ITRM20000186A1

ITRM20000186A1 - Valvola di comando, in particolare per iniettori di motori a combustione interna, preferibilmente motori diesel.

Info

Publication number: ITRM20000186A1
Application number: IT2000RM000186A
Authority: IT
Inventors: Bernd Niethammer; Martin Lenk; Steffen Martin
Original assignee: Hydraulik Ring Gmbh
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-10-12
Also published as: DE19916658A1; FR2792371B1; FR2792371A1; US6345804B1; ITRM20000186A0; IT1315891B1

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: "Valvola di comando, in particolare per iniettori di motori a combustione interna, preferibilmente motori diesel".

L'invenzione riguarda una valvola di comando, in particolare per iniettori di motori a combustione interna, di preferenza motori diesel, secondo il preambolo della rivendicazione 1.

I moderni motori a combustione interna, in particolare motori diesel, richiedono per la preparazione sicura e pulita della miscela nella camera di combustione del motore una operazione di iniezione consistente di una pluralità di singole iniezioni. Queste operazioni di iniezione si suddividono in una o più iniezioni anticipate, una iniezione principale ed eventualmente una o più iniezioni ritardate del combustibile. Per produrre la quantità di iniezione anticipata viene azionato un dispositivo di regolazione, che richiede un notevole dispendio nel sistema elettronico di azionamento e comporta perdite energetiche . Per produrre ricorre spesso ad una attenuazione la quale però non è utilizzabile in tutti i regimi e comporta forti dispersioni a seconda del regime. Ciò è dovuto al fatto che i tempi di comando del sistema idraulico di azionamento sono, a causa della struttura degli elementi di comando, eccessivi per piccole quantità di iniezione e una piccola quantità di iniezione anticipata può essere ottenuta solo con un notevole dispendio.

Il compito dell’invenzione è quello di realizzare la valvola di comando del tipo in questione,in maniera da poter produrre una piccola quantità di iniezione anticipata di combustibile in tutti i regimi di funzionamento.

Secondo l'invenzione, questo compito viene risolto, per una valvola di comando del tipo in questione, mediante le caratteristiche indicate nella parte caratterizzante della rivendicazione 1.

Nella valvola di comando secondo l'invenzione, almeno una delle battute del pistone può essere spostata assialmente . In tale maniera la corsa del pistone e il tempo possono aver luogo nelle rispettive posizioni terminali, che corrispondono alla valvola di comando chiusa o a quella aperta. Grazie alla possibilità dì regolazione della battuta, la corsa del pistone può essere all 'occorrenza variata. In tale maniera si possono regolare in modo esatto, senza che ciò influenzi negativamente l'iniezione principale, minime quantità di iniezione, in particolare per l'iniezione anticipata ed eventualmente anche per una iniezione ritardata . In questo modo diventa anche possibile ridurre le perdite di scolo mediante una appropriata regolazione della battuta.

Altre caratteristiche dell'invenzione risultano dalle successive rivendicazioni, dalla descrizione e dai disegni .

L'invenzione verrà ora descritta più da vicino con riferimento ad alcuni esempi di realizzazione illustrati nei disegni, in cui:

la figura 1 mostra in sezione assiale un dispositivo di iniezione con una valvola di comando secondo l 'invenzione;

le figure 2 e 3 mostrano rispettivamente in sezione assiale e in vista in scala ingrandita la valvola di comando secondo l'invenzione con una differente corsa della valvola;

le figure da 4 a 6 mostrano diverse forme di realizzazione della valvola di comando con una corsa differente;

le figure 7 e 8 rappresentano in una vista semplificata altre forme di realizzazione della valvola di comando.

