ITTO20010969A1

ITTO20010969A1 - Perfezionamenti ad un iniettore di combustibile per motori endotermici, avente una valvola di dosaggio elettromagnetica.

Info

Publication number: ITTO20010969A1
Application number: IT2001TO000969A
Authority: IT
Inventors: Mario Ricco
Original assignee: C R F Societa Con Sortile Per
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2003-04-12
Also published as: US6874709B2; DE60206002D1; EP1302653B1; ES2247247T3; ATE304121T1; US20030111558A1; DE60206002T2; EP1302653A1

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce a dei perfezionamenti ad un iniettore di combustibile per motori endotermici, avente una valvola di dosaggio elettromagnetica .

Gli iniettori noti del tipo suddetto, comprendono un corpo cavo per alloggiare il corpo della valvola di dosaggio. Questo corpo valvola è munito di un foro calibrato di scarico del combustibile ad alta pressione da una camera di controllo dell'iniezione. Il foro calibrato viene tenuto chiuso da un otturatore, in genere a forma di disco, controllato dall'ancora di un elettromagnete di comando. Normalmente il foro calibrato sfocia su una depressione conica di una superficie del corpo valvola, mentre l'otturatore comprende una sfera collaborante con una piastrina in impegno con l'ancora, e munita di un incavo a calotta sferica, per ovviare ai possibili errori di allineamento tra l'asse del foro e lo spostamento dell'ancora. Inoltre, il corpo valvola viene bloccato in una cavità del corpo cavo, ad opera di una ghiera che richiede una certa distanza tra l'elettromagnete ed il corpo valvola.

Questi iniettori noti presentano diversi inconvenienti. Innanzitutto, la distanza del corpo valvola dall'elettromagnete rende necessario dotare l'ancora a disco con un corrispondente gambo atto ad agire sulla piastrina. A sua volta, il gambo dell'ancora richiede dei costosi mezzi di guida, in genere dei manicotti lavorati con grande precisione. Inoltre, la lavorazione del corpo valvola con la depressione conica risulta anche relativamente costosa. Infine, tale depressione aumenta la lunghezza necessaria per il gambo dell'ancora.

In un iniettore noto, è stato proposto un corpo valvola, in cui il foro calibrato sfocia su una superficie piana del corpo valvola, e viene chiuso da una superficie piana di una piastrina. Un'altra superficie della piastrina può essere pure piana e viene impegnata da un'estremità bombata del gambo dell'ancora. In una soluzione alternativa, l'altra superficie della piastrina è munita di un incavo a calotta sferica, il quale viene impegnato da un'appendice del gambo, avente forma complementare.

Questo iniettore noto, da una parte non riduce la necessità del gambo dell'ancora, dall'altra rende tale gambo ancora più costoso.

E' stato anche proposto recentemente un altro iniettore, in cui il corpo valvola è formato da un manicotto piantato a forza in una cavità del corpo cavo. L'ancora a disco è collegata con il corpo cavo tramite una cerniera a balestra, avente una porzione fissata sul corpo cavo ed una porzione fissata sull'ancora. In tal modo viene ridotta la distanza del corpo valvola dall'elettromagnete, ma a causa della superficie conica del corpo valvola, su cui sfocia il foro calibrato, per agire sulla piastrina l'ancora a disco richiede un elemento distanziale, normalmente portato dall'ancora.

Anche questo iniettore noto risulta relativamente costoso, a causa della flangia distanziale e del relativo collegamento, Inoltre, a causa della cerniera a balestra, il moto dell'ancora non è perfettamente rettilineo, per cui le superfici a contatto, tra l'elemento distanziale dell'ancora e la piastrina dell'otturatore, sono soggette ad uno scorrimento trasversale reciproco, che riduce la sensibilità e l'affidabilità della valvola. Tale scorrimento è tanto maggiore quanto maggiore è la distanza della zona di impegno dell'elemento distanziale con la piastrina.

