ITRM990622A1 - Dispositivo di iniezione per motore a combustione interna, in particolare motori diesel. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: "Dispositivo di iniezione per motori a combustione interna, in particolare motori diesel",

L'invenzione riguarda un dispositivo di iniezione per motori a combustione interna,<’ >di preferenza per motori diesel, secondo il preambolo della rivendicazione 1.

Motori a combustione interna, in particolare motori diesel, . richiedono per una preparazione sicura e pulita della miscela nella camera di combustione una operazione di iniezione, consistente di una pluralità di singole iniezioni. Le operazioni di iniezione si suddividono in una iniezione preliminare e in una iniezione principale della quantità di carburante. La figura 3 mostra l'operazione di iniezione. Dapprima ha luogo, causata da un impulso di comando del sistema di controllo del motore, una iniezione pilota o preliminare. Dopo un intervallo di tempo t, mediante un impulso di disinnesto viene terminata l'iniezione pilota/preliminare e dopo un intervallo di tempo t a mezzo di un impulso di avviamento viene iniziata l'iniezione principale del carburante. Essa dura di più che l'iniezione preliminare. Inoltre, durante l'iniezione principale viene iniettata una quantità di carburante sostanzialmente maggiore che durante la fase di iniezione preliminare. In particolare ,per ottenere la quantità di iniezione preliminare. viene usato un dispositivo di regolazione, che richiede però un notevole dispendio nel sistema elettronico di azionamento e comporta perdite energetiche. Spesso per ottenere la quantità di iniezione preliminare si ricorre ad una attenuazione, la quale però non è inseribile in tutti i punti dell'esercizio. Ciò è dovuto al fatto che i tempi di inserimento del sistema idraulico di azionamento sono eccessivi per piccole quantità di iniezione a causa dell'inserimento degli elementi di controllo e pertanto solo con un notevole dispendio tecnico di regolazione si può ottenere una piccola quantità di iniezione preliminare.

L'invenzione si è posta il compito di realizzare un dispositivo di iniezione del tipo in questione in maniera tale che con una conformazione costruttiva semplice e con un solo piccolo dispendio tecnico di regolazione si possa ottenere una piccola quantità di iniezione preliminare.

Questo compito viene risolto nel dispositivo di iniezione del tipo in questione secondo l'invenzione mediante le caratteristiche indicate nella parte caratterizzante della rivendicazione 1.

Nel dispositivo di iniezione secondo l'invenzione, la quantità di combustibile da alimentare viene ridotta oltre che con un minimo tempo di inserimento della valvola di azionamento, in aggiunta mediante la camera di deposito. Un parte<’ >del carburante da alimentare alla camera di combustione oppure una parte del mezzo di pressione perviene nella camera di deposito. Si ha quindi subito a disposizione il volume di deposito di combustibile o di mezzo di pressione in una operazione di iniezione preliminare. Quando alla camera di deposito viene addotto il combustibile, allora attraverso il condotto di alimentazione deve essere convogliata alla camera di combustione solo una quantità minima di combustibile. E' sufficiente se il volume della camera di deposito è minore del volume di combustibile minimo da alimentare nella fase di iniezione preliminare. Attraverso il pistone di comando nella fase di iniezione alla camera di combustione deve essere quindi addotta solo una quantità di combustibile, che risulta dalla differenza tra il volume di combustibile, prelevabile dalla camera di deposito e la quantità necessaria per l'iniezione preliminare. La camera di deposito può essere disposta anche in maniera da accogliere il mezzo di pressione, con il quale viene sollecitato il pistone di comando. Anche in questo modo può essere limitata la quantità di iniezione di combustibile. Il volume della camera di deposito può essere uguale, maggiore o minore rispetto al minimo volume di combustibile da alimentare nella fase di iniezione preliminare. Se il volume della camera di deposito è maggiore, allora può essere alimentato un qualsiasi volume di combustibile. La camera di deposito non richiede un dispendioso sistema elettronico di azionamento e costosi elementi di comando. Con il dispositivo di iniezione secondo l'invenzione possono essere ottenute quindi minime quantità di iniezione, con una semplice conformazione strutturale e con un minimo dispendio tecnico di regolazione.

