ITRM970775A1

ITRM970775A1 - Dispositivo per temporizzare l'apertura e la chiusura di una valvola

Info

Publication number: ITRM970775A1
Application number: IT97RM000775A
Authority: IT
Inventors: Helmut Finger; Siegfried Sumser; Gerhard Schottke
Original assignee: Daimler Benz Ag
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 1999-06-15
Also published as: GB2320522A; FR2757242A1; FR2757242B1; IT1297116B1; DE19652719A1; GB9726144D0

Description

DESCRIZIONE

Dispositivo per temporizzare l' apertu

L'invenzione riguarda un dispositivo per la determi nazione degli istanti di apertura e di chiusura di una valvola, secondo i l preambolo del l a rivendic az ione 1

Nelle valvole, che si aprono mediante il sollevamento di un elemento di chiusura da una sede di valvola e si chiudono mediante il collocamento dell'elemento di chiusura, nella maggior parte dei casi di impiego della valvola é di notevole importanza la determinazione dell'istante di apertura e di chiusura e quindi dei tempi di controllo. La valvola controlla il passaggio di un fluido e pertanto partecipa in modo determinante al controllo dei processi di lavoro. Influenze esterne, come ad esempio diverse temperature_ dei componenti o anche la dinamica dell'azionamento della valvola,cambiano gli issanti e i tempi di controllo della valvola e comportano un influenzamento, eventualmente inconveniente, del processo di lavoro controllato dalla valvola. Normalmente, la regolazione della valvola viene-controllata in base ai valori di esperienza ,le deviazioni dal valore nominale regolato non essendo rilevabili le influenze sulla valvola, dovute al 'esercizio,_ agendo in modo il limitato sul ciclo rispettivamente sugli istanti di control lo della-valvola. In particolare,in caso di valvole per motori a combustione interna, il ciclo effettivo della valvola e gli istanti di controllo della valvola che ne risultano influenzano diversi pa-_ rametri di funzionamento del motore a combustione interna, come il rendimento, l'emissione di sostanze nocive e il consumo di combustibile. Il controllo della valvola la regola, nell'esercizio del motore a combustione interna, in ogni punto di funzionamen-ìto con parametri prestabiliti. Questo controllo variabile della valvola avviene con tempi di controllo regolabili in base a valori di esperienza, che vengono rilevati prima della messa in funzionamento del motore a combustione interna,ad esempio su un banco di collaudo. Le variazioni dei tempi e degli istanti di controllo della valvola, che si verificano sempre di iù con aumentare della durata di funzionamento del; motore a combustione interna e esercitano una influenza nociva sui parametri di esercizio del motore a j combustione interna,sono difficili da compensare suecessivamente e quindi a lunghi intervalli di manuten zione-, in quanto-esse , come-l-esatta predisposizione del meccanismo di comando della valvola-per il datocaso-di impiego,-possono aver luogo-solo-a-base_di— va lori di -esperienza, mediani e il controllo

pertanto l'invenzione si é posta il compito di_ rea lizzare un -dispositivo per la determinazione degli ίstanti di apertura e di_chiusura effetivi di una valvola che prenda in considerazione tutte le in fluenze sui tempi di controllo

Questo compito viene risolto secondo l'invenzione con le caratteristiche della rivendicazione

ha valvola forma con l'elemento di chiusura e la sua s ede , un interruttore a contatto i n un circuito elettrico che può essere chiuso alla chiusura della valvola mediante il collocamento dell'emento di chiùura sulla sede di valvola. Almeno una grandezza e-' lettrica delcircuito può essere in tal caso rilevata da una unità di elaborazione, che rileva dalla ! variazione della grandezza elettrica l'istante di apertura o di chiusura._ L'unità di elaborazione determina dall'andamento in funzione di tempo della grandezza elettrica, con brusche variazioni in un evento di apertura o di chiusura de circuito elettrico, in funzione diretta gli istanti di apertura e di chiusura della valvola.