Scopo dell'invenzione è quello di realizzare dei perfezionamenti ad un iniettore di combustibile, tali che esso risulti di elevata affidabilità e di costo limitato, eliminando gli inconvenienti sopra elencati per gli iniettori noti.

Secondo l'invenzione, questo scopo viene raggiunto da un iniettore di combustibile per motori endotermici, avente una valvola di dosaggio elettromagnetica, comprendente un corpo cavo in cui è alloggiato un corpo valvola, il quale è munito di un foro calibrato di scarico del combustibile ad alta pressione da una camera di controllo dell'iniettore; detto foro di scarico sfociando su una superficie piana di detto corpo valvola, detta valvola di dosaggio comprendendo una piastrina avente una prima superficie piana ed atta a chiudere detto foro di scarico sotto il controllo di un'ancora di un elettromagnete; caratterizzato dal

fatto che detta ancora è collegata con detto corpo cavo tramite una cerniera a balestra avente una prima porzione fissata su detto corpo cavo ed una seconda porzione fissata su detta ancora, una sfera essendo disposta tra detta ancora ed una seconda superficie di detta piastrina.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, il corpo valvola è alloggiato in una cavità di detto corpo cavo ed è tenuto bloccato da una ghiera filettata, un elemento distanziale essendo formato da un'appendice sporgente da detto corpo valvola verso detta ancora, in modo da ridurre al minimo lo spostamento trasversale di detta piastrina rispetto a detto foro di scarico, causato di detta cerniera a balestra.

Per una migliore comprensione dell'invenzione vengono qui descritte alcune forme preferite di realizzazione, fatte a titolo esemplificativo con l'ausilio degli annessi disegni, in cui:

Figura 1 è una sezione longitudinale parziale di un iniettore di combustibile per un motore endotermico, secondo una prima forma di realizzazione dell'invenzione;

Figura 2 è una sezione longitudinale parziale di un iniettore di combustibile, secondo un'altra forma di esecuzione dell'invenzione;

Figura 3 è una sezione secondo la linea III-III delle Figure 1 e 2;

Figura 4 è un dettaglio delle figure 1 e 2, in scala ingrandita.

Con riferimento alla Figura 1, con 5 è genericamente indicato un iniettore di combustibile per un motore endotermico, avente una valvola di dosaggio 6 a controllo elettromagnetico. L'iniettore 5 comprende un corpo cavo 8 avente una cavità centrale 9, in cui è alloggiato un corpo 11 della valvola di dosaggio 6, che sarà in seguito chiamato "corpo valvola".

In particolare, il corpo valvola 11 è formato da un manicotto 12 e da un elemento a tappo 13, il quale porta di pezzo un'appendice cilindrica 15, alloggiata nel manicotto 12. L'elemento a tappo 13 è munito di un foro calibrato 14 di scarico del combustibile dalla valvola di dosaggio 6. Il manicotto 12 è piantato a forza nella cavità 9, in modo da andare in battuta contro uno spallamento 16 della cavità 9, e presenta una scanalatura anulare 17, in cui è ricavato un foro calibrato 18 di ingresso del combustibile in pressione nella valvola di dosaggio 6.

L'elemento a tappo 13 comprende una porzione a disco 19 che forma con l'appendice 15 uno spallamento 20 piano. In uso, lo spallamento 20 si appoggia contro un bordo superiore 21 del manicotto 12, comprimendo una guarnizione di tenuta 22. L'elemento a tappo 13 viene tenuto bloccato contro il manicotto 12 ad opera di una ghiera filettata 23, avvitata nel corpo cavo 6. La ghiera agisce su una zona anulare 30 della superficie superiore della porzione a disco 19.

Il foro calibrato 14 dell'elemento a tappo 13 è normalmente tenuto chiuso da un otturatore, genericamente indicato con 24, il quale viene tenuto in posizione di chiusura da un'ancora 25 di un elettromagnete 26. L'ancora 25 è normalmente spinta verso il basso da una molla di compressione 27. La scanalatura anulare 17 è disposta in corrispondenza dello sbocco di un condotto di alimentazione 28, in comunicazione con un raccordo di alimentazione 29 del combustibile in pressione all'iniettore 5. Il condotto 28, attraverso un condotto 35 sostanzialmente longitudinale, alimenta anche un ugello di polverizzazione del combustibile, portato dal corpo cavo 8 e non mostrato nei disegni.

