ITRM940695A1 - "ugello per iniezione di carburante in motori a combustione interna" - Google Patents

Abstract

E' descritto un sistema di carburante avente un ugello per il carburante (18) che riceve carburante sotto pressione ad impulsi per l'iniezione nella aspirazione di un motore. L'ugello ha un complesso (26) a sede della valvola con una sede a monte e una sede a valle (38, 40) interconnesse da un passaggio longitudinale (36) e da un bypass (34, 42) che si estende da a monte della prima sede in una posizione intermedia tra le due sedi. Un complesso (44) a valvola a fungo ha un elemento di valvola a monte (46) e un elemento di valvola a valle (48) interconnessi azionabili rispetto alle rispettive sedi delle valvole per regolare il flusso attraverso l'ugello. Un elemento di spinta (50) spinge l'elemento a valvola in una posizione chiusa in cui l'elemento a valvola a monte è fuori dalla sede e l'elemento a valvola a valle è nella sede per interrompere il flusso attraverso di essi e dall'ugello. L'introduzione di un impulso di carburante nell'ugello muove l'elemento a valvola a monte portandoli in accoppiamento con la sua sede della valvola per portare fuori dalla sede l'elemento a valvola a valle per consentire il flusso del carburante attraverso il by pass attorno alla valvola a monte/sede e al di fuori dell'ugello attraverso la valvola a valle, aperta/sede.

Description

"Ugello per iniezione di carburante i motori a combustione interna"

DESCRIZIONE

Questa invenzione si riferisce ad un ugell per scaricare fluido in un motore a combustione interna e più in particolare ad un ugello di questo tipo avente un controllo del flusso per mezzo di un bypass .

Nel sistema di iniezione di carburante descritto nel brevetto US No. 5.070.845, è descritto un sistema di carburante avente un iniettore per dosare il carburante ad una pluralità di ugelli del carburante. Il carburante viene distribuito in linee singole del carburante ed è scaricato tramite gli ugelli in posizioni adiacenti alle aperture di aspirazione del motore. L'ugello descritto in US No.

5.070.845 presenta un corpo con un elemento di sede tubolare avente una sede » della valvola con una apertura per lo scarico del carburante attraverso di essa. Un elemento a valvola a fungo funziona, rispetto alla sede per interrompere il flusso del carburante attraverso l'apertura e una molla di estensione è spinge la valvola in una posizione normalmente nella sede contro la sede della valvola.

Il corpo dell'ugello è adatto per ricevere carburante attraverso un e«lemento di restringimento che limita il flusso di carburante attraverso di esso, tuttavia, il fungo stesso non può agire come foro fisso, e pertanto non può realizzare alcuna funzione di dosaggio del flusso. Il flusso del carburante che si ottiene attraverso l'ugello è sensibile alle variazioni nella pressione di alimentazione del carburante .

Un ugello di, iniezione del carburante secondo la presente invenzione è caratterizzato dalle caratteristiche descritte nella rivendicazione 1.

L'invenzione descritta fornisce un ugello perfezionato adatto per essere utilizzato in un sistema di iniezione di carburante in cui carburante sotto pressione viene dosato verso un ugello.

In un ugello di iniezione di carburante secondo la presente invenzione, un corpo dell'ugello tubolare, adatto a ricevere carburante, comprende un complesso a sede della valvpla avente tuia prima sede a monte e tuia seconda sede a valle della valvola, interconnesse mediante un passaggio che si estende bypass si estendono da ,un punto a monte della prima sede della valvola sino ad una posizione intermedia tra le due sedi delle valvole. Un complesso a valvola a fungo comprende un primo elemento a valvola a monte e un secondo elemento a valvola·a valle azionabili per accoppiarsi con le loro rispettive sedi della valvola a monte e a valle per regolare il flusso del fluido attraverso il complesso valvola. Gli elementi a valvola sono connessi operativamente e fissati, uno rispetto all'altro, per definire il movimento longitudinale o corsa del complesso a valvola. L'elemento a valvola viene spinto mediante un elemento a molla verso una posizione normalmente chiusa in cui l'elemento a valvola a monte è in una posizione fuori dalla sede rispetto alla sua sede a monte associata e l'elemento a valvola a valle è disposto nella sua sede a valle associata. L'ihtroduzione di un impulso di fluido ad alta pressione nel corpo dell'ugello tubolare determinerà che·l'elemento a valvola si muove verso una posizione aperta in cui l'elemento a valvola a monte è nella sede e l'elemento a valvola a valle è al di fuori della sede per consentire il flusso attraverso il bypass e al di fuori dell'ugello iniettore attraverso la sede della valvola a valle aperta .

