ITTO20110103U1 - Impianto di iniezione di combustibile per un motore a combustione interna - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del modello di utilità dal titolo:

“IMPIANTO DI INIEZIONE DI COMBUSTIBILE PER UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA”

La presente innovazione è relativa ad un impianto di iniezione di combustibile per un motore a combustione interna.

In campo motoristico, è sentita l’esigenza di effettuare iniezioni di combustibile in cui la portata istantanea di combustibile iniettata in funzione del tempo presenti un andamento comprendente almeno due tratti di livello sostanzialmente costante e diverso tra loro, ossia un andamento schematizzabile con una curva del tipo “a gradini”. In particolare, è sentita l’esigenza di iniettare una portata F istantanea di combustibile avente un andamento nel tempo T simile a quello raffigurato dalla curva di figura 9, in cui è presente un primo livello diametro L1ed un successivo secondo livello L2, in genere maggiore del primo.

Per tentare di ottenere una tale curva di portata, è noto di realizzare iniettori di tipo dedicato, in cui l’apertura dell’ugello di iniezione è provocata dall’alzata di due spilli otturatori mobili, cooperanti con rispettive molle, oppure dall’alzata di un unico spillo otturatore cooperante con due molle coassiali. Le due molle hanno precarichi differenti tra loro, e/o caratteristiche di forza/spostamento diverse tra loro, per aprire l’ugello con alzate tali da approssimare la curva di portata richiesta.

Le soluzioni note appena descritte sono scarsamente soddisfacenti, in quanto risulta alquanto complesso tarare le molle in modo ottimale per ottenere un primo livello o gradino di portata L1 minore della portata massima L2 dall’ugello, e quindi per approssimare una curva di portata come quella di figura 9. Inoltre, a parità di pressione di alimentazione del combustibile, una volta stabilita la legge di alzata degli spilli, e quindi la legge di apertura dell’ugello, ossia la curva di portata di combustibile iniettato, essa risulta non modificabile al variare delle condizioni operative del motore. Infine, risulta alquanto difficile ottenere iniettori con profilo di portata di combustibile iniettato costante per tutta la produzione.

Da FR 2 761 113 A è noto un impianto di iniezione di combustibile comprendente un’unità di comando atta a comandare l’iniettore in modo che, per ogni ciclo, si effettui dapprima una preiniezione, seguita da un iniezione principale, la quale inizia prima che sia terminata la preiniezione. Questo impianto ha lo svantaggio di presentare delle situazioni in cui non è possibile ottenere una preiniezione.

Scopo della presente innovazione è quello di realizzare un impianto di iniezione di combustibile per un motore a combustione interna, il quale consenta di risolvere in maniera semplice ed economica gli inconvenienti sopra esposti.

Tale scopo viene raggiunto da un impianto di iniezione di combustibile per un motore a combustione interna, come definito dalla rivendicazione 1.

Per una migliore comprensione dell’innovazione viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

• la figura 1 illustra, in sezione e con parti asportate per chiarezza, un elettroiniettore per l’impianto di iniezione di combustibile secondo l’innovazione;

• la figure 2 rappresenta un dettaglio di figura 1, in scala ingrandita;

• la figura 3 rappresenta un altro dettaglio di figura 1, con un’altra scala di ingrandimento;

• le figure da 4 a 6 illustrano grafici relativi al funzionamento di un elettroiniettore secondo preferite forme di attuazione dell’innovazione;

• le figure 7 e 8 illustrano due grafici indicanti la variazione della portata dell’iniettore al variare di due parametri dell’elettroiniettore; e

• la figura 9 illustra una curva desiderata di portata istantanea di combustibile durante un’iniezione.

In figura 1, con 1 è indicato, nel suo complesso, un elettroiniettore di combustibile (parzialmente illustrato) di un motore a combustione interna, in particolare un motore a ciclo Diesel. L’elettroiniettore 1 comprende un involucro 2 esteso lungo un asse 3 longitudinale, e presenta un ingresso 4 laterale atto ad essere connesso ad un impianto di iniezione di combustibile a collettore comune (“common rail”). L’impianto di iniezione di combustibile è controllato da un’unità elettrica di comando, in funzione delle usuali condizioni di funzionamento del motore.

