove la pressione di uscita della pompa supplementare 15 è grande a sufficienza per superare la pressione di apertura delle valvole di ammissione della pompa. La strozzatura 13 al riguardo è inserita in serie con una valvola di ritenuta 17, per impedire che la pompa supplementare 15 durante la fase di rilascio dell'autoveicolo, ossia essendo chiusa la valvola di comando 6 e corrispondentemente senza iniezione del combustibile, pompi combustibile davanti alla valvola di comando 6 tramite la strozzatura 13 verso la pompa ad alta pressione 7.
La figura 4 infine come schema di funzionamento mostra un procedimento di funzionamento secondo l'invenzione per i sistemi di iniezione rappresentati nelle figure 2 rispettivamente 3, il quale coadiuva aggiuntivamente la disaerazione della zona a bassa pressione mediante un particolare comando della valvola di comando 6.
Così per il sistema ad iniezione rappresentato nella figura 1 esiste il problema che per una zona di bassa pressione completamente riempita di aria, ad esempio dopo uno svuotamento del serbatoio 3 del combustibile, l'avviamento è impossibile o lo è solo con difficoltà. In questo caso infatti sul lato di aspirazione e sul lato di mandata della pompa di mandata 1 esiste la stessa pressione, cosicché la pompa di mandata 1 lavora in corto circuito, poiché la valvola di comando 6 viene completamente aperta dall'unità di comando 10 per provvedere al necessario riempimento della parte ad alta pressione.
All'inizio viene azionato l'organo di avviamento del motore diesel, per cui la pompa di mandata 1 e la pompa ad alta pressione 7 vengono azionate dall'albero 4. Inoltre la valvola di comando 6 viene completamente aperta dall'unità di comando 10, per preparare la necessaria quantità di combustibile in corrispondenza degli iniettori B.l fino a 8.4. La valvola di regolazione di pressione preliminare 5 e la valvola di regolazione di alta pressione 9 in tal caso in un primo momento sono chiuse, poiché la rispettiva pressione è inferiore ai preassegnati valori prescritti.L'unità di comando 10 misura quindi tramite un sensore di pressione 14 la pressione di iniezione applicata in corrispondenza degli iniettori 8.1 fino a 8.4 e li confronta con un preassegnato valore di soglia. Al superamento del valore di soglia quindi in maniera convenzionale ha luogo l'avviamento del motore. Se la pressione ad iniezione misurata invece non aumenta, entro un preassegnato intervallo di tempo, al valore di soglia preassegnato, allora usualmente ciò è riconducibile al fatto che la zona di bassa pressione è ampiamente riempita d'aria. Per coadiuvare la disaerazione la valvola di comando 6 quindi viene chiusa dall'unità di comando 10 per un intervallo di tempo preassegnato, dopo di che quindi dal sensore di pressione 14 viene di nuovo misurata la pressione di iniezione. Questo ciclo formato da chiusura della valvola di comando 6 e misurazione della pressione di iniezione viene quindi ripetuto fino a quando la pressione di iniezione supera il preassegnato valore di soglia.
L'invenzione nella sua esecuzione non si limita agli esempi di realizzazione preferiti indicati precedentemente. Anzi è pensabile un certo numero di varianti, che fanno uso della soluzione rappresentata anche per esecuzioni fondamentalmente di diverso tipo.

Claims (9)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di iniezione, specialmente per un motore endotermico di un autoveicolo, comprendente una pompa di mandata (1) per pompare il liquido da iniettare da un serbatoio (3), una pompa ad alta pressione (7), collegata dal lato di entrata con la pompa di mandata (1), per iniettare il liquido, pompato dalla pompa di mandata (1), attraverso almeno un ugello di iniezione (8.1) fino a (8.4), e infine comprendente un primo organo di disaerazione (12), disposto fra la pompa di mandata (1) nella pompa ad alta pressione (7), per disaerare la zona a bassa pressione che si trova fra la pompa di mandata (1) e la pompa ad alta pressione (7), caratterizzato dal fatto che il primo organo di disaerazione (12) dal lato di uscita sbocca in una zona di pressione minore rispetto a quella nella zona a bassa pressione e disaera la zona a bassa pressione già per una pressione che è inferiore alla pressione necessaria per il funzionamento della pompa ad alta pressione (7).