Il dispositivo di iniezione viene usato in autoveicoli e serve per addurre il combustibile ad un motore a combustione interna, in particolare ad un motore diesel. Il dispositivo di iniezione presenta un pistone di comando 1, che è sistemato in un involucro 2. L'adduzione del mezzo di pressione al pistone di comando 1 avviene attraverso una valvola di comando 3, che è connessa ad una unità di comando 4. La valvola di comando 3 è collocata sull'involucro 2 e penetra con un aggetto 5 sul corpo di valvola 6 in una incavatura frontale 7 dell'involucro 2. Nella parete esterna dell'aggetto 5 è sistemata almeno una guarnizione anulare 8, che chiude a tenuta stagna l'aggetto 5 rispetto all'involucro 2. Nell'aggetto 5 è prevista una camera anulare 8, che è collegata in modo conduttivo con i raccordi A, B della valvola di comando 3. La valvola di comando 3 viene regolata e sorvegliata mediante l'unità di controllo 4. Essa alimenta con la corrente le bobine 10, 11 della valvola di comando 3, attraverso le quali un pistone a guisa di indotto 12 della valvola di comando 3 può essere spostato nella direzione desiderata. Il pistone 12 è spostabile assialmente tra due battute frontali 13 e 14, che vengono inserite nei lati frontali del corpo di valvola 6.

Quando la valvola di comando 3 è chiusa, il pistone di controllo 1 si poggia, sotto la forza di una molla di pressione elicoidale 15, sull'aggetto 5 del corpo di valvola 6. Nella figura 1 il pistone di controllo I è illustrato nella sua posizione iniziale, spostata dalla molla di pressione 15, posizione in cui un corpo di valvola 16 di una valvola di iniezione 17 chiude aperture a ugello 18, attraverso le quali il combustibile viene alimentato nella camera di combustione (non rappresentata) del motore a combustione interna.

Il pistone di comando 1 presenta una superficie 19, che viene sollecitata con la pressione p1 del sistema. Nella superficie 19 del pistone si trova un risalto centrale 20, con il quale il pistone di controllo 1 si poggia, nella posizione iniziale, su un risalto assiale centrale 21 dell'aggetto 5.

Sul lato opposto, il pistone di controllo 1 è munito di una incavatura 22, sul fondo 23 della quale si poggia un pistone di moltiplicazione di pressione 24. Esso presenta una sezione trasversale minore di quella del pistone di controllo 1 e penetra in un foro 25 dell'involucro 2. Mediante il pistone di moltiplicazione di pressione 24, la pressione p1 viene moltiplicata alla pressione maggiore P2, che agisce sulla valvola di iniezione 17.

La molla di pressione 15 sì poggia sul lato inferiore di un collare frontale 26 del pistone di moltiplicazione di pressione 24. La molla di pressione 15 circonda il pistone di moltiplicazione di pressione 24 e si poggia con la sua altra estremità sul fondo 27 di una camera di accoglimento 28 del pistone 2, contenente il pistone di controllo 1.

Durante il funzionamento del motore a combustione interna, attraverso l'unità di regolazione 4 il pistone 12 della valvola di controllo 3 viene spostato, mediante l'alimentazione della corrente alla bobina 11, in maniera tale che il mezzo idraulico, alimentato al corpo di valvola 6 attraverso un condotto di alimentazione 29, viene messo sotto pressione. Il mezzo idraulico perviene nella camera anulare 9 e agisce con la pressione p1 del sistema sulla superficie 19 del pistone di comando 1. L'incavatura 22, giacente di fronte alla superficie 19 del pistone, viene scaricata dalla pressione e si trova in collegamento con l'ambiente atmosferico mediante un foro 30 passante attraverso l'involucro 2. In tale maniera il pistone 1 può essere spostato, sotto la pressione ρ1, contro la forza della molla di pressione 15. Il pistone di moltiplicazione di pressione 24, giacente sul fondo 23 dell'incavatura 22, viene in tale maniera ugualmente spostato, per cui il combustibile che si trova nel foro 25 viene spinto in un foro 32 attraverso una piastra di distribuzione stazionaria 21. Questo foro è previsto in un inserto 33, che è accolto in una boccola filettata 34. Questa boccola viene avvitata sull'involucro 2 e accoglie la valvola di iniezione 17, che sporge dalla boccola filettata 34. La piastra di distribuzione 32 è serrata a mezzo della boccola filettata 34 tra l'inserto 33 e l'involucro 2. Questa boccola impegna inferiormente l'inserto 33, per cui all'avvitamento della boccola 34 l'inserto 33 viene spinto in direzione verso l'involucro 2.