Nel manicotto 12 è scorrevole un'asta 31 di comando dell'ugello e presenta una superficie superiore 32, la quale è normalmente tenuta ad una certa distanza dalla superficie inferiore dell'appendice 15 dell'elemento a tappo 13, ad opera del combustibile in pressione, che attraverso il foro calibrato 22 giunge in una camera di controllo 33 dell'iniettore 5. La camera di controllo 33 .è costituita essenzialmente dallo spazio compreso tra la superficie superiore 32 dell'asta 31 e la superficie inferiore dell'appendice 15 dell'elemento a tappo 13.

L'ancora 25 è formata sostanzialmente da un disco avente una superficie superiore 34, piana ed atta a collaborare con una superficie polare 36 dell'usuale nucleo magnetico 37 dell'elettromagnete 26. L'ancora 25 è munita di intagli radiali 38 per consentire il passaggio del combustibile scaricato, attraverso il foro calibrato 14, verso un condotto di scarico dell'iniettore 5, non indicato.

L'ancora 25 è collegata al corpo cavo 8 tramite una cerniera a balestra, genericamente indicata con 39. A tale scopo, il nucleo 37 dell'elettromagnete 26 è tenuto bloccato in modo noto, contro uno spallamento 41 del corpo cavo 8, con l'interposizione di un anello distanziale 42 di metallo rigido. La cerniera a balestra 39 (ved. anche Figura 2) comprende una porzione anulare 43 fissata al corpo cavo 8, in particolare pinzata tra il nucleo 37 e l'anello 42. La cerniera a balestra 39 comprende inoltre una porzione formata da una linguetta radiale 44 elastica, avente un'estremità di pezzo con la porzione anulare 43. L'altra estremità della linguetta 44 è fissata su una zona centrale dell'ancora 25, ad esempio pinzandola tra l'ancora 25 ed una rondella 45, a sua volta fissata sull'ancora 25. Pertanto, lo spostamento dell'ancora 25 consiste sostanzialmente in un rotazione attorno alla zona di collegamento della linguetta 44 con la porzione anulare 43.

L'anello distanziale 42 presenta un'altezza minima, tale da consentire l'alloggiamento e lo spostamento dell'ancora 25 tra lo spallamento 41 e la porzione anulare 43 della cerniera a balestra 39. Al contrario, la ghiera 23 deve avere una notevole altezza per motivi di robustezza, per cui il disco dell'ancora 25 si trova ad una certa distanza dalla superficie superiore della porzione a disco 19 dell'elemento a tappo 13.

Per azionare l'iniettore 5, si eccita temporaneamente l'elettromagnete 26, che attrae l'ancora 25 vincendo la forza della molla 27. L'ancora 25 ruota di un angolo piccolissimo attorno alla zona di congiunzione della linguetta 44 con la porzione anulare della cerniera a balestra 39. Il combustibile in pressione nella camera di controllo 33 fa aprire allora l'otturatore 24, riducendone la pressione, per cui l'asta 31 si sposta verso l'alto aprendo l'ugello polverizzatore del combustibile.

Quando l'elettromagnete 26 viene diseccitato, la molla 27 riporta l'ancora 25 nella posizione di Figura 1 con una rotazione di un angolo piccolissimo in senso opposto a quella di apertura, facendo così richiudere l'otturatore 24. La pressione del combustibile nella camera di controllo 33 viene ora ristabilita, e fa spostare l'asta 31 verso il basso, riportandola nella posizione di chiusura dell'ugello, indicata in Figura 1.