Il bypass stabilisce un percorso per il fluido attorno alla valvola e alla sede a monte e funziona come foro fisso per il flusso attraverso l'ugello. Il foro/bypass è più semplice da lavorare alla macchina con precisione rispetto alla combinazione valvola/sfede utilizzata tipicamente esclusivamente per controllare il flusso attraverso detti ugelli.

Inoltre, le uscite del bypass possono essere orientate per stabilire una configurazione ai flusso desiderata nell'ugello per migliorare l'atomizzazione del fluido che esce dall'ugello.

Inoltre, con i'elemento a valvola superiore che funziona come limitatore della corsa, sono ridotte significativamente le fluttuazioni del flusso.

La presente invenzione verrà ora descritta in via esemplificativa con riferimento ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 mostra un sistema di iniezione di carburante che dosa carburante attraverso una linea del carburante verso un ugello che impiega le caratteristiche secondo la presente invenzione.

La figura 2 è una vista in sezione ingrandita di una porzione dell'ugello di figura 1 rimossa uà J.

carburante , mostrando dettagli della realizzazione.

Le fugure 3 ,e 4 sono viste in sezioni parziali ingrandite dell'ugello di figura 2, che illustrano le varie modalità di funzionamento.

La figura 5 è una vista in sezione dell'ugello di figura 2 presa ■lungo la linea 5-5 di figura 3.

La figura 6 è una vista in sezione ingrandita di una secpnda forma di realizzazione