Il foro di alimentazione 32 si estende dalla piastra di distribuzione 31 attraverso l'inserto 33 fino ad una camera di iniezione 35, prevista nell'inserto 33 e attraversata dal corpo di valvola 16. Alla camera di iniezione 35 si unisce un foro assiale 36, che si estende verso le aperture a ugello 18 e che presenta un diametro maggiore di quello della parte in esso penetrante del corpo di valvola 18. Essa penetra in una camera di accoglimento centrale 37 dell'inserto 33, che è chiuso dalla piastra di distribuzione 31 sul lato opposto. Sulla piastra si poggia una delle estremità di una molla di pressione elicoidale 38, che con la sua altra estremità si poggia su un collare 39, che è previsto sull'estremità del corpo di valvola 16, giacente nella camera di accoglimento 37 e presenta un risalto centrale 40 per il centraggio della molla di pressione elicoidale 38. Il corpo di valvola 18 si estende assialmente con un settore ispessito 41 nella valvola di iniezione 17 e penetra con questo settore 41 nella camera di iniezione 35. Entro la camera di iniezione 35, il settore ispessito 41 passa in un settore terminale più sottile 42.

Mediante il carburante, che perviene attraverso il foro 32 nella camera di iniezione 35, il settore 41 del corpo di valvola viene sollecitato a pressione, per cui il corpo di valvola 16 viene rimandato all 'indietro contro la forza della molla di pressione 38. Le aperture a ugello 18 vengono in questo modo liberate dal corpo di valvola 16, per cui il carburante può entrare nella camera di combustione.

Dopo l’operazione di iniezione, il pistone 12 viene spostato mediante l'azionamento della valvola di comando 3 attraverso l'unità di controllo 4 in maniera tale che la camera anulare 9 venga scaricata verso il serbatoio. Una valvola di non ritorno 43, prevista nella piastra di distribuzione 31, viene aperta durante la corsa di ritorno dei pistoni 1, 24 grazie alla formazione di una depressione, per cui attraverso un foro 44 e un foro 45,che si unisce ad esso ed è praticato nell'inserto 33, il carburante viene aspirato da un contenitore (non illustrato). Il carburante perviene attraverso la piastra di distribuzione 31 nel foro 25, per cui durante la successiva corsa del pistone di moltiplicazione di pressione 24 viene alimentato, nella maniera descritta, alle aperture a ugello 18. Il foro 45 sbocca anche nella camera di accoglimento 37 dell'inserto 33.

Quando il pistone 12 della valvola di comando 3 si poggia sulla battuta 13, entrambi i raccordi operativi A, B della valvola di comando 3 sono separati mediante il pistone 12 dal condotto di alimentazione 29. Il pistone 12 assume questa posizione, quando i due pistoni 1, 24 vengono riportati, nella maniera descritta, mediante la forza di molla alla loro posizione iniziale, illustrata nella figura 1. Il mezzo idraulico, che si trova nella camera anulare 9, viene in tal modo spinto, attraverso i condotti di alimentazione sboccanti nella camera anulare 9, verso il raccordo di serbatoio T, come è indicato nella figura 2 dalle frecce di flusso. Quando ha luogo l'operazione di iniezione, il pistone 12 è spostato in misura tale da poggiarsi sulla battuta opposta 14. Ora i raccordi A, B sono collegati con il condotto di alimentazione 29, mentre il raccordo di serbatoio T è separato dai fori sboccanti nella camera anulare 9. In tale maniera, il mezzo idraulico può pervenire attraverso i raccordi A, B e i fori, alla camera anulare 9.

Il controllo dell'operazione di iniezione avviene attraverso la valvola di comando 3, che è conformata, nell'esempio di realizzazione, quale valvola magnetica. Quale valvola di comando possono essere però usati anche altri tipi di valvole, ad esempio valvole piezoelettriche. Nella valvola di comando secondo le figure da 2 a 4, la battuta 14 è spostabile assialmente, per variare a seconda delle esigenze il percorso di spostamento del pistone 12. Attraverso la corsa del pistone è possibile una regolazione dell'iniezione, precisa per quanto riguarda il tempo e la quantità. La battuta 14 è conformata quale indotto, che è circondato da una bobina 46 sistemata nel corpo di valvola 6. La bobina è connessa all'unità di controllo 4. La battuta 14 presenta una parte a boccola 47, che è spostabile assialmente in un foro 48 del corpo di valvola 6. All'estremità, opposta al pistone 12, la parte a boccola 47 è munita di una flangia 49 rivolta radialmente verso l'esterno.