L’elettroiniettore 1 termina con un polverizzatore, che comprende un ugello 5 comunicante con l’ingresso 4 attraverso una camera di iniezione 6. L’ugello 5 presenta una punta conica 5b munita di fori 5a, per iniettare il combustibile in una camera di combustione del motore. L’ugello 5 è normalmente tenuto chiuso da uno spillo otturatore 7, avente una punta conica 7a atta ad impegnare la punta conica 5b. Lo spillo 7 è mobile in una sede assiale 9 per aprire/chiudere l’ugello 5 sotto il controllo di un dispositivo elettroattuatore 8, che sarà meglio visto in seguito. In particolare, la punta conica 7b dello spillo 7 impegnando la punta conica 5b dell’ugello 5 chiude i fori 5a.

La spillo 7 presenta una superficie attiva soggetta alla pressione del combustibile nella camera 6, la quale è formata da uno spallamento o superficie anulare 7a (figura 2), ed eventualmente da una porzione di superficie della punta conica 7b delimitata da un cerchio di tenuta contro la punta conica 5b dell’ugello 5. La superficie attiva presenta un diametro esterno D1ed un diametro interno D2. Nel caso della figura 2 il diametro D2coincide con il diametro interno dello spallamento 7a.

L’elettroiniettore 1 effettua il dosaggio del combustibile modulando nel tempo l’apertura dello spillo 7 del polverizzatore in funzione della pressione di alimentazione dell’elettroiniettore 1 stesso, ossia della pressione del combustibile all’ingresso 4 (figura 1), come sarà meglio visto in seguito. Il dispositivo 8 è preferibilmente del tipo comprendente un elettromagnete 10, un’ancora 11 assialmente scorrevole nell’involucro 2 sotto l’azione dell’elettromagnete 10, ed una molla 12 precaricata ed agente sull’ancora 11 in senso opposto all’attrazione esercitata dall’elettromagnete 10.

L’involucro 2 presenta una sede assiale 13, ricavata a prolungamento della sede 9, in cui è alloggiata un’asta 14, in impegno con lo spillo 7 per trasmettere a questo una spinta assiale sotto l’azione della pressione del combustibile. Tra lo spillo 7 ed uno sballamento della sede 13 è disposta un’altra molla 21, che contribuisce a tenere lo spillo 7 in posizione di chiusura dell’ugello 5. In particolare, in un tratto intermedio della sede 13 è fissata una servovalvola di dosaggio 16, comprendente un corpo valvola 13a, il quale è accoppiato all’involucro 2 in posizione fissa ed a tenuta di fluido. Il corpo valvola 13a presenta una sede 13b assiale, in cui scorre a tenuta una porzione superiore 14a dell’asta 14, avente un diametro D3. Il diametro D3della porzione cilindrica superiore 14a è maggiore del diametro esterno D1della superficie attiva 7a dello spillo 7; inoltre l’estremità della porzione 14a dell’asta 14 definisce, con la porzione terminale della sede 13b, una camera di controllo 15 dell’asta 14, associata alla servovalvola di dosaggio 16.

La camera di controllo 15 comunica permanentemente con l’ingresso 4, attraverso un condotto calibrato di ingresso 18 (figura 3)avente un diametro D4, il quale è ricavato nel corpo 13a ed è atto a ricevere il combustibile in pressione. Sul corpo 13a, ad opera di una ghiera 19, è fissato un corpo di distribuzione 17, che presenta una flangia 20 di pezzo con uno stelo o perno 29. Questo è delimitato da una superficie 30 laterale cilindrica, sulla quale è scavata una camera 34 anulare. Il perno 29 presenta un condotto assiale 23 in comunicazione con la camera di controllo 15 e con un passaggio calibrato radiale 24, che sfocia nella camera 34. In alternativa, il condotto assiale 23 può essere in comunicazione con almeno due passaggi radiali disposti in modo simmetrico rispetto all’asse 3.

Il passaggio calibrato radiale 24 presenta un diametro D5ed è atto ad essere aperto/chiuso da un otturatore definito da un manicotto 35 solidale con l’ancora 11 dell’elettromagnete 10. Il manicotto 35 è calzato sul perno 29 ed è assialmente scorrevole sotto l’azione dell’elettromagnete 10 per variare la pressione presente nella camera 15, e quindi per aprire/chiudere l’ugello 5.

Normalmente, l’elettromagnete 10 è diseccitato e la molla 12 tiene il manicotto 35 dell’ancora 11 a contatto con la flangia 20 del corpo distributore 17, in modo da chiudere la camera anulare 34. Nella camera di controllo 15 si ha combustibile in pressione, come nella camera di iniezione 6 e nella stessa camera anulare 34. L’azione della pressione nella camera di controllo 15 agente sull’asta 14, coadiuvata dall’azione della molla 21, prevale sull’azione della pressione sulla superficie anulare 7a per cui lo spillo 7 tiene chiuso l’ugello 5.