* ;dell'ugello mostrato in figura l. ;Le figure 7 ,e 8 sono viste in sezione parziali ingrandite dell'ugello di figura 6 che illustrano le varie modalità di funzionamento. ;La figura 9 è una vista in sezione dell'ugello di figura 7, presa lungo la linea 9-9 di figura 7. ;Riferendosi ai disegni, la figura 1 illustra un sistema di iniezione di carburante, indicato genericamente con il riferimento numerico 10, per inviare carburante al sistema di aspirazione di un motore a combustione interna, non mostrato . Un iniettore 12 è montato in un corpo 14 di dosaggio del carburante ed è alimentato di carburante a pressione desiderata. L'iniettore 12 dosa il carburante, in distribuzione del carburante. Ciascuna linea 16 termina con un ugello 18 di iniezione del carburante che scarica il carburante dosato nel flusso di aria che scorre attraverso una apertura di ingresso 20 ad una camera di combustione del motore. ;Come mostrato in figura 2, l'ugello 18 ha un corpo tubolare 22 adatto 3⁄4 ricevere carburante dalla sua linea 16 di carburante associata. L'estremità a valle del corpo 22 ha una porzione 24 a diametro ingrandito configurata per ricevere un complesso 26 a sede di valvola tubolare. Il complesso 26 a sede, figure 3 e 4, ha un corpo 28 di sede di valvola tubolare con una parete esterna 32 che si accoppia con la porzione interna della porzione 24 a diametro allargato del corpo tubolare 22. Il corpo 28 della sede di valvola è fissato nella porzione allargata 24 ad esempio mediante accoppiamento per interferenza tra i due componenti, o mediante saldatura, o medieulte accoppiamento di altro tipo, in maniera da ottenersi una tenuta senza perdite tra di essi e per supportare il complesso 26 a sede della valvola nel corpo 22 dell'ugello tubolare. Alette 30, figura 5, nella parete 32 esterna del corpo 28 della sede della valvola si estendono dall'estremità a monte del corpo posizione intermedia tra le due estremità, definendo passaggi 34 tra il corpo tubolare 22 e il corpo 28 della valvola. Il corpo 28 della valvola ha un passaggio 36 che si estende longitudinalmente dalle estremità a monte e a valle con una prima sede 38 della valvola a monte e una seconda sede 40 della valvola a valle che si estendono attorno ad estremità opposte del passaggio 36 in maniera tale che le sedi della valvola siano situate a distanza una dall'altra con la superficie di alloggiamento della sede 38 della valvola a monte rivolta verso monte e la superficie di alloggicimento della sede 40 della valvola a valle rivolta verso valle. ;Una volta che soho stati formati uno o più passaggi per il fluido o bypass 42 nel corpo 28 della sede della valvola e estendentisi radicalmente verso l'interno, figura 5, dai passaggi 34 definiti dalle alette 30 sino ad una posizione all'interno del passaggio 36 intermedia tra le sedi 38, 40 delle valvole a monte e a valle. In questo modo, i passaggi 34 e 42 definiscono bypass per il fluido da una posizione a monte della prima sede della valvola 38 ad una posizione a valle della'stessa. ;Un complesso a valvola, indicato comprende un primo elemento 46 di valvola a monte che si accoppia con,una seie 38 di valvola a monte per interrompere il flusso dall'interno del corpo 22 tubolare nel passaggio 36 longitudinale, e un secondo elemento a valvola a valle 48 che si accoppia con la sede 48 della valvola a valle per interrompere il flusso dal passaggio 36 e al di fuori dell'ugello 18. Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure 2-5, gli elementi 46, 48 a valvola sono definiti mediante due elementi sferici, ad esempio cuscinetti a sfere. Il passaggio 36 attraverso il corpo 28 della sede della valvola è Realizzato in maniera da consentire che gli elementi 46, 48 a valvola a cuscinetto sferico vangano a contatto tangenzialmente lungo le loro superiici quando sono uniti, ad esempio mediante saldatura, per formare un complesso a valvola unitario 44. I raggi dei due elementi a valvola non devono necessariamente essere uguali, tuttavia, i raggi, unitamente con la geometria delle sedi delle valvole 38, 49, determinano il movimento longitudinale complessivo o corsa del complesso a valvola 44rispetto alle sedi. ;Una molla 50 di estensione avvolta elicoidalmente, è fissata al corpo tubolare 22 e al 52 che è fissato all'elemento a valvola per saldatura o mediante connessione ad una estremità. Il gambo 52 presenta una testa 54 che è circondata da spirali 56 a sezione ridotta della molla 50 di estensione per fissare la molla all'elemento a valvola. La molla 50 può funzionare per spingere il complesso a valvola 44 verso la direzione chiusa a monte in maniera tale che il primo