La battuta 14 assume nella figura 2 una posizione tale che il pistone 12 possa eseguire una grande corsa. Il pistone 12 viene spostato nella maniera descritta a mezzo delle bobina 10 rispettivamente 11, per alimentare il mezzo idraulico attraverso il condotto di alimentazione 29 alla camera anulare 9 oppure per scaricare la camera anulare 9 verso il serbatoio. L’altra battuta 13 della valvola di comando 3 è prevista in modo assialmente stazionario sul corpo di valvola 6.

La figura 3 mostra la battuta 14 nella sua posizione ritratta, in cui essa si poggia con la sua flangia 49 sul lato frontale del corpo di valvola 6. La parte a boccola 47 è introdotta nel corpo di valvola 6 in misura da essere solo poco distante dal pistone 12. Esso ha quindi a disposizione una corsa più corta.

Per lo spostamento della battuta 14, la bobina 46 viene alimentata con la corrente, sotto controllo dell'unità di controllo 4. La valvola di comando 3 può essere realizzata in maniera tale che la battuta spostabile 14 possa essere spostata in modo continuo in diverse posizioni rispetto al pistone 12.

Le figure da 2 a 4 mostrano la posizione di apertura della valvola. Mediante la variazione della posizione della battuta 14 si può ottenere in questo modo una diversa sezione trasversale di apertura, per cui la valvola di comando 3 può essere adattata in modo eccellente alle diverse esigenze delle iniezioni anticipata principale e ritardata. Inoltre con una corsa minore della valvola viene ridotto il tempo di commutazione della valvola di comando 3, il che favorisce ugualmente una migliore regolazione della quantità di combustibile.

La figura 5 mostra una posizione di chiusura della valvola di comando 3. Anche in questa posizione di chiusura della valvola 3 può essere variata la posizione del pistone 12. A tal fine la battuta 13 è spostabile a mezzo di una bobina 50, che è disposta nel corpo di valvola 6 ed è connessa all'unità di controllo 4. La battuta 13 presenta ugualmente una parte a boccola 51, estendentesi nel corpo di valvola 6, con una flangia terminale 52, rivolta radialmente all'esterno. Alimentando la bobina 50 con la corrente, questa battuta 13 può essere spostata in qualsiasi posizione desiderata. Così, essa può essere spostata in una posizione, in cui il pistone 12, con la valvola di comando 3 chiusa, presenta una maggiore copertura dei bordi di comando della valvola, ottenendo così una riduzione dello scolo di olio. Per evitare un influenzamento dell'iniezione di combustibile, la battuta 13 può essere spostata verso l'esterno alla sua posizione originale, poco prima dell'inizio dell'iniezione.

Per spostare il pistone 12, con la valvola di comando chiusa 3, in diverse posizioni, solo la battuta 13 è realizzata in modo assialmente spostabile. La battuta opposta 14 è invece disposta in modo stazionario, contrariamente al precedente esempio di realizzazione e non può essere quindi spostata. Nella posizione di riposo del pistone 12, con la valvola di comando 3 chiusa, il pistone 12 presenta una distanza dalla battuta 14, per cui il pistone 12 può essere spostato, per l'operazione di iniezione, in direzione verso la battuta 14, in misura desiderata mediante l'alimentazione della corrente alle bobine 10 rispettivamente 11.

Come mostra la figura 6, è però anche possibile rendere assialmente spostabili entrambe le battute 13, 14. In questo caso nel corpo di valvola 6 sono previste due bobine 46 e 50, con le quali le battute 13, 14 possono essere spostate in misura desiderata. In questo esempio di realizzazione è quindi assicurata una combinazione della variazione della battuta del pistone con la valvola di comando 3 aperta o chiusa.