La camera di deposito può essere prevista nell'interno del dispositivo di iniezione secondo l'invenzione, però anche esternamente ad esso. Il volume della camera di deposito può essere fisso, però può essere anche variabile. Con la camera di deposito è possibile una variazione di volume, che comporta una ridotta quantità iniziale del combustibile a seconda del dimensionamento della camera di deposito con un volume di entrata idraulico prestabilito in funzione di tempo.

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

L’invenzione verrà ora descritta più da vicino con riferimento ad un esempio di realizzazione illustrato nei disegni, in cui:

la figura 1 mostra una vista in sezione di un limitatore di quantità di iniezione secondo l'invenzione;

la figura 2 rappresenta in un diagramma il decorso in funzione di tempo di una operazione di iniezione usando il limitatore di quantità di iniezione secondo l'invenzione;

la figura 3 mostra in un diagramma di quantità di flusso in funzione di tempo il decorso di una operazione di iniezione.

Il limitatore di quantità di iniezione costituisce una parte di un dispositivo di iniezione con una fase di pressione, con la quale viene azionata una valvola di iniezione 4 di motori a combustione interna, in particolare di motori diesel. La fase di pressione presenta un pistone di comando 1, che è scorrevole in un foro 2 di un contenitore 3. Quando la valvola di iniezione 4 è chiusa (figura 1), il pistone di comando si poggia, per azione di una molla 5, su una battuta 6. Essa può essere regolabile, conformata ad esempio quale parte a vite oppure quale manicotto inseribile. E’ anche possibile utilizzare quale battuta 6 un anello di sicurezza inserito nella parete del foro 2. Nella figura 1, il pistone di comando 1 è illustrato in una posizione iniziale, spostata dalla forza della molla 5, in cui un corpo a forma di ago 23 della valvola di iniezione 4 chiude aperture a ugello 24. Attraverso esso il combustibile viene alimentato nella camera di combustione del motore a combustione interna.

Il pistone di comando 1 presenta una superficie 7, che viene sollecitata con la pressione ρχ del sistema. Sul lato opposto il pistone di comando 1 è munito di una cavità 8, sul fondo 9 della quale si poggia un pistone di moltiplicazione di pressione 10. Esso presenta una sezione trasversale minore di quella del pistone di comando 1 e penetra in un foro 11 del contenitore 3, che presenta una sezione trasversale minore di quella del foro 2. Mediante il pistone di moltiplicazione 10,la pressione p^ viene trasformata alla pressione maggiore Ρ2 che agisce sulla valvola di iniezione 4.

Il mezzo idraulico agente sulla superficie 7 del pistone viene addotto attraverso un condotto di pressione 12, al quale è connessa una valvola di comando 26, che può essere conformata anche quale valvola piezometrica. La valvola di comando 26 è collegata con una alimentazione di pressione, che viene regolata mediante una appòsita valvola 13, con la quale viene regolata la pressione iniziale. La valvola di comando 26 e la valvola di regolazione 13 possono essere azionate direttamente, però anche indirettamente attraverso il sistema di controllo del motore. La valvola di comando 26 è connessa ad una valvola di controllo 25, che regola il funzionamento della valvola di comando 26 e della valvola di regolazione 13 ed è montata nel sistema di controllo del motore. Nella posizione iniziale, illustrata nella figura 1, del pistone di comando 1, il foro 2 è scaricato attraverso il condotto di pressione 12 e la valvola di controllo 26 verso il serbatoio T.

