ITRM980094A1

ITRM980094A1 - Sistema di iniezione ad accumulo per motori a combustione interna a piu' cilindri

Info

Publication number: ITRM980094A1
Application number: IT98RM000094A
Authority: IT
Inventors: Ulrich Augustin
Original assignee: Daimler Benz Ag
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 1999-08-18
Also published as: FR2759740B1; GB9803542D0; DE19706467C1; IT1298909B1; ITRM980094A0; GB2322415B; GB2322415A; US5941215A; FR2759740A1

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo:

"'SISTEMA DI INIEZIONE AD ACCUMULO PER MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA A PIU' CILINDRI "

L'invenzione concerne un sistema di iniezione ad accumulo per un motore a combustione interna a più cilindri con valvole di iniezione di carburante ad iniezione diretta, comandate da valvole elettromagnetiche, con un tubo di adduzione che, in ogni involucro di valvola, porta ad un ago di polverizzatore caricato da molla ed è intercettabile mediante uno stantuffo di comando con funzione di valvola, con una molla di ago di polverizzatore che si sostiene in un vano relativo e che spinge l'ago del polverizzatore sulla sua sede, inoltre con un vano di comando disposto sul lato posteriore dello stantuffo di comando sotto pressione del sistema nonché con una valvola elettromagnetica che coopera con detto vano di comando, mediante la quale il vano di comando è collegabile con un tubo di scarico e, allo stesso tempo, la chiusura del tubo di adduzione che porta all'ago del polverizzatore può essere rimossa, il quale tubo di adduzione è collegato, in una zona situata tra 10 stantuffo di comando e l'ago del polverizzatore, con 11 tubo di scarico.

Dalla DE 19612 738 è noto un tale sistema di iniezione ad accumulo per motori a combustione interna in cui ogni valvola di iniezione di carburante ad iniezione diretta presenta, sul lato posteriore dell'ago del polverizzatore caricato da molla, uno stantuffo di comando che limita il vano della molla e coopera con l'ago del polverizzatore. Il vano della molla è collegato, tramite un tubo, con la tubazione di ricupero della nafta della valvola di iniezione.

In caso di disturbo di funzionamento dell'iniettore, sia a causa di una valvola elettromagnetica difettosa sia a cuasa di uno stantuffo di comando inceppato, si ottiene un collegamento continuo ad alta pressione con il polverizzatore che può causare notevoli danni al motore.

L'invenzione si prefigge il compito di munire tali valvole di iniezione di carburante a iniezione diretta del sistema di iniezione ad accumulo con accorgimenti mediante i quali poter evitare, in modo semplice in caso di manifestazione di difetti alla valvola di iniezione di carburante, danni al motore e, malgrado ciò, rendere possibile, inoltre, una trazione di emergenza del veicolo.

Il compito viene risolto con i particolari indicati nella parte caratterizzante della rivendicazione brevettuale 1.

Nelle rivendicazioni dipendenti sono indicate ulteriori sviluppi dell'invenzióne.

Con il semplice accorgimento, cioè di realizzate un particolare collegamento verso il vano della molla, si assicura, in caso di valvole di iniezione con disturbi di funzionamento, che queste valvole, in mancanza di pausa di iniezione, cioè in caso di durata d'iniezione inammissibilmente lunga, si chiudano automaticamente non appena la pressione nel vano della molla supera un valore corrispondente alla differenza tra la pressione del sistema e la pressione di chiusura.

Dalla US 5109 822 è noto un sistema di accumulo per un motore a combustione interna a più cilindri con valvole di iniezione di carburante ad iniezione diretta, comandate da valvole elettromagnetiche, le quali presentano un sistema di strozzamento che però non ha la funzione di un dispositivo di sicurezza ma serve ad agire a sostegno della chiusura dell'ago nel modo più rapido possibile.

Secondo l'invenzione, il vano della molla può essere riempito e svuotato tramite una singola valvola a farfalla fissa. In caso di progettazione ottimale di questa valvola a farfalla fissa per una massima portata iniettore con massima pressione del tubo di alimentazione sarebbe auspicabile iniettare, anche in caso di piccole pressioni del tubo di alimentazione, una quantità sufficientemente grande.