Quando si eccita l’elettromagnete 10, questo attira l’ancora 11, per cui il manicotto 35 apre la camera 34. Il combustibile della camera di controllo 15 si scarica attraverso il passaggio radiale 24 e la pressione del combustibile nella camera di iniezione 6 spinge lo spillo 7 lungo la corsa di apertura verso l’alto, aprendo l’ugello 5 e comandando in questo modo l’iniezione del combustibile. Quando l’elettromagnete 10 viene diseccitato, la molla 12 riporta l’ancora 11 verso il basso, per cui il manicotto 35 richiude la camera anulare 34 ed il combustibile entrante dal condotto di ingresso 18 ripristina la pressione della camera di controllo 15. L’azione di tale pressione sulla superficie della porzione 14a dell’asta 14, coadiuvata dall’azione della molla 21, prevale di nuovo sulla pressione del combustibile sulla superficie anulare 7a, per cui la spillo 7 effettua la sua corsa di chiusura dell’ugello 5.

È evidente che, quando il manicotto 35 chiude la camera 34, esso è soggetto ad una risultante di pressione nulla del combustibile lungo l’asse 3, con conseguenti vantaggi dal punto di vista della stabilità del comportamento dinamico delle parti mobili dell’elettroiniettore 1. In particolare, lo spostamento dello spillo 7 lungo la corsa di apertura e lungo la corsa di chiusura risulta praticamente costante, tra una iniezione e quella successiva, in risposta ad un determinato comando elettrico inviato al dispositivo 8.

In altre parole, è possibile correlare in maniera biunivoca e ripetibile la posizione dello spillo 7 con i comandi elettrici forniti al dispositivo 8. La posizione della spillo 7 lungo le corse di apertura e di chiusura, in risposta ad un comando elettrico, può essere conosciuta mediante calcolo teorico, in funzione di parametri costruttivi dell’elettroiniettore 1 (ad esempio i diametri D1e D2dello spillo 7, D3dell’asta 14, D4del condotto di ingresso 18 e D5del passaggio di uscita 24 della camera di controllo 15) ed in funzione di parametri operativi noti (ad esempio, pressione di alimentazione del combustibile all’ingresso 4). Nel contempo, la sezione di apertura dell’ugello 5, e quindi l’andamento della portata istantanea del combustibile è determinabile in maniera univoca in funzione dello spostamento assiale della spillo 7, in particolare sulla base delle dimensioni dei passaggi dell’ugello 5 stesso, ed in base alla pressione di alimentazione del combustibile.

Il particolare, la legge dello spostamento assiale della spillo 7 dipende, oltre che dalla molla 21, dal rapporto D3/D1tra il diametro D3della porzione 14a e del diametro esterno D1della superficie attiva, ossia dello spallamento 7a, ed il rapporto D1/D2tra il diametro esterno D1ed il diametro interno D2della superficie attiva, che nel caso in esame coincide con quello dello spallamento 7a. Il valore di tali rapporti rende l’iniettore più o meno sensibile all’andamento della pressione nella camera di controllo 15. Al tendere a 1 del rapporto D3/D1e/o all’aumentare del rapporto D1/D2, lo spostamento dello spillo 7 diventa molto sensibile a tale pressione, per cui una piccola caduta di pressione nella camera di controllo 15 determina l’apertura del ugello 5. Preferibilmente, il rapporto D3/D1può essere compreso tra 1,05 ed 1,2 ed il rapporto D1/D2è compreso tra 1,85 e 2,35 mentre il diametro D1dello spillo 7 può essere compreso tra 3,2 e 4,8 mm.

A sua volta la coppia dei valori dei diametri D4,D5del condotto di ingresso 18 e del passaggio radiale di uscita 24 influenza l’andamento della pressione del combustibile nella camera di controllo 15, sia durante l’apertura dell’elettrovalvola 16 che della successiva chiusura. All’aumentare del rapporto D5/D4,durante la corsa di apertura del manicotto 35, la pressione nella camera di controllo 15 diminuisce più celermente riducendo così il transitorio di apertura dello spillo 7. Inoltre, all’aumentare del rapporto D5/D4, durante la corsa di chiusura del manicotto 35, la pressione nella camera di controllo 15 aumenta più lentamente determinando così il ritardo di chiusura dello spillo 7. Preferibilmente tale rapporto D5/D4viene scelto tra i valori 0,7 e 1,4, mentre il diametro D5del passaggio radiale 24 può essere scelto tra 0,22 e 0,35 mm.