Durante il funzionamento del motore a combustione interna, la valvola di comando 26, controllata dall’unità di controllo 25, viene commutata, per cui il mezzo idraulico viene messo sotto pressione. Esso perviene attraverso il condotto di pressione 12 sulla superficie 7 del pistone, sulla quale agisce quindi la pressione pi del sistema. La cavità 8, che si trova di fronte alla superficie 7 del pistone, è scaricata dalla pressione e si trova in collegamento con l’ambiente atmosferico attraverso un foro 16 del contenitore 3. L'aria,,che si trova nella cavità 8 e attorno alla molla,· viene espulsa attraverso il foro 16. Il pistone di controllo viene spostato, sotto la pressione p^ contro la forza della molla di pressione 5. In tale maniera il pistone di moltiplicazione 10 viene a sua volta spostato per cui il combustibile che si trova nel foro 11 viene spinto in un foro 14 attraverso una piastra di distribuzione 17 stazionaria. Questo foro è previsto in un inserto 22, che viene accolto in una boccola filettata 19. La piastra di distribuzione 17 è serrata tra l'inserto 22 e il contenitore 3 a mezzo della boccola filettata 19. Il foro di adduzione 14 si estende dalla piastra di distribuzione 17 attraverso l'inserto 22 e la valvola di iniezione 4 verso una camera di iniezione 15, che è attraversata dal corpo 23 della valvola. Alla camera di iniezione 15 si unisce un foro assiale 31, che si estende verso le aperture a ugello 24 e che presenta il diametro maggiore di quello della parte in esso penetrante nel corpo 23 della valvola.

Questa parte penetra in una camera di accoglimento centrale 32 dell'inserto 22, che è chiusa sul lato opposto mediante la piastra 11 . In quest'ultima si poggia una estremità di una molla di pressione 21, che si poggia con la sua altra estremità su un collare 33, che è previsto sull'estremità del corpo 23 della valvola, che si trova nella camera di accoglimento 32 e presenta un risalto centrale 18 per centrare la molla di pressione 21. Il corpo 23 della valvola penetra con un settore ispessito 34 nella camera di iniezione 28 che passa entro la camera di iniezione 28 in un settore terminale più sottile 35. Mediante il combustibile entrante nella camera di iniezione 28, il settore 34 del corpo 23 della valvola viene sollecitato con pressione e in tale maniera viene spostato all'indietro contro la forza della molla di pressione 23. Le aperture a ugello 24 vengono in tale maniera liberate, per cui il combustibile può entrare nella camera di combustione. Dopo questa operazione di iniezione, la valvola di comando 26 viene commutata mediante l'unità di controllo 25, per cui il condotto di pressione 12 viene scaricato verso il serbatoio T attraverso la valvola di commutazione 26. Il pistone di comando 1 viene quindi richiamato attraverso il pistone dì moltiplicazione 10 mediante la forza della molla 5 fino alla battuta 6. Inoltre il corpo 23 della valvola viene richiamato dalla molla di pressione 21 alla posizione di chiusura illustrata nella figura 1. Successivamente un nuovo ciclo di iniezione viene avviato nella maniera descritta.

Attraverso una valvola di richiamo 20, prevista nella piastra di distribuzione 17, il combustibile viene aspirato, durante la corsa di ritorno dei pistoni 1, 10, attraverso un foro 36 nella boccola filettata 19 e nell'inserto 22 da un contenitore di combustibile (non illustrato). Il combustibile perviene attraverso la piastra di distribuzione 17 nel foro 11, per cui viene alimentato nella maniera descritta verso le aperture a ugello 24 durante la successiva corsa del pistone di moltiplicazione 10. Il foro 36 sbocca anche nella camera di accoglimento 32. Quando il pistone di moltiplicazione 10 viene riportato all'indietro, la valvola di richiamo 20 viene aperta dalla depressione che si crea e il combustibile viene aspirato .

Il foro 14 si trova il collegamento, attraverso un foro trasversale 37 nell'inserto 22, con un accumulatore 38 nell'inserto 22. L'accumulatore 38 viene formato, nell'esempio di realizzazione illustrato, da un pistone 27 e una molla di pressione 28, che si poggia contro una vite di regolazione 30. Essa è avvitata in un foro filettato 39 dell’inserto 22. Con la vite di regolazione 30 può essere regolata in modo continuo la forza della molla di pressione 28. La vite di regolazione 30 presenta un foro centrale 29, che la attraversa e attraverso il quale la camera 40, che accoglie la molla di pressione 28, è collegata con l'ambiente atmosferico. Il pistone 27 si trova a tenuta stagna in una camera 42, in cui sbocca il foro trasversale 37.

Nella figura 1 è illustrata la posizione iniziale del pistone 27, che si poggia sotto la forza della molla di pressione 28 sul fondo 42 della camera 41 del pistone .