  2. 2. Sistema di iniezione secondo la rivendicazione (1), caratterizzato dal fatto che fra la pompa di mandata (1) e la pompa ad alta pressione (7) è disposta una valvola di comando (6) per comandare la corrente di liquido dalla pompa di mandata (1) alla pompa ad alta pressione (7), da dove il primo organo di disaerazione (12) dal lato di uscita è disposto fra la pompa di mandata (1) e la valvola di comando (6) e dal lato di uscita sbocca nel condotto di ritorno della pompa ad alta pressione (7).
  3. 3. Sistema di iniezione secondo la rivendicazione (1) oppure (2), caratterizzato dal fatto che fra la pompa di mandata (1) e la pompa ad alta pressione (7) è disposta una valvola di comando (6), per comandare la corrente di liquido dalla pompa di mandata (1) alla pompa ad alta pressione (7), laddove fra la valvola di comando (6) e la pompa ad alta pressione (7) è disposto un secondo organo di disaerazione (13), che dal lato di uscita sbocca sul lato di aspirazione della pompa di mandata (1).
  4. 4. Sistema di iniezione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il primo organo di disaerazione (12) e, oppure il secondo organo di disaerazione (13) sono eseguiti come strozzature, laddove la strozzatura (12, 13) è eseguita in modo che la corrente di liquido circolante tramite la strozzatura (12, 13) è sostanzialmente inferiore alla corrente di mandata della pompa di mandata (1).
  5. 5. Sistema di iniezione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da un sensore di pressione (14), collegato dal lato di entrata con la pompa ad alta pressione (7), per misurare la pressione di iniezione prodotta dalla pompa ad alta pressione (7), e da una unità di comando (10), che è collegata dal lato di entrata con il sensore di pressione (14) e chiude temporaneamente la valvola di comando (6) nella zona di bassa pressione per una pressione di iniezione troppo modesta, per consentire una disaerazione anche nel caso di una zona di bassa pressione completamente riempita d'aria.
  6. 6. Sistema di iniezione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che a monte della pompa di mandata (1) per coadiuvarla è inserita una pompa supplementare (15) collegata dal lato di entrata con il serbatoio (3).
  7. 7. Sistema di iniezione secondo la rivendicazione (6) e (3), caratterizzato dal fatto che il secondo organo di disaerazione (13) è inserito in serie con una valvola di ritenuta (17) per impedire che la pompa supplementare (15) pompi combustibile tramite il secondo organo di disaerazione (13) verso la pompa ad alta pressione (7).
  8. 8. Procedimento per il funzionamento di un sistema di iniezione secondo le rivendicazioni da (5) fino a (7) con le seguenti fasi: - apertura della valvola di comando (6) fra la pompa di mandata (1) e la pompa ad alta pressione (7), - avviamento della pompa di mandata (1) e della pompa ad alta pressione (7), - misurazione della pressione di iniezione prodotta dalla pompa ad alta pressione (7), - confronto della pressione di iniezione misurata con un preassegnato valore di soglia, - chiusura della valvola di comando (6) per un intervallo di tempo preassegnato al superamento verso il basso del valore di soglia.
  9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione (8), caratterizzato dal fatto che la valvola di comando (6) viene ripetutamente chiusa ed aperta, fino a quando la pressione di iniezione supera il valore di soglia preassegnato.
IT1999MI002588A 1998-12-16 1999-12-14 Sistema di iniezione e relativo procedimento di funzionamento. IT1314129B1 (it)

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