ITTO961076A1 - Perfezionamenti ad un dispositivo a pompa per l'alimentazione del carb urante da un serbatoio ad un motore a combustione interna. - Google Patents

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 dispositivo a pompa per l'alimentazione del carburante da un serbatoio ad un motore a combustione interna, comprendente una pompa ad alta pressione e una pompa a bassa pressione collegata a monte della pompa ad alta pressione.

Un dispositivo a pompa del tipo suddetto è noto, ad esempio dalla domanda di brevetto italiano della Richiedente, n. TO95A000010 depositata il 10 Gennaio 1995. Tale dispositivo viene utilizzato in un sistema di iniezione del carburante, comprendente anche una valvola di intercettazione, che a riposo chiude la connessione tra le due pompe, e viene aperta dalla pressione del carburante della pompa a bassa pressione per alimentare il motore. Questa valvola d'intercettazione è inoltre atta ad inviare una parte eccedente del carburante ad una camera interna della pompa ad alta pressione, per scopi di lubrificazione e raffreddamento.

Nel dispositivo noto, la pompa ad alta pressione è del tipo a pistoni e viene azionata dall'albero motore, mentre la pompa a bassa pressione è azionata da un motore elettrico. A sua volta la valvola di intercettazione è dimensionata in modo da fornire, alla pompa ad alta pressione ed alla camera interna, la quantità di carburante richiesto, fin dalla fase di avviamento del motore (cranking). Tuttavia, l'azionamento elettrico da una parte risulta in genere di funzionamento delicato, dall'altra richiede uno sforzo alla batteria di alimentazione elettrica, proprio nella fase di avviamento del motore .

La sostituzione della pompa a bassa pressione ad azionamento elettrico con una pompa a bassa pressione azionata dall'albero del motore, non era prima praticabile, in quanto nella fase di avviamento del motore, a causa del basso numero di giri, la pompa a bassa pressione avrebbe erogato una portata insufficiente ad aprire la valvola d'intercettazione. Dimensionando invece la valvola d’intercettazione in modo da garantirne l'apertura anche con la bassa portata, a regime la pompa a bassa pressione avrebbe una portata elevata, che farebbe aumentare la pressione del carburante nel circuito a bassa pressione, e richiederebbe necessariamente l'inserimento di un regolatore di pressione tre le due pompe.

L'invenzione ha lo scopo di realizzare un dispositivo a pompa per l'alimentazione del carburante, che sia della massima semplicità e sicurezza di funzionamento, e che elimini gli inconvenienti della valvola d'intercettazione sopra esposti.

Secondo l'invenzione, questo scopo viene raggiunto da un dispositivo a pompa per l'alimentazione del carburante da un serbatoio ad un motore a combustione interna, comprendente una pompa a bassa, una pompa ad alta pressione avente un corpo formante una camera interna ed almeno un pistone azionato da un elemento di comando alloggiato in detta camera interna, ed una valvola di intercettazione disposta in una connessione tra detta pompa a bassa pressione e detta pompa ad alta pressione, detta valvola d'intercettazione comprendendo un organo azionabile dal carburante uscente da detta pompa di bassa pressione per aprire un canale di aspirazione compreso in detta connessione ed inviare il carburante in eccesso a detta camera interna, caratterizzata dal fatto che detta pompa a bassa pressione è azionata meccanicamente da mezzi collegati all'albero di detto motore, detto organo essendo dimensionato in modo da essere azionato anche alla bassa velocità di detto motore in fase di avviamento.

Per una migliore comprensione dell'invenzione viene qui descritta una forma preferita di realizzazione, fatta a titolo esemplificativo con l'ausilio dell'annesso disegno, la cui Figura unica è una sezione mediana parziale, in parte schematica, di un dispositivo a pompa secondo l’invenzione, per l'alimentazione del carburante ad un motore a combustione interna.

Con riferimento alla Figura, con 10 è genericamente indicata una pompa a bassa pressione per l'alimentazione del carburante, la quale può essere costituita da una pompa rotativa meccanica, ad esempio ad ingranaggi. La pompa 10 è collegata mediante un condotto 11, con l'usuale serbatoio 12 del carburante, ad esempio di un autoveicolo. Questo è munito di un motore a combustione interna, in particolare un motore diesel.

La pompa 10 è atta ad aspirare il carburante dal serbatoio 12 e ad alimentarlo, attraverso un condotto 13 ed un raccordo 14, ad una pompa ad alta pressione 15, del tipo a pistoni radiali. In particolare, la pompa 15 presenta tre cilindri 21 disposti a stella in un corpo 20, con gli assi 22 a distanza angolare reciproca di 120" . Al centro del corpo 20 è disposta una camera interna 23 a forma di tazza, chiusa da una flangia 24.