L'accumulatore 38 fa sì che la quantità volumetrica del combustibile viene ridotta al minimo in aggiunta ad un minimo tempo di inserimento della valvola di controllo 26. Se nella maniera descritta la valvola di controllo 26 viene commutata mediante l’unità di controllo 25 dalla posizione iniziale illustrata nella figura 1, allora il pistone di comando 1 viene spostato nella maniera descritta, attraverso il pistone di moltiplicazione 10 essendo generata la pressione maggiore P2 agente sul combustibile da alimentare. Poiché la durata di controllo della valvola di controllo 26 non può essere ulteriormente ridotta, nell'accumulatore 38 viene alimentato un volume eccessivo di combustibile attraverso il foro trasversale 37. La pressione P2 è maggiore della pressione esercitata dalla molla di pressione 28 sul pistone 27, per cui quest'ultimo viene riportato all'indietro mediante l'eccesso di combustibile contro la forza della molla di pressione 28. In tale maniera il combustibile in eccesso può essere accolto nella camera 41 del pistone. L'aria che si trova nella camera di accoglimento 40 viene espulsa attraverso il foro 29 verso l'ambiente atmosferico. La durata di alimentazione del volume dell'accumulatore viene mantenuta per l'intera durata di alimentazione del combustibile. Mediante un segnale di azionamento più lungo e quindi una più lunga apertura dei fori a ugello 24 si può variare il volume dell'accumulatore.

Come risulta dalla figura 2, nell'istante tQ viene azionata la valvola di comando o commutazione 26. In tale maniera, come descritto, attraverso il pistone di comando 1 viene spostato il pistone di moltiplicazione 10 che spinge il combustibile che si trova nel foro 11 attraverso la piastra di distribuzione 17 nel foro 14. Una parte di questo combustibile perviene attraverso il foro trasversale 37 nell'accumulatore 38. Questo volume di deposito è indicato nella figura 2 con il numero di riferimento 43. Il minimo volume di iniezione 44 del combustibile si ottiene all'istante tmin. Dopo il tempo t1 la valvola di comando 26 viene di nuovo azionata, per cui viene terminata, in maniera descritta, l'operazione di iniezione. Di conseguenza, la quantità di iniezione Q scende a zero dopo un certo tempo di ritardo. Mediante l'uso dell'accumulatore 38 si ottiene, in modo strutturalmente semplice, che la quantità di iniezione viene limitata. Se il volume dell'accumulatore dovesse essere scelto di dimensioni maggiori del volume minimo alimentato 44, allora può essere alimentato ogni volume a partire da 0 mm<3>. Se la forza della molla di pressione 28 dell'accumulatore 38 è maggiore della forza di apertura del corpo di valvola 23, allora fino al completo riempimento dell'accumulatore 38 può essere iniettato nella camera di combustione un volume ridotto di combustibile.

Se la valvola di comando 26 si trova nella posizione di chiusura secondo la figura 1, allora il volume di combustibile, che si trova nella camera 41 del pistone, può essere riportato mediante il pistone 41 attraverso il foro trasversale 37 al foro 14, in quanto il pistone 27 viene spostato all'indietro mediante la molla 28 alla sua posizione iniziale illustrata nella figura 1. Non appena però l'operazione di iniezione viene ripresa mediante la commutazione della valvola 26, una parte del combustibile ,che si trova sotto la pressione P2 nel foro 14, viene alimentata attraverso il foro trasversale 37 nella camera 41 del pistone, il pistone 27 essendo quindi spostato all’indietro contro la forza della molla 28.