L'unità di elaborazione può generare, in funzione della grandezza elettrica del circuito, una grandezza di regolazione, ad addurre convenientemente ad una unità di regolazione. Mediante l'unità di regolazione é possibile la regolazione di tutti i procejdimenti o dispositivi, per i quali é importante la conoscenza esatta degli effettivi istanti di apertuira e di chiusura di una valvola. E' particolarmente vantaggioso il fatto che la valvola rispettivamente gli istanti e i tempi di controllo della stessa siano regolabili dall'unità di regolazione, per cui in tutte le condizioni di esercizio é possibile una regolazione ottimale e variabile della valvola.

Altre caratteristiche riguardanti forme di realizzàzione convenienti dell invenzione risultano dalle sottorivendicazioni nonché dalla seguente descrizione di un vantaggioso esempio di realizzazione con riferimento al disegno, in cui:

la figura 1 mostra una vista in sezione longitudinale di una valvola di immissione nella testa di un motore a combustione interna,

la.figura 2 rappresenta una vista in sezione longitudinale di un iniettore di un motore a combustione interna ad iniezione di combustibile.

La valvola di immissione 1, illustrata nella figura 1 controlla un canale di immissione 19 nella testata 14 di un motore a combustione interna. Il canale di immissione 19 può essere aperto mediante il sollevamento di un elemento 3 della valvola da una sede 4 di quest'ultima nel settore terminale del canale di immissione 19. La sede di valvola 4 é formata nell'involucro della testata 14. Sull'elemento di val-· vola 3 é formato uno stelo 11, che reca un'asta di spinta a tazza 6. Mediante un appropriato azionamento dell'asta di spinta a tazza 6, l'elemento di valvola 3 può essere sollevato dalla sede di valvola A per liberare il canale di immissione 19. Per assicurare un esatto appoggio dell'elemento di chiusura 3 sulla sede di valvola 4 alla chiusura della vaivola 1, lo stelo 11 si estende longitudinalmente in un manicotto di guida 8.

per determinare esatti tempi di apertura e chiusura della valvola 1, l'elemento di chiusura 3 e la sede’ di valvola 4 formano un interruttore in un circuito elettrico. In esso, all'elemento di chiusura 3 viene applicato un potenziale di tensione elettrica, mentre la sede di .valvola 4 forma, attraverso l ' involu--ero della testata 14, un contatto di massa 13 del | circuito elettrico. La tensione elettrica viene applicata attraverso un contatto 10 al manicotto di guida 8, che consiste di un materiale elettricamente conduttivo. Il manicotto di guida 8 abbraccia con una superficie di guida 21 lo stelo, per cui il contatto 10 coopera in modo elettricamente conduttivo con l'elemento 3 della valvola. Il manicotto di guida 8 é accolto in un manicotto isolante 9 di un materiale elettricamente non conduttivo e in tale maniera é inserito in modo elettricamente isolato nell'invo-: lucro della testata 14. Inoltre, l'asta di spinta a tazza 6 per l'azionamento dell'emento 3 della valvola consiste di un materiale elettricamente non conduttivo, per cui l'unico contatto dell'elemento di valvola 3 con la massa é possibile mediante la sua applicazione alla sede di valvola 4. Il contatto 10 e il contatto di massa 13 sono connessi ad una sorgente di tensione, per cui tra l'elemento di chiusura 3 e. la sede di valvola 4 é presente una tensione elettrica, di preferenza bassa, di pochi volt. Alla chiusura della valvola 1 mediante l'applicazione dell ememento di chiusura 3, si verifica una brusca caduta di tensione, mentre all'apertura della valvola 1 un salto di tensione. L'andamento in funzione di tempo della; tensione elettrica del circuito con due diversi livelli di potenziale e con salti di tensione al verifi-; carsi di un episodio di apertura o di chiusura della valvola 1 é calcolabile direttamente in modo digitale mediante una unità di elaborazione 5. Un fianco discendente nell'andamento della tensione indica una chiusura della valvola 1 mediante il collocamento dell'elemento dì chiusura 3 sulla sede di valvola 4, mentre un fianco ascendente,corrispondente ad un aumento della tensione,indica un'apertura della vaivola 1 mediante il sollevamento dell'elemento di chiusura 3. Dall'andamento in funzione di tempo della tensione del circuito elettrico può essere rilevato direttamente l'andamento in funzione di tempo di una curva di sollevamento dell'elemento di chiusura 3, dalla quale si può ricavare esattamente, conoscendo la cinematica del meccanismo di comando della valvola, in ogni istante la data di stanza dell'emento di chiusura 3 dalla sede di valvola 4. L'unità di elaborazione