La pompa 15 è munita di un albero 28 di azionamento girevole in un foro 25 della flangia 24 ed in un foro cieco 27 del corpo 20. Per l’azionamento della pompa 15, l'albero 28 viene ruotato dall'albero del motore diesel, attraverso mezzi di trasmissione del moto, non indicati nel disegno. L'albero 28 presenta una porzione eccentrica 35 alloggiata nella camera 23, e su cui è montato girevolmente un elemento di comando della pompa 15, costituito da un anello 39. L'asse 36 della porzione 35 dista dell'eccentricità E, dall’asse 37 dell'albero 28.

La superficie esterna dell'anello 39 è munita di tre porzioni piane 40 associate ai cilindri 21, di cui solo una è visibile in Figura. Le porzioni piane 40 sono perpendicolari ai corrispondenti assi 22 dei cilindri 21. Ogni cilindro 21 presenta un foro cilindrico 41, concentrico con il relativo asse 22, in cui è scorrevole un pistone 42 sporgente dal cilindro 21 verso l'asse 37. Sulla porzione sporgente di ciascun pistone 42 è fissato un pattino 43, che ad opera di una molla 44 è tenuto appoggiato contro la corrispondente porzione piana 40.

Quando si ruota l'albero 28, l'anello 39 mantiene il suo orientamento, grazie al pattino 43, ma l'asse 36 dell'anello 39 ruota attorno all'asse 37 dell'albero 28. Le singole porzioni piane 40 vengono allora spostate anch'esse parallelamente a se stesse su un’orbita circolare e, in collaborazione con le molle 44, provocano un movimento alterno dei pistoni 42 nei fori 41. La superficie di ciascun pistone 42, opposta all'anello 39, delimita nel foro 41 una camera di compressione 45, il cui volume si modifica con il movimento del pistone 42. Ogni cilindro 21 è munito di una valvola di aspirazione 50 e di una valvola di mandata 51, entrambe del tipo non-ritorno. Le sedi delle due valvole 50 e 51 sono portate da una piastra 52 di chiusura del relativo cilindro 21, fissata al corpo 20, tramite una corrispondente testa 53. Nel movimento radiale del pistone 42 verso l'interno, la camera di compressione 45 aumenta il suo volume, aspirando il carburante attraverso la valvola di aspirazione 50. Nel successivo movimento del pistone 42 verso l'esterno, la camera 45 riduce il suo volume, per cui il carburante si comprime e viene spinto a pressione fuori dalla camera 45 stessa, attraverso la valvola di mandata 51.

Il carburante giunge a ciascuna valvola di aspirazione 50, attraverso un corrispondente canale assiale 54 della corrispondente testa 53 ed un canale radiale 55 del corpo 20 nella zona della flangia 24. I tre canali 55 sono in comunicazione con una scanalatura anulare 56 della flangia 24, la quale è in comunicazione con un canale di aspirazione 57, ricavato nel corpo 20 e comunicante con il raccordo 14. Le tre valvole di mandata 51, attraverso un corrispondente canale assiale 59 della corrispondente testa 53 ed un canale radiale 60 del corpo 20, sono in comunicazione con una cavità assiale 61. A sua volta, questa cavità 61 è collegata, a valle di una valvola di bypass di un regolatore di pressione non mostrato nel disegno, e attraverso un raccordo 64, con un condotto di scarico 65 del carburante nel serbatoio 12.

Tra la pompa a bassa pressione 10 e la pompa ad alta pressione 15 è disposta una valvola di intercettazione 71, avente un corpo integrato con il corpo 20 della pompa 15. A tale scopo, il corpo 20 è munito di una sede cilindrica 58, disposta radialmente rispetto all'asse 37 e comunicante con la camera interna 23. Nella porzione verso l'esterno della sede 58 è inserito il raccordo 14 del condotto 13, mentre nella sua porzione adiacente alla camera 23 è inserita una piastrina anulare 70 di fondo della sede 58. La piastrina 70 si appoggia contro uno spallamento 62 della flangia 24, ed è munita di un foro 74, che definisce un primo condotto di scarico del carburante in eccesso verso la camera interna 23.

La sede 58 è munita di una superficie laterale 63 in cui sfocia il canale 57. Lungo tale superficie 63 è scorrevole un organo di comando della valvola 71, costituito da un pistone a tazza 72. Il pistone 72 presenta un foro calibrato 76, formante una strozzatura per il passaggio del carburante verso la camera interna 23. Tra la piastrina 70 ed il pistone 72 è disposta una debole molla di compressione elicoidale 73, coassiale con i fori 74 e 76. La molla 73 spinge il pistone 72 verso il raccordo 14, chiudendo così il condotto 57 e quindi la valvola 71.