elemento 46 a valvola a monte sia sollevato normalmente rispetto alla sua sede 38 a valvola associata e il secondo elemento 48 a valvola a valle sia normalmente spinto in maniera da accoppiarsi con la sua sede 40 a valvola. Introducendo un impulso ad alta pressione di carburante nel corpo tubolare 22 si determina una pressione differenziale lungo il compleso 44 a valvola per raggiungere un livello desiderato, per cui la spinta esercitata su di essa mediante la molla 50 di estensione viene superata e il complesso avalvola viene mosso verso valle in maniera tale che il primo elemento 46 a valvola amonte venga spingo in accoppiamento con la sua sede 38 della valvola e il secondo elemento 48 a valvola a valle sia spostato dalla sede 40. Nella posizione apert a, il carburante scorre dal corpo 22 attraverso i passaggi 34 e 42 e al di fuoci dell'ugello iniettore 18 posizione assiale del complesso 26 a sede della valvola nel corpo 22 dell'ugello può essere regolata durante 11assemblaggio per regolare la lunghezza della molla 50 e, in conseguenza, la spinta esercitata dalla molla sul' complesso 44 a valvola. La regolazione permette la calibrazione della differenza di pressione lungo il complesso 26 della valvola con la quale gli elementi a valvola sono spostati rispetto alle loro rispettive sedi di valvola. ;X passaggi di bypass,34, 42 definiscono un percorso del fluido attorno al primo elemento 46 a valvola a monte e alla sua sede 38 di valvola a ssociata. Introducendo un impulso di carburante sufficiente a superare la spinta della molla 50, si invia il carburante attraverso il bypass nel passaggio del fluido 36 intermedio tra la valvola e la sede 46, 38 a monte chiuse e la valvola e la sede 48, 40 a valle aperte. I passaggi 42 funzionano come fori fissi per il flusso del carburante attraverso l'ugello 18 e determinano in massima parte il salto di pressione nel sistema 10 del carburante. Inoltre, il disegno del bypass fisso ottenuto mediante il presente ugello fornisce una funzione principale di dosaggio del carburante nel sistema 10 del carburante. Il tra le sedi di valvola 38, 40 viene atomizzato per 1 1influenza del salto di pressione e inoltre per la turbolenza indotta dall'orientamento dei passaggi 42. Come illustrato in figura 5 e in figura 9, che mostra una seconda forma di realizzazione dell'ugello che verrà descritta in maggiore dettaglio nel seguito, 1 1orientamento dei passaggi 42 rispetto al passaggio 36 attraverso il corpo 28 della·valvola può variare al fine di influenzare la direzione del flusso del carburante nel passaggio 36, ottimizzando quindi l'atomizzazione del caiburante che esce dall'ugello 18. Il carburante atomizzato esce dall'ugello 18 di iniezione del carburante attraverso la valvola e la sede 48, 40 aperte. L'elemento 46 a valvola a monte disposto nella sede è operativo quando il complesso a valvola ènella posizione aperta per limitare l'apertura del secondo elemento a valvola a valle rispetto alla sua sede 48. La finizione di fermo meccanico dell'elemento 46 a valvola superiore impedisce l'oscillazione del secondo elemento 48 a valvola durante la condizione piena dell'ugello per cui si ottiene la stabilizzazione del flusso del fluido in uscita dall'ugello 18. La fine dell'impulso del carburante determina un movimento del complesso 44 in figura 3 in cui il secondo elemento a valvola 48 chiude contro la sede, di valvola 48 e il primo elemento a valvola 46 a monte si sposta dalla sua posizione nella sede contro la sede 38 di valvola sotto la spinta della molla 50. ;La configurazione .di due valvole/sedi dell'ugello 18 per iniezione di carburante secondo l'invenzione determina una funzione di dosaggio meno sensibile alle variazioni nella pressione del carburante di alimentazione e nei salti di pressione rispetto alle strutture .tipiche monovalvola. Variando i diametri relativi dei due elementi a valvola, come illustrato nelle figure 3 e 4, si influenzano le prestazioni dell'ugello, nelle figure, l'elemento 46 a valvola a monte ha un diametro·maggiore dell'elemento a valle 48. Il diametro maggiore dell'elemento 46 a valvola fornisce un'area superficiale maggiore su cui agisce il carburante sbtto pressione per aprire la valvola e per iniziare l'iniezione. In conseguenza dell'area maggiore della valvola, si riducono le velocità di apertura e il campo dinamico dell'ugello viene migliorato. La relativa insensibilità alle variazioni nella pressione consente la progettazione e la fabbricazione dell'ugello e degli altri componenti quanto riguarda il salto di*pressione riducendo quindi significativamente la complessità e i costi di fabbrica zione.