Le figure 4-6 mostrano, ciascuna, un grafico superiore a linee tratteggiate, che rappresenta, in funzione del tempo T, gli andamenti C dei comandi elettrici forniti al dispositivo 8, ed il profilo o andamento P, a linea continua, del moto, ossia della posizione assiale assunta dallo spillo 7, in risposta a tali comandi, rispetto all’ordinata “zero” in cui l’ugello 5 è chiuso. Le figure 4-6 mostrano anche, ciascuna un grafico inferiore, che rappresenta, in funzione del tempo T, l’andamento F della portata istantanea di combustibile iniettato attraverso l’ugello 5 e provocato dallo spostamento dello spillo 7, mostrato nel grafico superiore corrispondente.

Nelle figure 4-6, le porzioni di comandi elettrici C e degli spostamenti A e B dello spillo 7 sono associati a rispettivi numeri a pedice. Per chiarezza, con il termine “comando” si intende, nella presente descrizione e nelle rivendicazioni annesse, un segnale elettrico avente un andamento C che presenta inizialmente un fronte di salita o rampa R con una crescita iniziale relativamente rapida. Negli esempi illustrati, il dispositivo 8 riceve segnali di corrente elettrica, il cui andamento C, dopo il fronte di salita R, presenta un tratto M di mantenimento attorno ad un valore massimo, un tratto D di decrescita fino ad un valore intermedio, un tratto N di mantenimento attorno a tale valore intermedio, ed un tratto E di decrescita finale.

Per ottenere un’iniezione di combustibile, si forniscono al dispositivo 8 almeno un primo ed un secondo comando elettrico C (figure 4-6), che sono temporizzati sufficientemente ravvicinati da spostare lo spillo 7 con un profilo P di moto, senza soluzione di continuità nel tempo. Tali comandi elettrici fanno compiere allo spillo 7 un primo e, rispettivamente, un secondo spostamento in apertura, o alzate, le quali sono definite nel profilo P da rispettivi tratti A, sono crescenti fino a valori H massimi relativi, e sono seguite da rispettivi spostamenti in chiusura definiti da tratti B decrescenti del profilo P.

Con riferimento alla figura 4, l’unità di controllo può essere predisposta per azionare l’elettromagnete 10 con almeno un primo C1ed un secondo C2comando elettrico, tali da far compiere alla spillo 7 un primo A1ed un secondo A2spostamento di apertura, ad esempio per comandare rispettivamente una preiniezione di combustibile ed un’iniezione principale, la quale dipende dalle condizioni operative del motore.

In particolare, all’istante T1viene fornito il primo comando C1, il cui andamento cresce con la rampa R1, rimane poi sostanzialmente costante per un breve tratto M1, decresce poi lungo il tratto D1, presenta un tratto N1sostanzialmente costante, ed infine decresce con un tratto E1. L’andamento del comando C1fa spostare lo spillo 7 a partire da un istante TQ0,con TQ0>T1a causa del ritardo della risposta del dispositivo 8, con un profilo P comprendente un tratto A1crescente, fino ad un valore H1, ed un tratto B1decrescente. A causa della breve durata del tratto N1del comando C1, l’alzata H1dello spillo 7 è limitata, e serve per comandare una preiniezione di una quantità fissa di combustibile.

Il secondo comando C2viene fornito ad un istante T2tale da iniziare la seconda alzata, ossia il tratto A2, in un punto Q1del tratto B1prima che lo spillo 7 abbia raggiunto la posizione di fine corsa di chiusura dell’ugello 5. In particolare, l’istante T2è minore dell’istante teorico in cui il primo comando rappresentato dall’andamento C1,prolungando il tratto E1, raggiungerebbe un valore nullo. L’andamento C2presenta un tratto N2di durata maggiore del tratto N1, il quale dipende in modo noto dalle condizioni operative del motore, per cui l’alzata dello spillo 7 raggiunge un valore H2maggiore di H1, provocando un grado o sezione di apertura dell’ugello 5, e/o una durata di tale apertura, maggiore di quella raggiunta al termine del tratto A1. Segue poi uno spostamento in chiusura definito dal tratto B2, fino alla chiusura completa dell’ugello 5, dopo la quale lo spillo 7 rimane fermo fino all’iniezione successiva.