Allo scopo di ridurre il costo della lavorazione dell'elemento a tappo 13, il foro di scarico 14 sfocia una zona centrale 46 della superficie superiore della porzione a disco 19. La superficie della zona 46 deve essere lavorata con grande precisione, in modo da risultare perfettamente piana e perpendicolare all'asse del foro di scarico 14.

L'otturatore 24 per il foro di scarico 14 comprende una piastrina 48 avente una prima superficie piana 49 (ved. anche Figura 4) atta ad impegnare la superficie della zona 46, ed una sfera 50 disposta tra l'ancora 25 ed una seconda superficie 51 della piastrina 48, opposta alla superficie 49. La superficie 51 è munita di un incavo 52 a calotta sferica, atto ad impegnare la sfera 50.

A sua volta, l'ancora 25 comprende una zona centrale 53, avente una superficie inferiore 54 opposta alla superficie superiore 34 dell'ancora 25. La superficie 54 è munita di un altro incavo 56 a calotta sferica, pure atto ad impegnare la sfera 50.

A causa della distanza tra il disco dell'ancora 25 e la superficie superiore 30, 46 della porzione a disco 19, secondo la forma di esecuzione di Figura 1, per ridurre lo spessore della piastrina 48, la zona centrale 53 dell'ancora 25 può essere portata da un elemento distanziale, formato da un'appendice cilindrica 57, in rilievo verso la piastrina 48. A sua volta, la superficie superiore della zona centrale 46 della porzione a disco 19 può essere complanare con la superficie della zona anulare 30.

Una scanalatura anulare 58 di piccola profondità, prevista tra le superfici delle zone 30 e 46, garantisce una migliore chiusura del foro 14 da parte della piastrina 48. Vantaggiosamente, la calotta sferica degli incavi 52 e 56 può avere un diametro leggermente maggiore di quello della sfera 50, per facilitare il centraggio della sfera 50 stessa.

Da quanto sopra, risulta evidente che la lavorazione delle superfici superiori delle zone 30 e 46 della porzione a disco 19, può essere effettuata simultaneamente, per cui l'elemento a tappo 13 risulta di costo limitato.

Nella forma di realizzazione della Figura 2, le parti uguali a quelle di Figura 1 sono indicate con gli stessi numeri di riferimento e non saranno descritte di nuovo . Nella forma di realizzazione di Figura 2, l'elemento a tappo 13 del corpo valvola 11 è costituito da un disco 59 avente una superficie superiore anulare 61, in impegno con la ghiera 23, ed una superficie inferiore 62 piana. Affinché il foro di ingresso 18 sia in comunicazione con la camera di controllo 33, una porzione superiore 63 dell'asta 31 presenta un diametro ridotto. L'intercapedine tra la porzione 63 con il manicotto 12 aumenta il volume della camera di controllo 33.

L'ancora 25 è priva di appendice cilindrica rivolta verso il basso, e la sua zona centrale 53 è sostanzialmente a filo, o leggermente sporgente rispetto al profilo inferiore del disco dell'ancora 25. Invece, la zona centrale 46 del disco 59 è portata da un elemento distanziale formato da un'appendice cilindrica 64 rivolta verso il disco 59 ed avente un'altezza tale da consentire l'uso di un otturatore 24 di spessore limitato, ad esempio quello di Figura 1.

Anche nella forma di realizzazione di Figura 2, la superficie 49 della piastrina 48 è atta ad impegnare la superficie della zona centrale 46 del disco 59 del corpo valvola 11, e che la sfera 50 è disposta tra la zona centrale 53 dell'ancora 25 e la seconda superficie 51 della piastrina 48.

Da quanto visto sopra risulta evidente che, sia l'elemento a tappo 13, che il disco dell'ancora 25 di Figura 2, risultano di fabbricazione relativamente economica. Inoltre, l'equipaggio mobile dell'ancora 25 di Figura 2 risulta di peso minore di quello di Figura 1, per cui la velocità di risposta della valvola di dosaggio 6 risulta aumentata. Infine, l'incavo 56 della zona 53 dell'ancora 25 di Figura 3 si trova ad una distanza minore dal fulcro della cerniera a balestra 39, rispetto a quella di Figura 1. Pertanto, lo spostamento trasversale dell'incavo 56, e quindi della sfera 50 e della piastrina 48, rispetto al foro di scarico 14 risulta ridotto.