Il pistone 72 viene spinto nella direzione di apertura della valvola 71, dalla pressione del carburante alimentato dalla pompa di bassa pressione 10, attraverso il condotto 13. Quando tale pressione vince la molla elicoidale 73, il pistone 72 viene spostato verso la piastrina 70 dalla pressione di alimentazione, aprendo il canale 57. Questo viene allora alimentato attraverso il raccordo 13, mentre il carburante in eccesso passante attraverso la strozzatura 76 viene inviato, attraverso il foro 74, nella camera interna 23, effettuando la lubrificazione degli organi in essa alloggiati. Quando la pressione del carburante scende al di sotto di un determinato valore, ad esempio per un difetto della pompa 10, oppure per una manovra di emergenza, la molla 73 spinge il pistone 72 contro il raccordo 14 chiudendo il canale 57, per cui chiude la valvola di intercettazione 71.

Secondo l'invenzione, la pompa a bassa pressione 10 viene azionata meccanicamente da mezzi 75 di trasmissione del moto collegati con l'albero del motore diesel dell'autoveicolo. Per consentire l'apertura della valvola 71 anche alla velocità di avviamento del motore, quando il relativo albero ruota lentamente, la strozzatura 76 del pistone 72 è dimensionata con un diametro ridottissimo, dell'ordine di 0,2 mm.

Inoltre, nel corpo 20 è ricavato un secondo canale 77, che da una parte sfocia nella superficie laterale 63 della sede 58, dall'altra è munito di una strozzatura calibrata 78, mediante cui sfocia nella stessa camera interna 23 della pompa 15. Vantaggiosamente, il canale 77 può avere lo stesso diametro del canale 57, e può sfociare nella sede 58 in una posizione tale da essere aperto e chiuso dal pistone 72 simultaneamente al canale 57. A sua volta la strozzatura 78 può avere un diametro compreso tra tre e cinque volte quello della strozzatura 76. Vantaggiosamente tale diametro può essere dell'ordine di 0,8 mm.

Nella fase di avviamento del motore diesel, non appena l'albero motore inizia a ruotare ad opera della batteria elettrica, tràmite i mezzi di trasmissione del moto 75, inizia ad azionare la pompa di bassa pressione 10. Grazie al diametro ridotto della strozzatura 76, è sufficiente la portata limitata della pompa 10 nella fase di avviamento, per creare nel raccordo 14 una pressione sufficiente a vincere la molla 73 e far spostare il pistone 72 in modo da aprire la valvola 71. Il foro 74 consente allora la lubrificazione degli organi della camera 23, mediante il carburante passante attraverso la strozzatura 76, anche a tale bassa velocità.

Non appena il pistone 72 è stato spostato, mentre il canale 57 comincia ad alimentare il carburante alle cerniere di compressione 45 della pompa 15, la strozzatura 78 del cernale 77 consente di inviare verso la camera interna 23 l'ulteriore eccesso di carburante alimentato dalla pompa 10, derivante dall 1aumentata velocità del motore dopo la fase di avviamento. In tal modo si provvede ad una energica refrigerazione degli organi della camera 23 nel funzionamento a regime del motore.

Per escludere l'alimentazione del carburante verso la valvola di intercettazione 71, sul condotto 13 tra la pompa di bassa pressione 10 e la pompa di alta pressione 15, è disposta un'elettrovalvola 79. Questa, tramite un condotto di scarico 80, è collegata con il serbatoio 12.

L'elettrovalvola 79 viene azionata automaticamente, ad esempio sotto il controllo di una centralina di comando elettronico, senza dovere fermare la pompa 10, in caso di irregolarità nel funzionamento del motore diesel o di altre anomalie. In particolare, in caso di anomalie o situazioni di emergenze, l'elettrovalvola 79 intercetta il carburante della pompa 10 verso la la pompa 15, ed il pistone 72 evita che il carburante della camera 23 possa alimentare la camera di compressione 23.

Da quanto visto sopra, risultano evidenti i vantaggi del dispositivo dell'invenzione rispetto alla tecnica nota. Innanzitutto, la pompa di bassa 10 pressione può essere efficacemente azionata dallo stesso motore diesel. Inoltre, viene risolto il problema della variazione di portata del pompa a bassa pressione 10, tra la fase di avviamento del motore ed il funzionamento a regime. Infine, in caso di anomalie viene esclusa 1 'alimentazione del carburante alla valvola di intercettazione 71, senza dovere fermare la pompa di bassa pressione 10.