L’intervallo di tempo T1-TQ0è il ritardo con cui la spillo 7 inizia a muoversi verso l’alto e dipende in primo luogo dal rapporto D5/D4del diametro D5del passaggio di uscita 24 della camera di controllo 15 e del diametro D4del condotto di ingresso 18, che determina la velocità di riduzione della pressione nella camera di controllo 15. Tale ritardo dipende, oltre che dal precarico della molla 21 (ved. anche figure 1-3), anche dal rapporto della superficie normale all’asse 3 dell’estremità della porzione 14a dell’asta 14, definita dal diametro D3, e della superficie attiva dello spillo 7, definita dal diametro D1e dal diametro D2, che determina la risultante delle pressioni sullo spillo 7. In particolare, il rapporto delle superfici su cui agisce la pressione del combustibile è definito dalla combinazione del rapporto D3/D1tra il diametro D3della porzione 14a dell’asta 14 ed il diametro esterno D1dello spallamento 7a con il rapporto D1/D2tra il diametri esterno D1ed il diametro interno D2della superficie attiva dello spillo 7. I due rapporti dei diametri sono scelti in modo da contribuire a determinare la velocità di spostamento dello spillo 7.

L’andamento F della portata istantanea ottenuta approssima in maniera soddisfacente la curva di portata istantanea desiderata illustrata in figura 9, in quanto presenta due porzioni S e U consecutive (in linea continua in figura 4), senza soluzione di continuità nel tempo, ossia senza pause, o “dwell time” in lingua inglese, tra il tratto B1ed il tratto A2.Le due porzioni S e U hanno rispettivi livelli massimi H1e H2diversi tra loro, e quindi anche i rispettivi livelli medi diversi tra loro, che approssimano rispettivamente i livelli L1 ed L2 di figura 9. L’istante in cui la porzione S termina e la porzione U inizia corrisponde all’ascissa temporale TQ1del punto Q1.

L’intervallo di tempo TQ0-TQ1dipende pure dal rapporto D3/D1dei diametri delle suddette superfici dell’asta 14 e dello spillo 7 e dal rapporto D1/D2tra il diametro esterno ed il diametro interno D2della superficie attiva dello spillo 7, e dal rapporto dei diametri D5/D4. Al diminuire del rapporto D3/D1e/o all’aumentare del rapporto D1/D2, sia l’intervallo di tempo TQ0-TQ1che gli spostamenti H1e H2aumentano perché lo spillo 7 risulta più pronto ad aprire l’ugello 5 e più lento a chiuderlo, a causa della risultante delle pressioni agenti su esso. A sua volta, all’aumentare del rapporto dei diametri D5/D4, sia l’intervallo di tempo TQ0-TQ1che gli spostamenti H1e H2aumentano, perché la riduzione della pressione nella camera di controllo 15 è più veloce, per cui lo spillo 7 risulta più pronto ad aprire l’ugello 5 e più lento a chiuderlo a causa della risultante delle pressioni agenti su esso.

Nella figura 7 sono riportati con linee tratteggiate i due comandi C1e C2, e con linee diverse una serie di curve della portata istantanea dell’elettroiniettore 1 rilevata sperimentalmente, a parità di intervallo di tempo tra i due comandi C1e C2, al variare del diametro D5da 0,22 mm per la curva P1a 0,35 mm per la curva P4. Si vede come all’aumentare del diametro D5si riduce l’intervallo di tempo TQ0-TQ1e aumentano gli spostamenti H1e H2.

In figura 8 sono pure riportati con linee tratteggiate i due comandi C1e C2, e con linee diverse due curve della portata istantanea dell’elettroiniettore 1, rilevata sperimentalmente, al variare del rapporto D3/D1del diametro della porzione 14a dell’asta 14 e del diametro dello spillo 7 da 1,05 per la curva Pa1a 1,2 per la curva Pa2. Si vede che anche in questo caso si riduce l’intervallo di tempo TQ0-TQ1.

Dalle figure 7 e 8, risulta inoltre chiaro che sia con l’aumentare del diametro D5(figura 7) che con l’aumentare del rapporto D3/D1(figura 8) si ha un aumento nel ritardo nella chiusura del tratto B2delle curve P. Infine si nota che il livello L2della portata istantanea F raggiunge in genere un massimo che è indipendente dal diametro D5(figura 7) e dal rapporto D3/D1(figura 8).

Secondo la presente innovazione mostrata in figura 5, il dispositivo 8 riceve due comandi elettrici in successione tra loro, i quali sono indicati mediante i pedici o numeri di riferimento 3 e rispettivamente 4, e fanno spostare lo spillo 7 con un profilo P’ di moto indicato con linea continua, che comprende uno spostamento A3di comando della preiniezione ed uno spostamento di comando dell’iniezione principale A4. Il profilo P’ è ancora senza soluzione di continuità nel tempo tra il tratto B3ed il tratto A4, ma in una condizione limite, ossia fornendo il secondo comando elettrico ad un istante T4tale da iniziare la seconda alzata A4in un punto Q3finale del tratto B3, ossia quando lo spillo 7 ha appena raggiunto la posizione di fine corsa di chiusura.