La figura 2 mostra che il volume dell'accumulatore 38 può variare della misura 45. A seconda del valore della pressione P2 nel foro 14, una quantità maggiore o minore di combustibile viene alimentata nell'accumulatore 38. Con la vite di regolazione 30 può essere regolata, in modo ottimale per il dato caso di impiego, la forza della molla 38. Conformemente alla pressione della molla, il pistone 27 viene spostato all'indietro in funzione della pressione P2 nel foro 14 in misura differente nella camera 41 del pistone, per cui è variabile la quantità di combustibile che può essere accolta nell'accumulatore 38. Mediante l 'uso dell'accumulatore 38, con un minimo tempo di inserimento della valvola di comando 26, può essere ridotto al minimo il volume da alimentare del combustibile. A tal fine non è necessario un dispositivo di regolazione dispendioso dal punto di vista costruttivo. Mediante l'uso dell'accumulatore 38 nella camera di combustione può essere iniettata quindi una quantità molto piccola di combustibile. In tale maniera si può eseguire in modo economico l'iniezione preliminare, che è seguita da una iniezione principale di combustibile. L'accumulatore 38 stesso può presentare una qualsiasi forma strutturale appropriata. Esso non deve consistere necessariamente del pistone 27 e della molla di pressione 28. Così ad esempio è senz'altro possibile realizzare l'accumulatore con una membrana e una camera di deposito a vescica.

L'accumulatore 38 può essere anche connesso al foro 2 o al condotto di pressione 12. In tal caso nell'accumulatore 38 non perviene il combustibile, bensì un mezzo idraulico. Anche in questo caso si può ottenere una limitazione della quantità di iniezione di combustibile. L'accoglimento nell'accumulatore di una parte del mezzo idraulico, usato per la sollecitazione del pistone di comando 1, ha lo stesso effetto come l’accoglimento di una parte del combustibile.

Infine è possibile variare la forza di precarico della molla di pressione 28 attraverso l'unità di controllo 25. Così ad esempio può essere prevista un'asta, sulla quale è collocata la vite di regolazione e che viene fatta ruotare in dipendenza da segnali dell'unità di comando 25. La vite di regolazione 30 viene spostata a seconda del senso di rotazione dell'asta e in questo modo viene variata la forza di precarico della molla di pressione 28.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di iniezione per motori a combustione interna, di preferenza per motori diesel, con almeno una valvola di azionamento, con la quale attraverso un mezzo di pressione è spostabile un pistone di controllo, per alimentare il combustibile attraverso almeno un condotto di alimentazione in direzione verso una camera di combustione del motore a combustione interna, caratterizzato dal fatto che nel percorso del combustibile o del mezzo di pressione si trova almeno un accumulatore (38), la cui camera di deposito (41) è collegata con il condotto di alimentazione (2, 12, 14) del combustibile o del mezzo di pressione.
2. 2. Dispositivo di iniezione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il volume di deposito dell'accumulatore (38) si trova sotto precarico.
3. 3. Dispositivo di iniezione secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la pressione, sotto la quale si trova il volume di alimentazione nella camera di deposito (41), è minore della pressione (p1 o P2 ), alla quale il combustibile può essere alimentato alla camera di combustione.
4. 4. Dispositivo di iniezione secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che la pressione agente sul volume nella camera di deposito è regolabile.
5. 5. Dispositivo di iniezione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che il volume di deposito è uguale, maggiore o minore rispetto al volume minimo alimentato (44) del combustibile da addurre alla camera di combustione.
6. 6. Dispositivo di iniezione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che l'accumulatore (38) è collegato attraverso un foro trasversale (37) con il condotto di alimentazione (14).
7. 7. Dispositivo di iniezione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che l’accumulatore (38) è sistemato entro il dispositivo di iniezione.
8. 8. Dispositivo di iniezione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che l'accumulatore (38) è sistemato esternamente al dispositivo di iniezione.
9. 9. Dispositivo di iniezione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che la camera di deposito (41) è delimitata da un pistone (27).
10. 10. Dispositivo di iniezione secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che il pistone (27) si trova sotto la forza di almeno una molla (28).
11. 11. Dispositivo di iniezione secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che la molla (28) si poggia su un elemento di regolazione (30), di preferenza una vite di regolazione.
12. 12. Dispositivo di iniezione secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che l'elemento di regolazione (30) presenta almeno un foro di scarico (29), attraverso il quale il vano (40) che accoglie la molla (28) è collegato con l'ambiente atmosferico.
13. 13. Dispositivo di iniezione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 12, caratterizzato dal fatto che la valvola di azionamento (26) è una valvola di commutazione.
14. 14. Dispositivo di iniezione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 13, caratterizzato dal fatto che la valvola di azionamento (26) è una piezovalvola.