Si intende che al dispositivo descritto possono essere apportate varie modifiche e perfezionamenti senza uscire dall'ambito delle rivendicazioni. Ad esempio, i mezzi 75 possono essere azionati dall'albero 28 della pompa ad alta pressione 15, per cui le due pompe 10 e 15 possono essere integrate nello stesso corpo 20.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo a pompa per l'alimentazione del carburante da un serbatoio (12) ad un motore a combustione interna, comprendente una pompa a bassa pressione (10), una pompa ad alta pressione (15) avente un corpo (20) formante una camera interna (23) ed almeno un pistone (42) azionato da un elemento di comando (39) alloggiato in detta camera interna (23), ed una valvola di intercettazione (71) essendo prevista disposta in una tra detta pompa a bassa pressione (10) e detta pompa ad alta pressione (15), detta valvola d'intercettazione (71) comprendendo un organo (72) azionabile dal carburante uscente da detta pompa di bassa pressione (10) per aprire un canale di aspirazione (57) compreso in detta connessione (13, 14, 54-57) ed inviare il carburante in eccesso a detta camera interna (23), caratterizzata dal fatto che detta pompa a bassa pressione (10) è azionata meccanicamente da mezzi (75) collegati all'albero di detto motore, detto organo (72) essendo dimensionato in modo da essere azionato anche alla bassa velocità di detto motore in fase di avviamento.
2. 2. Dispositivo a pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto organo (72) comprende una strozzatura di ingresso (76) del carburante, dimensionata in modo da consentirne l'azionamento rapido anche a detta bassa velocità in fase di avviamento.
3. 3. Dispositivo a pompa secondo la rivendicazione 2, in cui detta valvola d'intercettazione (71) comprende un'apertura (74) in comunicazione con detta camera interna (23), caratterizzata dal fatto che detto organo (72) quando viene azionato è inoltre atto ad aprire un’apertura aggiuntiva (77) in comunicazione con detta camera interna (23).
4. 4. Dispositivo a pompa secondo la rivendicazione 3, in cui detto corpo (20) di detta pompa ad alta pressione (15) forma anche il corpo di detta valvola d'intercettazione (71), detta apertura aggiuntiva essendo formata da un ulteriore canale (77) predisposto in detto corpo (20).
5. 5. Dispositivo a pompa secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto organo (72) è mobile lungo una parete laterale (63) di una sede (58), detto condotto di aspirazione (57) sfociando in detta parete laterale (63), caratterizzato dal fatto che detto ulteriore condotto (77) sfoci pure in detta parete laterale (63).
6. 6. Dispositivo a pompa secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detti canali (57, 77) vengono aperti simultaneamente da detto organo (72), detto ulteriore canale (77) comunicando con detta camera interna (23) attraverso una seconda strozzatura calibrata (78).
7. 7. Dispositivo a pompa secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il diametro di detta seconda strozzatura (78) è compreso tra tre e cinque volte il diametro di detta strozzatura di ingresso (76).
8. 8. Dispositivo a pompa secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il diametro di detta strozzatura di ingresso (76) è dell’ordine di 0,2 mm, e quello di detta seconda strozzatura (78) è dell'ordine di 0,8 mm.
9. 9. Dispositivo a pompa secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che tra detta pompa a bassa pressione (10) e detta valvola di intercettazione (71) è disposta una elettrovalvola (79) atta ad azionata per escludere l'alimentazione del carburante a valvola di intercettazione (71) in caso di irregolarità nel funzionamento di detto motore.
10. 10. Dispositivo a pompa secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta elettrovalvola (79) è collegata tramite un condotto di scarico (80) con detto serbatoio (12), per scaricare in quest'ultimo il carburante di detta pompa a bassa pressione (10) in caso di anomalie.
11. 11. Dispositivo a pompa secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta pompa ad alta pressione (15) è una pompa a pistoni radiali (42)., e detto elemento di comando della corsa è un eccentrico (35, 39) girevole in detta camera interna (23), detto carburante in eccesso avendo una funzione lubrificante e di refrigerazione per detto eccentrico (35, 39).
12. 12. Dispositivo a pompa secondo la rivendicazione 11, in cui detto organo ha una forma di pistone a coppa (72) e detta sede (58) ha una forma cilindrica, caratterizzato da fatto che in detta sede (58) è disposta una piastra di fondo cilindrica (70) munita di detta prima apertura (74), e che una molla elicoidale (73) è precaricata tra detta piastra di fondo (70) e detto pistone a coppa (72), all'interno delle spire di detta molla elicordale (73) essendo previsti detta prima apertura (74) e detta strozzatura di ingresso (76).
13. 13. Dispositivo a pompa per l'alimentazione del carburante da un serbatoio ad un motore a combustione interna, sostanzialmente come descritto con riferimento agli annessi disegni.