In particolare, l’istante T4è maggiore dell’istante in cui il tratto E3dell’andamento C3si annulla. Seppure in una condizione limite, l’andamento F’ di portata istantanea ottenuto comprende due porzioni S’ e U’ consecutive, le quali hanno rispettivi livelli massimi diversi tra loro, e quindi rispettivi livelli medi diversi tra loro ed approssimano ancora in maniera soddisfacente, rispettivamente, i livelli L1 ed L2 della curva di portata istantanea desiderata di figura 9. E’ evidente che l’istante in cui la porzione S’ termina e la porzione U’ inizia corrisponde all’ascissa temporale TQ3del punto Q3.

Secondo l’esempio di figura 6, il dispositivo 8 riceve quattro comandi elettrici in successione tra loro, i quali sono indicati, rispettivamente, dai numeri di riferimento o pedici 5-8, e sono forniti in rispettivi istanti T5-T8sufficientemente ravvicinati per spostare lo spillo 7 con un profilo P” di moto che è sempre senza soluzione di continuità nel tempo. Gli istanti T6-T8sono ora maggiori degli istanti in cui si annullano, rispettivamente, i tratti E5-E7. Analogamente all’esempio di figura 4, i tratti A6-A8iniziano in rispettivi punti Q5-Q7dei tratti B5-B7, in cui lo spillo 7 non ha ancora raggiunto la posizione di fine corsa di chiusura dell’ugello 5.

I valori H5-H7(massimi relativi) raggiunti dallo spillo 7 al termine delle prime tre alzate sono sostanzialmente uguali tra loro, per cui le sezioni massime relative dell’apertura dell’ugello 5 sono sostanzialmente uguali. In questo caso, la preiniezione è comandata dai tre comandi elettrici C5-C7. Il valore H8raggiunto al termine della quarta ed ultima alzata (tratto A8) è maggiore e provoca un grado o sezione di apertura maggiore per comandare l’iniezione principale, in quanto il tratto N8ha una durata maggiore dei tratti N5-N7.

Si ottiene, pertanto, un andamento F” di portata che approssima la curva di portata desiderata di figura 9 in modo migliore, in quanto si avvicina maggiormente ad un andamento a “gradini”. In particolare, l’andamento F” comprende, fino ad un istante TQ7,coincidente con l’ascissa temporale del punto Q7, una porzione S” che presenta tre “picchi” ed approssima il livello L1della curva di figura 9 e, dopo l’istante TQ7, una porzione U” che ha un livello medio e massimo maggiori di quelli della porzione S” ed approssima il livello L2della curva di figura 9.

Secondo varianti non illustrate, è possibile approssimare curve di portata istantanea del tipo a “gradini” in cui siano presenti più di due livelli, facendo spostare lo spillo 7 con più di due alzate consecutive fino a valori H diversi tra loro, e/o approssimare delle curve di portata istantanea in cui un livello L1sia seguito da un livello L2basso, al contrario dei livelli L1ed L2illustrati in figura 9, fornendo comandi elettrici di durate ed ampiezze opportune.

Da quanto visto sopra risulta evidente la presente innovazione, in cui un elettroiniettore 1 comprende:

• un dispositivo elettroattuatore 8, ed

• un polverizzatore comprendente un ugello 5 di iniezione, ed uno spillo 7 mobile lungo una corsa di apertura ed una corsa di chiusura per aprire/chiudere l’ ugello 5 sotto il comando del dispositivo 8;

• l’elettroiniettore 1 effettua il dosaggio del combustibile modulando nel tempo l’apertura dello spillo 7 controllato da un’asta 14, la quale è spinta dalla pressione del combustibile in una camera di controllo 15 tale da tenere lo spillo 7 in posizione di chiusura dell’ugello 5; e

• la camera di controllo 15 è munita di un condotto calibrato di ingresso 18 avente un predeterminato diametro D4e di un passaggio di uscita 24 avente un diametro D5che è controllato da una valvola di dosaggio 16; in cui

• il rapporto dei diametri D5/D4del passaggio di uscita 24 e del condotto d’ingresso 18 è scelto in modo da determinare una certa velocità di spostamento dello spillo 7;

• al dispositivo 8 viene fornito almeno un primo C1;C3;C5-C7ed un secondo C2;C4;C8comando elettrico per comandare corrispondenti spostamenti di apertura dello spillo 7; e

• il primo C1;C3;C5-C7ed il secondo C2;C4;C8comando elettrico sono temporizzati in modo sufficientemente ravvicinato da provocare uno spostamento dello spillo 7 con un profilo di moto P senza soluzione di continuità nel tempo.