borazione dell'andamento

to istante di apertura e

di comando della valvola

di elaborazione una grandezza di regolazione correlata 17. Una unità di regolazione 15, alla quale é adducibile la grandezza di regolazione 17;controlla la regolazione della valvola 1, in quanto essa adduce ad un sistema di controllo della valvola pararnetri 18, ottenibili in modo ottimale corrispondentemente al punto di funzionamento del motore a combustione interna. L'unità di regolazione 15 confronta la grandezza di regolazione 17 con una informazione sull'effettivo istante di controllo della valvola 1 con una grandezza di guida determinata e genera parametri di valvola 18 corrispondentemente regolati. Il circuito di regolazione per rendere ottimali gli istanti di controllo della valvola 1 viene in tale maniera chiuso. La regolazione mediante il rilevamento degli effettivi istanti di controllo durante l'esercizio del motore a combustione interna prende in considerazione tutte le influenze sul ciclo di funzionamento della valvola, come temperature oscillanti dei componenti, l'usura o la deformazione dei componenti dovuta ad effetti di azione dinamica e rende quindi possibile un esercizio del motore a combustione interna con ottimali parametri.

Nella figura 2 é illustrato un iniettore 2 per un motore a combustione interna ad iniezione di combustibile, il cui involucro 14 é prevista una camera di j combustibile 20. L'involucro 14 é attraversato da un elemento di chiusura 3, che coopera con una sede di valvola 4 prevista nell'involucro nel settore terminale della camera di combustibile 20 e controlla ; un.ugello di iniezione 16. Al sollevamento dell'ele mento di chiusura 3-dalla sede di valvola -4 , l'iniet tore 2 si apre-mediante-un collegamento-a passaggio di luido_della camera di combustibile 20 con l'ugello-di iniezione 16 per iniettare il combustibile l'esercizio del motore a combustione interna con ottimali condizioni di ini-zione e quindi di combustione richiede esatti tempi e istanti di iniezione.

Per escludere l'influenza della deformazione dei componenti sull istante di sollevamelito e di.collo -cemento dell'elemento di chiusura 3 sulla sede,di valvola in _seguito .al' iniezione di combustibile. ad alta pressione, é prevista una regolazione dei tempi di controllo dell'in.iettore. na unità di regolazione 15 genera parametri di iniezione 18, ottimali per il dato punto di esercizio, con la determi nazione di una grandezza di regolazione contenente un'informazione sugli effettivi tempi di controllo dell 'iniettore 2 La grandezza di regolazione 17 viene adotta all'unità di regolazione 15 da una unità di elaborazione 5, che determina i reali istanti di apertura e di chiusura dell'iniettore 2. L'unità di elaborazione 5 prende in considerazione l'andamento in funzione di tempo della tensione in un circuito elettrico, in cui la cooperazione dell'elemento-di chiusura 3 con la sede di valvola 4 forma un interruttore

Un_e.lemento di azionamento 10 dell'elemento di chiusura 3 e un manicotto di guida 8 per il supporto e per la guida dell'elemento di chiusura 3 nell'involucro 14 dell'iniettore 2 consistono di un materiale elettricamente non conduttivo, ad esempio ceramica, per cui la chiusura del circuito é possibile solo mediante l'applicazione dell'elemento di chiusura 3 alla sede di valvola 4 nell'istante di chiusura dell'iniettore. Un contatto di massa 13 del circuito é disposto nell'involucro 14, che presenta la sede di valvola 4. Il poternziale di tensione nell’elemento di chiusura 3 viene indicato mediante contatti striscianti 12, che sono fissati al manicotto di guida 8 e si poggiano sulla superficie dell'elemento di chiusura 3.