La figura 7 mostra in una vista schematica una parte del pistone 12 della valvola di comando 3. E' illustrata una posizione del pistone 12, in cui esso libera una sezione trasversale di apertura 53 (zona tratteggiata) di un foro. Questo foro presenta in direzione di spostamento del pistone 12 una larghezza costante, per cui mediante lo spostamento del pistone 12 si ottiene un continuo aumento della sezione trasversale di apertura 53. Con tale conformazione dell'apertura non è possibile l'influenzamento della linea caratteristica percorso-volume della valvola di comando 3.

La figura 8 mostra la possibilità di influenzare questa linea caratteristica mediante una particolare conformazione del foro. Esso presenta una sezione trasversale a forma di T. Se il pistone 12 si trova nella posizione illustrata nella figura 8, esso ricopre la parte più larga 55 del foro e lascia libera solo la sezione trasversale più stretta 56 dell'apertura {zona tratteggiata). In tale maniera dapprima viene alimentata solo una piccola quantità di mezzo idraulico. Non appena il bordo di controllo 57 del pistone 12 perviene nella zona della sezione trasversale sostanzialmente più larga 55 dell'apertura, la quantità di passaggio del mezzo idraulico viene bruscamente aumentata.

Con le valvole di comando 3 più sopra descritte diventa possibile la regolazione di minime quantità di iniezione per l'iniezione anticipata ed eventualmente per l'iniezione ritardata , senza un influenzamento sfavorevole dell'iniezione principale. Mediante lo spostamento del pistone 12, con la valvola di comando 3 aperta, si possono ridurre le perdite per scolo. Lo spostamento delle battute può aver luogo per una qualsiasi valvola. Le battute possono· essere spostate continuamente ad ogni posizione desiderata, per cui la valvola di comando 3 può essere congegnata per le più svariate esigenze. La valvola di comando descritta può essere usata in tutti i casi in cui sono necessarie sezioni trasversali di apertura variabili, ad esempio nei dispositivi di regolazione di alberi a camme.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Valvola di comando, in particolare per iniettori di motori a combustione interna, di preferenza motori diesel, con un involucro, in cui almeno un pistone è spostabile e che presenta battute per il pistone, caratterizzata dal fatto che almeno una delle battute (13, 14) è assialmente regolabile.
2. Valvola di comando secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la battuta (13, 14) è realizzata quale indotto, che è spostabile alimentando con la corrente una bobina (46, 50).
3. Valvola di comando secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che la battuta (13, 14) presenta una parte a boccola (47, 51), con la quale essa è guidata nell'involucro (6).
4. Valvola di comando secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che la battuta (13, 14) presenta sul lato terminale una flangia (49, 52) sporgente radialmente.
5. Valvola di comando secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzata dal fatto che entrambe le battute (13, 14) sono regolabili.
6. Valvola di comando secondo una delle rivendicazioni da 2 a 5, caratterizzata dal fatto che la bobina (46, 50) circonda la parte a boccola (47, 51) della battuta (13, 14).
7. Valvola di comando secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzata dal fatto che la battuta (13, 14) è spostabile in modo continuo.
8. Valvola di comando secondo una delle rivendicazioni da 4 a 7, caratterizzata dal fatto che la flangia (49, 52) è prevista sull'estremità della parte a boccola (47, 51), opposta al pistone (12).
9. Valvola di comando secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzata dal fatto che la battuta (13, 14) è spostabile sotto controllo di una unità di regolazione (4).
10. Valvola di comando secondo una delle rivendicazioni da 5 a 9, caratterizzata dal fatto che una delle battute (13), con la valvola di comando (3) chiusa, è spostabile per la regolazione di una copertura dei bordi di comando della valvola.
11. Valvola di comando secondo una delle rivendicazioni da 5 a 10, caratterizzata dal fatto che l'altra battuta (14), con la valvola di comando (3) aperta, è spostabile per la regolazione della sezione trasversale di passaggio del mezzo idraulico.
12. Valvola di comando secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11, caratterizzata dal fatto che per l'influenzamento della linea caratteristica volume-percorso della valvola di comando (3), il foro di connessione (A, B) presenta una larghezza differente in direzione di spostamento (54) del pistone (12).