Inoltre, per almeno un’iniezione, almeno una delle seguenti grandezze viene determinata in funzione di parametri operativi del motore:

• durata di almeno uno tra detto primo C1;C3;C5-C7e detto secondo C2;C4;C8comando elettrico;

• numero di detti comandi elettrici C1-C8;

• distanza nel tempo tra detti comandi elettrici C1-C8.

In questo modo, è possibile modulare l’andamento della portata istantanea tra le varie iniezioni variando l’ampiezza e/o la durata e/o il numero dei livelli sostanzialmente costanti di portata che si desidera approssimare.

Da quanto precede appare evidente che la presente innovazione consente di effettuare un’iniezione di una portata istantanea di combustibile che approssima in maniera ottimale le curve di portata del tipo a “gradini” e che viene ottenuta in maniera relativamente semplice. Infatti, il controllo dell’iniezione di combustibile sopra descritto non richiede taratura di componenti meccanici e/o iniettori realizzati in maniera dedicata. Inoltre, è possibile variare facilmente l’andamento della portata iniettata tra un’iniezione e quella successiva, in modo da approssimare al meglio la curva di portata desiderata ed ottimizzare il rendimento del motore in funzione del punto di funzionamento specifico del motore stesso.

Da quanto precede appare evidente che all’impianto di iniezione di combustibile descritto possono essere apportate modifiche e varianti che non esulano dal campo di protezione della presente innovazione. In particolare, l’iniezione di combustibile potrebbe essere attuata utilizzando iniettori di combustibile che siano diversi dall’elettroiniettore 1 illustrato a titolo di esempio, ma nei quali lo spostamento dello spillo otturatore dell’ugello sia sempre effettuato in funzione della pressione di alimentazione del combustibile e sia ripetibile in risposta a determinati comandi elettrici. A sua volta, il dispositivo 8 può essere costituito da un attuatore piezoelettrico, invece che da un elettromagnete.