ir alternativa o in parallelo ai contatti striscianti 12 é inserito un contatto 10 nell'elemento di azionamento 7 dell'elemento di chiusura 3, mediante il;. collegamento in parallelo di una pluralità di contatti essendo aumentata la sicurezza di esercizio del circuito da misurare. Durante l'iniezione, ossia quando l'iniettore 2 é aperto e l'elemento di chiùsura 3 é sollevato dalla sede di valvola 4, una bassa tensione elettrica di pachiyolt, ad esempio a tensione avuoto diuna sorgente di tensione viene applicataall'elementoo di chiusura 3 Se l'elemento. di chiusura 3 si dispone all'istante di chiusura dentini ettore.2 sulla ed_e di valvola 4, allora i ha luogo mediante_il corto circuito un abbassamento! della tensione ne1 circuito. Nell'istante di apertura...al solievamento dell'elemento di ehiusura 3 dalla sede di valvola 4 per l'iniezione di c.ombustibit le il circuito viene di nuovo interrotto e la tensione misurabile aumenta bruscamente ad un livello superiore Dall 'andamento in funzione di tempo della tensione elettrica. l'unità di elaborazione 5 determina gli esatti istanti di collocarnento e di sollevamento dell'elemento di chiusura rispetto alla sede di valvola 4 e in tale maniera gli effettivi istlan-_ ti di apertura e di chiusura dell'iniettore 2. Poiché principalmente si hanno solo due livelli di tensione, l'andamento in funzione di tempo della tensione elettrica_può essere rilevata direttamente in modo digitale dall'unità di elaborazione 5, un fianco discendente nell'andamento in funzione di tempo, corrispondente_ad un abbassamento della tensione, indicando il collocamento dell'elemento di chiusura 3 sulla sede di valvola 4, mentre un fianco ascendente indica il sollevamento dell'elemento di chiusura 3. Con la determinazione dell'andamento in funzione di tempo della tensione, l'unità di elaborazione 5 determina gli effettivi istanti di apertura e di chiùsura dell'iniettore e inoltre i tempi di comando e a curva di sollevamento dell'elemento di chiusura 3 e rileva da essi la grandezza di regolazione 17 ; richiesta dall'unità di regolazione 15.

Oltre alla regolazione dei tempi e degli istanti di.comando di una valvola, il dispositivo secondo l'invenzione acconsente la regolazione di processi di lavoro di qualsiasi tipo, che presuppone la conoscenza esatta degli effettivi istanti di apertura e di chiusura della valvola

Claims

RIVENDICAZIONI 1 - Dispositivo per temporizzare l ' apertura e la ch iussura di una valvola (1. 2) che può essere aperta me diante il sollevamento di un elemento di chiusura (3) da una sede di valvola (4) e chiusa mediante il collocamento dell'elemento di chiusura (3). caratterizzato dal fatto che in un circuito elettrico la valvola (1. 2) forma un interruttore di contatto e almeno una grandezza elettrica può essere rilevata da una unità di elaborazione 5
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto, che ad una unità di regolazione (15) può essere addotta una grandezza di regolazione (17), che é generabile dall'unità di elaborazione (5) in funzione della o delle grandezze elettriche del circuito.
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la valvola (1, 2) é regolabie dall'unità di regolazione (15).
4. Dispositivo secondo una delle rivendicazione da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che elementi di guida (8) e elementi di azionamento (6, 7) dell'elemento di chiusura (3) sono isolati rispetto ad un involucro (14) avente la sede di valvola (4).
5. Dispositivo secondo la rivendicazione A , carattea elementi di azionamento( 6, 7) consistono di un materiale elettricamente non conduttivo
6. Dispositivo secondo la rivendicazione 4 o 5. caratterizzato dal fatto che gli elementi di guida ( 8 consistono di un materiale elettricamente non conduttivo .
7. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 4 a 6, caratterizzato dal fatto che l'elemento di chiusura (3) può essere integrato nel circuito a mezzo di elementi di contatto (10, 12, 13), che sono disposti su un elemento di guida (8) e/o su un elemento di azionamento (6, 7) e si poggiano sulla su-; perficie dell'elemento di chiusura (3)._
8. Dispositivo secondo la rivendicazione 4 o 5, caatterizzato dal fatto che l'elemento di guida (8) é un manicotto di guida (8) circondante in modo scorrevole l'elemento di chiusura (3) e collegabile al | circuito elettrico.
9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il manicotto di guida (8) é ; circondato da un manicotto di isolamento (9) di un materiale elettricamente non conduttivo ed é inserito nell'involucro (14).
10. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, carattertizzato dal fatto che l'unità di elaborazione (5) rileva la variazione della tensione elettrica del circuito.