Pertanto, come ulteriore soluzione vantaggiosa è previsto far dipendere il riempimento del vano della molla dalla pressione del tubo di alimentazione, impiegando una valvola a farfalla supplementare più piccola che agisce soltanto in caso di piccole pressioni del tubo di alimentazione. Altri particolari si rilevano dalla descrizione.

L'invenzione è rappresentata nei disegni e viene illustrata più dettagliatamente in seguito con riferimento a due esempi di esecuzione. In essi:

La figura 1 mostra;una valvola di iniezione di carburante con una singola valvola a farfalla fissa, disposta tra il tubo di adduzione e il vano della molla,

la firgura 2 mostra un'altra forma di realizzazione dell'invenzione con una disposizione di valvole a farfalla costituita da due valvole e

la figura 3 mostra andamenti di pressione, l'attivazione dell'iniettore e l'alzata dell'ago dell'iniettore in caso di funzionamento privo di disturbi e di portata iniettore a pieno carico in rappresentazione schematica e

la figura 4 mostra andamenti analoghi in presenza di inietore difettoso.

Una valvola di iniezione di carburante 1 (iniettore) a iniezione diretta, comandata da valvole elettromagnetiche, per un sistema di iniezione ad accumulo e rispettivamente per un sistema Common Rail non rappresentato più dettagliatamente di un motore a combustione interna a più cilindri è costituita da un foro di adduzione 3 che porta ad uno stantuffo di comando 2 da cui si dirama un tubo di connessione 4 che, attraverso una valvola a farfalla di adduzione 4a, sbocca in un vano di comando 5 sul lato posteriore dello stantuffo di comando 2. Il vano di comando 5, limitato dallo stantuffo di comando 2, è collegabile tramite una valvola elettromagnetica 6 con un tubo di scarico 7.

Lo stantuffo di comando 2 sotto pressione del sistema è disposto sulla sede 8 della sua valvola e interrompe il collegamento ad alta pressione tramite un tubo di adduzione 10 che porta all'ago 9 del polverizzatore.

L'ago 9 del polverizzatore viene spinto, tramite una molla 12 condotta nel vano 11 relativo, sulla sua sede 13. Il vano 11 della molla e il tubo di adduzione 10 sono collegati fra loro tramite un tubo 14 (Fig. 1) che sbocca lateralmente nel vano 11 della molla, dove 11 tubo 14 ha un diametro minore del tubo di adduzione 10 e quindi funge da semplice valvola a farfalla 15.

In una esecuzione mostrata nella figura 2, il tubo 14 si dirama dal tubo di adduzione 10 al di sopra del vano 11 della inolia e, dopo un arco 16, sbocca centralmente nel vano il della molla. Il tubo 14 corrisponde, in primo luogo dal punto di vista del diametro, al tubo di adduzione 10 però, nella zona d’imbocco del lato molla, presenta una valvola farfalla fissa 15' a cui si collega una valvola a farfalla supplementare 20 con diametro relativamente piccolo. Questa valvola a farfalla 20 è disposta in un pezzo di riempimento 19 condotto in modo longitudinalmente mobile nel vano il della molla contro la forza elastica, il quale pezzo è realizzato come valvola a disco ed è costituito da una testa 17 rivolta verso la valvola a farfalla fissa grande 15' e da uno stelo 21. Lo stelo 21 della valvola è cinto dalla molla 12 dell'ago del polverizzatore, la quale, da un lato, si sostiene su uno scodellino 22 disposto sull'ago 9 del polverizzatore e, dall'altro lato, si sostie alla testa 17 della valvola. Tra le due valvole a farfalla è prevista un'apetura 23, la quale è ricavata o nella parte 24 dell'involucro della valvola di iniezione 1 del carburante o nel pezzo di riempimento 19 per garantire un collegamento fluodinamico sicuro da una valvola a farfalla all’altra quando il pezzo di riempimento si trova in posizione di uscita.

Nella figura 3 sono mostrati andamenti di pressione, l'attivazione dell'iniettore e le alzate dell'ago della valvola di iniezione 1 che si ottengono in caso di funzionamento intatto e di portata iniettore a pieno carico dove, in dettaglio, la curva a rappresenta in forma semplice la corrente di attivazione della valvola elettromagnetica 6 per cui, sopra lo stantuffo di comando 2 si imposta l'andamento b della pressione, di per sè noto nei sistemi Common Rail. Attraverso il movimento dello stantuffo di comando 2 avviene un collegamento ad alta pressione con la precamera del polverizzatore, il cui andamento di pressione è caratterizzato dalla curva c. Quando si raggiunge la pressione di apertura, l'ago 9 del polverizzatore si solleva dalla sua sede 13, dove la sua alzata è riprodotta dalla curva f.