Inoltre, come già accennato, il diametro di tenuta D2tra la punta conica 7b dello spillo 7 e la punta conica 5b dell’ugello 5 può non coincidere con il diametro interno dello spallamento anulare 7a, ad esempio per una differente geometria della porzione inferiore dello spillo 7. Infine, lo spillo 7 può essere spostato in alzata nella stessa iniezione per un numero di volte e/o per ampiezze diverse da quelle indicate a titolo di esempio.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto di iniezione di combustibile per un motore a combustione interna, comprendente almeno un elettroiniettore di combustibile (1) ed un’elettrovalvola di dosaggio del combustibile (16); l’elettroiniettore di combustibile (1) comprendendo: - un ugello di iniezione (5) in comunicazione con una camera di iniezione (6), e - uno spillo (7) mobile lungo corse di apertura e di chiusura sotto l’azione della pressione del combustibile nella camera di iniezione (6); lo spillo (7) essendo normalmente tenuto in una posizione di chiusura dell’ugello di iniezione (5) e presentando, nella posizione di chiusura, una superficie attiva soggetta alla pressione del combustibile nella camera di iniezione (6); la superficie attiva essendo definita da un diametro esterno (D1) dello spillo (7) a de un diametro interno (D2) di tenuta fra lo spillo (7) e l’ugello di iniezione (5); - l’elettrovalvola di dosaggio del combustibile (16) comprendendo un’asta (14), la quale impegna lo spillo (7) e comprende una porzione (14a) presentante un diametro (D3) e spinta normalmente dalla pressione del combustibile in una camera di controllo (15) della servo valvola di dosaggio del combustibile (16); la camera di controllo (15) presentando un condotto di ingresso (18) avente un predeterminato diametro (D4) ed un passaggio di uscita (24) avente un diametro (D5), il passaggio di uscita (24) essendo controllato dall’elettrovalvola di dosaggio del combustibile (16); in cui il rapporto (D5/D4) tra il diametro (D5) del passaggio di uscita (24) ed il diametro (D4) del condotto di ingresso (18), il rapporto (D3/D1) tra il diametro (D3) della porzione (14a) dell’asta (14) ed il diametro esterno (D1) della superficie attiva, ed il rapporto (D1/D2) tra il diametro esterno (D1) ed il diametro interno (D2) della superficie attiva sono scelti in modo tale da determinare una certa velocità di spostamento dello spillo (7), ed in cui l’elettrovalvola di dosaggio del combustibile (16) è controllata da un’unità elettrica di comando tramite: - un primo comando elettrico (C3) tale da far sì che lo spillo (7) effettui un primo spostamento di apertura (A3) seguito da un primo spostamento di chiusura (B3), il quale termina quando lo spillo (7) raggiunge la posizione di chiusura e chiude l’ugello di iniezione (5), così da effettuare una pre-iniezione di combustibile; ed - almeno un secondo comando elettrico (C4) così ravvicinato al primo comando elettrico (C3) da far sì che lo spillo (7) effettui un secondo spostamento di apertura (A4) seguito da un secondo spostamento di chiusura (B4), così da effettuare un’iniezione principale di combustibile, e che il secondo spostamento di apertura (A4) inizi alla fine del primo spostamento di chiusura (B3), così da risultare in un profilo di moto (P’) dello spillo (7) senza soluzione temporale di continuità fra il secondo spostamento di apertura (A4) ed il primo spostamento di chiusura (B3).
2. 2. Impianto di iniezione di combustibile secondo la rivendicazione 1, in cui il rapporto (D5/D4) tra il diametro (D5) del passaggio di uscita (24) ed il diametro (D4) del condotto di ingresso (18) è compreso tra 0,7 e 1,4, così da determinare una certa velocità di spostamento dello spillo (7); - il rapporto (D3/D1) tra il diametro (D3) della porzione (14a) dell’asta (14) ed il diametro esterno (D1) di detta superficie anulare 7a, è compreso tra 1,05 ed 1,2, così da contribuire a determinare la velocità di spostamento dello spillo (7); ed - il rapporto (D1/D2) tra il diametro esterno (D1) ed il diametro interno (D2) della superficie attiva è compreso tra 1,85 e 2,35, così da contribuire a determinare la velocità di spostamento dello spillo (7).
3. 3. Impianto di iniezione di combustibile secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui: - la pressione del combustibile nelle camere (6, 15) è compresa tra 1200 bar e 1800 bar, - il diametro (D5) del passaggio di uscita (24) è compreso tra 0,22 e 0,35 mm, ed - il diametro esterno (D1) della superficie attiva dello spillo (7) è compreso tra 3,2 e 4,8 mm.
4. 4. Impianto di iniezione di combustibile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la camera di controllo (15) è definita da un corpo di distribuzione (17) presentante una flangia (20) ed uno stelo (19) realizzato di pezzo con la flangia (20) e impegnato da un manicotto scorrevole (35); il passaggio di uscita (24) essendo disposto radialmente sullo stelo (19) e comunicando con la camera di controllo (15) attraverso un condotto assiale (23); un dispositivo elettroattuatore (8) dell’elettrovalvola di dosaggio del combustibile (16) essendo atto a controllare il manicotto (35) per aprire e chiudere il passaggio di uscita (24); il manicotto (35) essendo soggetto ad una pressione assiale sostanzialmente nulla quando il passaggio di uscita (24) è chiuso.
5. 5. Impianto di iniezione di combustibile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il primo ed il secondo comando elettrico (C3, C4) sono tali da far sì che l’ugello di iniezione (5) raggiunga, al termine del primo e del secondo spostamento di apertura (A3, A4), differenti grado di apertura (H3, H4).
6. 6. Impianto di iniezione di combustibile secondo la rivendicazione 5, in cui il grado di apertura (H4) dell’ugello di iniezione (5) al termine del secondo spostamento di apertura (A4) è maggiore del grado di apertura (H3) dell’ugello di iniezione (5) al termine del primo spostamento di apertura (A3).
7. 7. Impianto di iniezione di combustibile secondo la rivendicazione 4, in cui il dispositivo elettroattuatore (8) comprende un attuatore elettromagnetico.
8. 8. Impianto di iniezione di combustibile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuno dei comandi elettrici (C3, C4) è una corrente elettrica variabile nel tempo in modo da definire una curva (C) comprendente un tratto di salita da un valore minimo ad un valore massimo, un primo tratto di mantenimento (M) del valore massimo, un primo tratto di discesa dal valore massimo ad un valore intermedio, un secondo tratto di mantenimento (M) del valore intermedio, ed un secondo tratto di discesa dal valore intermedio ad un valore nullo.