Si intende che all'iniettore descritto possono essere apportate altre modifiche e perfezionamenti senza uscire dall'ambito delle rivendicazioni. Ad esempio, lo spazio tra l'ancora 25 e l'elemento a tappo 13 può essere coperto disponendo entrambe le zone centrali 46 e 53 dell'elemento a tappo 13 e dell'ancora 25 su appendici di altezza sostanzialmente uguali. Inoltre, l'iniettore 5 di Figura 1 può essere munito di un corpo valvola 11 con l'elemento a tappo 59 di Figura 2, e l'iniettore di Figura 2 può essere munito di un corpo valvola 11 con l'elemento a tappo 15, 19 di Figura 1. Infine, il corpo valvola 11 può essere formato in un pezzo unico, in entrambi i casi.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1 . Iniettore di combustibile per motori endotermici, avente una valvola di dosaggio elettromagnetica, comprendente un corpo cavo (8) in cui è alloggiato un corpo valvola (11), il quale è munito di un foro calibrato (14) di scarico del combustibile ad alta pressione da una camera di controllo (33) dell'iniettore, detto foro di scarico (14) sfociando su una superficie piana di detto corpo valvola (11), detta valvola di dosaggio (6) comprendendo una piastrina (48) avente una prima superficie (49) piana ed atta a chiudere detto foro di scarico (14) sotto il controllo di un'ancora (25) di un elettromagnete (26); caratterizzato dal fatto che detta ancora (25) è collegata con detto corpo cavo (8) tramite una cerniera a balestra (38) avente una prima porzione (43) fissata su detto corpo cavo (8) ed una seconda porzione (44) fissata su detta ancora (25), una sfera (50) essendo disposta tra detta ancora (25) ed una seconda superficie (51) di detta piastrina (48).
2. Iniettore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta seconda superficie (51) è opposta a detta prima superficie (49) ed è munita di un incavo (52) a calotta sferica per impegnare detta sfera (50).
3. Iniettore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta ancora (25) è a forma di disco avente una prima superficie piana (34) rivolta verso detto elettromagnete (26) e collegata con detta seconda porzione (44) della cerniera a balestra (39), detta ancora (25) comprendendo anche una seconda superficie (54) rivolta verso detta piastrina (48) e munita di un incavo (56) a calotta sferica per impegnare detta sfera (50).
4. Iniettore secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui detto corpo valvola (11) è alloggiato in una cavità (9) di detto corpo cavo (8) ed è tenuto bloccato da una ghiera filettata (23), caratterizzato dal fatto che almeno una di dette superfici (51, 54) munite di incavo a calotta sferica (52, 56) è portato da un corrispondente elemento distanziale (57, 64).
5. Iniettore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto elemento distanziale è formato da un'appendice (57) sporgente da detto corpo valvola (11) verso detta ancora (25), in modo da ridurre al minimo lo spostamento trasversale di detta sfera (50) rispetto a detto foro di scarico (14) causato da detta cerniera a balestra (39).
6. Iniettore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto elemento distanziale è formato da un'appendice (57) sporgente da ancora.(57) verso detto corpo valvola (11), detta superficie piana di detto corpo valvola (11) essendo portata da una zona centrale (46), la quale è complanare con una superficie di una zona anulare (30) impegnata da detta ghiera. (23).
7. Iniettore secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto detto corpo valvola (11) comprende un manicotto (12) piantato;a forza in detta cavità (29), ed un elemento tappo (13), comprendente una porzione a forma di disco (19, 59), le quale è tenuta bloccata contro detto manicotto (12) ad opera di detta ghiera (23).
8. Iniettore di combustibile pér motori endotermici, avente una valvola di dosàggio elettromagnetica, sostanzialmente come descritto con riferimento agli annessi disegni.