Durante l'iniezione, nel vano 11 della molla si sviluppa una pressione g che, da un lato, viene prodotta dallo spostamento dell'ago 9 del polverizzatore e, dall’altro lato, dall'adduzione tramite la valvola a farfalla fissa 15. La pressione massima nel vano 11 della molla è inferiore ad una pressione limite, indicata dalla linea punteggiata d. Con la fine della fornitura di corrente alla valvola elettromagnetica, la pressione fe dello stantuffo di comando aumenta, il collegamento ad alta pressione viene rimosso e la pressione sull'ago 9 del polverizzatore scende fino a pressione di chiusura e, successivamente, mediante fuga attraverso un collegamento strozzato del tubo'con il tubo di scarico, scende ad un valore basso. Contemporaneamente anche il vano 11 della molla si svuota attraverso la valvola a farfalla fissa 15.

Nella figura 4 sono mostrati gli stessi andamenti e cioè in caso di valvola elettromagnetica difettosa 6 che, ad esempio, non chiude oppure in caso di stantuffo di comando 2 che si inceppa con collegamento continuo ad alta<1 >pressione che ne risulta con il polverizzatore. In questo caso, nell'istante x, la pressione nel vano 11 della molla raggiungerebbe la pressione limite e. L'ago 9 del polverizzatore sarebbe sollecitato poi, alla sua spalla di compressione 9a e alla sua punta, con pressione del sistema e, al suo lato posteriore nel vano 11 della molla, sarebbe sollecitato con la pressione limite e con la forza elastica della molla 12.

Ciò significa che l'ago 9 del polverizzatore si chiude automaticamente non appena la pressione nel vano 11 della molla supera un valore corrispondente alla differenza tra la pressione del sistema e la pressione di chiusura. Questa pressione viene definita pressione limite. La valvola a farfalla fissa 15 è progettata in modo che, in tutte le normali condizioni di funzionamento, questa pressione limite più distanza di sicurezza non venga raggiunta.

Quindi, la esecuzione descritta secondo la figura 1 fa in modo che, in mancanza di pausa di iniezione (difetto nel sistema), possa essere iniettata soltanto una quantità massima predeterinabile e quindi che non vi sia alcun pericolo per il motore.

Il sistema è, in certa misura, autocompensante. In caso di piccole pressioni del sistema, la pressione limite è più bassa, la differenza di pressione alla valvola a farfalla 15 è ugualmente più bassa, ritardando, in questo modo, il riempimento del vano 11 della molla.

Il vano 11 della molla viene riempito e scaricato come descritto tramite un'unica valvola a farfalla, la valvola a farfalla fissa 15. Se la valvola a farfalla fissa 15 venisse progettata in modo ottimale per una portata iniettore massima in presenza di mandata massima del tubo di alimentazione allora, in caso di piccole pressioni: del -tubo di alimentazione, non sarebbe possibile iniettare con portate iniettore sufficientemente grandi.

Tuttavia, per ottenere una progettazione ottimale di tutti i limiti di pressione del tubo di alimentazione è prevista una esecuzione confortevole secondo la figura 2. Il riempimento del vano 11 della molla avviene attraverso il tubo 14 con grande valvola a farfalla fissa 15<1 >e tramite la piccola valvola a farfalla 20 che attraversa diagonalmente la testa 17 della valvola delpezzo di riempimento 19.

In presenza di grandi pressioni del tubo di alimentazione, il pezzo di riempimento 19 si solleva da un arresto 25 dell'involucro realizzato a guisa di sede. In questo caso è attiva soltanto al valvola a farfalla fissa 15' con il diametro grande.

In caso di piccole .pressioni- del tubo di alimentazione, il pezzo di riempimento 19 rimane sulla sua sede e, in questo modo, agisce soltanto la valvola a farfalla 20 con il diametro piccolo che, in questo modo, provvede ad un riempimento adeguatamente lento. Lo scarico del vano 11 della molla non è critico dal punto di vista del tempo e, comunque, avviene attraverso la valvola a farfalla piccola 20.

Anche questa esecuzione offre, allo stesso modo per tutti i limiti di funzionamento, sicurezza in caso di difetti alla valvola elettromagnetica 6 oppure allo stantuffo di comando 2.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di iniezione ad accumulo per un motore a combustione interna a più cilindri con valvole di iniezione di carburante ad iniezione diretta, comandate da valvole elettromagnetiche, con un tubo di adduzione che, in ogni involucro di valvola, porta ad un ago di iniettore caricato da molla ed è intercettabile tramite uno stantuffo di comando con funzione di valvola, con una molla di ago di polverizzatore che si sostiene in un vano relativo e spinge l'ago del polverizzatore sulla sua sede, inoltre con un vano di comando disposto sul lato posteriore dello stantuffo di comando sotto pressione del sistema nonché con una valvola elettromagnetica che coopera con questo vano si comando attraverso la quale detto vano di comando è collegabile con un tubo di scarico e, allo stesso tempo, la chiusura del tubo di adduzione che porta all'ago del polverizzatore è rimovibile, il quale è collegato pure con il tubo di scarico tramite un collegamento di tubo strozzato, caratterizzato dal fatto che è previsto un tubo (14, 16) che collega il tubo di adduzione (10) con il vano (11) della molla dietro interconnessione di una disposizione di valvole a farfalla (15, 15', 20), dove la disposizione di valvole a farfalla (15, 15', 20) è concepita in modo che, in caso di durata di iniezione inammissibilmente lunga, dovuta ad un disturbo d funzionamento della valvola di iniezione (1), la pressione nel vano (11) della molla aumenta in modo che l'ago (9) del polverizzatore venga mosso, in questo modo, nella sua posizione di chiusura.
2. Sistema di iniezione ad accumulo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il tubo (14) che collega il tubo di adduzione (10) e il vano (1) della molla forma, allo stesso tempo, una unica valvola a farfalla fissa (15), attiva in tutte le pressioni del carburante;
3. Sistema di iniezione ad accumulo secondo la rivendicazione 1, caraterizzato dal fatto che il tubo (14, 16) forma, allo stesso tempo, una valvola a farfalla fissa (15·), attiva in presenza di alte pressioni del carburante, e dal fatto che a valle di questa è disposta una valvola a farfalla (20) di sezione trasversale minore ed è attiva soltanto in presenza di piccole pressione del carburante in direzione del vano (11) della molla.
4. Sistema di iniezione ad accumulo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la valcola a farfalla piccola (20) è disposta in un pezzo di riempimento (19), condotto in modo longitudinalmente mobile nel vano (11) della molla contro una forza elastica.
5. Sistema di iniezione ad accumulo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il pezzo di riempimento è realizzato a guisa di valvola a disco, la cui testa (17) rivolta verso la valvola a farfalla fissa grande (15') è attraversata dalla valvola a farfalla piccola (20) che, in caso di piccole pressione di carburante, consente soltanto un collegamento della valvola a farfalla grande fissa (15') tramite la valvola a farfalla piccola (20) nel vano (11) della molla e dal fatto che, in caso di grandi pressioni di carburante, dopo il sollevamento della testa della valvola dall'arresto (25) del suo involucro realizzato come sede, si stabilisce un collegamento diretto dalla valvola a farfalla fissa grande (15') nel vano (11) della molla.
6. Sistema di iniezione ad accumulo secondo la rivendicazione 4 oppure 5, caratterizzato dal fatto che la parte dell'involucro della valvola di iniezione (1) che cinge il vano (11) della molla presenta, in corrispondenza dell'imbocco laterale alla molla della valvola a farfalla fissa grande (15'), un'apertura (23) coperta dalla testa della valvola, la quale apertura collega la valvola a farfalla fissa grande (15') con la valvola a farfalla piccola (20).
7. Sistema di iniezione ad accumulo secondo la rivendicazione 5 oppure 6, caratterizzato dal fatto che la testa (17) della valvola presenta uno stelo (21) avvolto dalla molla (12) dell'ago del polverizzatore e dal fatto che la molla (12) dell'ago del polverizzatore, da un lato, si sostiene ad uno scodellino di molla (22) disposto sul lato posteriore dell'ago (9) del polverizzatore e, dall'altro lato, si sostiene alla testa (17) della valvola.