Un elemento 58 di limitazione può essere alloggiato sull'estremità a monte 60 del corpo 22 dell'ugello ed ha un foro 62 calibrato che limita il flusso di carburante nell'ugello 18. Il posizionamento di un foro 62 all'estremità a monte di ciascun ugello assicura che il carburante venga distribuito uniformemente su tutti gli 'ugelli in un sistema, come quello mostrato in figura 1, in cui il carburante è distribuito a una pluralità di ugelli da una singola sorgente di dosaggio.

La linea 16 di distribuzione del carburante viene fatta scorrere sul corpo 22 dell'ugello e si espande per accoppiarsi su una coppia di nervature 64 periferiche realizzate sul corpo. Una boccola di supporto 66 ha un foro centrale 68 che abbraccia porzioni dell'ugello 18 del carburante e della linea 16 di distribuzione. Nel foro 68, una scanalatura anulare riceve una flangia 72 di posizionamento periferico che si estende esternamente rispetto al corpo 22 dell'ugello per trattenere il corpo nella boccola 66 di supporto.

una apertura 74 nella parete dell'apertura 20 di ingresso del motore ed è fissata in posizione realizzato mezzi idonei come ad esempio una serie di nervature periferiche 76 che si accoppiano con la parete della apertura di ingresso, elementi di accoppicimento positivo formati integralmente con la boccola 66 o piastre o morsetti di trattenimento separati del tipo ben noto.

La linea 16 di distribuzione del carburante è flessibile e si curva per consentire che la boccola 66 supporti l'ugello 18 con l'angolo corretto, la linea 16 del carburante è mostrata nelle figure come un tubo diritto solo per ragioni di convenienza.

Una seconda forma di realizzazione dell'ugello di iniezione del carburante secondo la presente invenzione è illustrata nelle figure da 6 a 9. Nelle figure, caratteristiche simili a quelle descritte in precedenza e mpstrate nelle figure da 1 a 5, sono identificate con riferimenti numerici simili.

Riferendosi alle figure, il corpo tubolare 22 dell'ugello 18 di iniezione del carburante riceve il complesso 26 a sede di valvola tubolare in una porzione 24 di estremità a valle ingrandita. Il complesso a sede 26, figure 7, 8 e 9, comprende un esterna 78 configurata in maniera da accoppiasrsi a scorrimento con la parete interna della porzione 24 di estremità a valle ingrandita del corpo 22 tubolare. La porzione 28 a sede è fissata nel corpo 22 tubolrae, ad esempio mediante saldatura per ottenere una tenuta senza perdite.

Il corpo 28 a » sede di valvola ha un passaggio 36 che si estende fra le estremità a monte e a valle con una prima sede 38 di valvola amonte e una seconda sede di valvola 40 a valle che si estendono attorno alle estremità opposte del passaggio 36 in maniera tale che le sedi di valvola siano disposte distanziate una rispetto all'altra con la superficie di alloggiamento della sede di valvola a monte rivolta verso monte e la superficie di alloggiamento della sede di valvola a valle rivolta verso valle.

Si realizzano uno o più passaggi o bypass 42 nel corpo 22 di sede di valvola, che si estendono da una posizione a monte della prima sede 38 di valvola a monte sino ad una posizione del passaggio 36 intermedia tra le sedi di valvola 38, 40 per definire bypass per il fluido attorno allaprima sede 38 di valvola a monte.

Un complesso di valvola 44 comprende un elemento 48 a valvola a valle. Gli elementi di valvola si accoppiano con le rispettive sedi 38, 40 di valvola a monte e a valle per interrompere il flusso. Gli elementi di valvola sono definiti da due elementi sferici, ad esempio cuscinetti a sfera. Un gambo 52 è connesso all'elemento 48 di valvola a valle, ad esempio mediante saldatura, e si estende longitudinalmente verso monte attraverso il passaggio 56 e nel corpo dell'ugello 22. Il primo elemento 46 di valvola a monte ha un foro 80 configurato in maniera da ricevere scorrevo lmerìte il gambo 52. L'elemento 42 a valovola è disposto sul gambo 52 e fissato in posizione per definire -la distanza tra gli elementi 46, 48 a valvola e per definire il movimento longitudinale globale o corsa del complesso a valvola 44 rispetto alle sedi di valvola 38, 40. Una molla 50 di estensione avvolta elicoidalmente è fissata al corpo tubolare 22 e all'estremità a monte del gambo 52. Il gambo 52 ha una testa 54 circondata da una sezione 56 a spirale ridotta della molla 50 che agisce per fissare la molla al gambo e di conseguenza al complesso 44 a valvola. La molla spinge il complesso a valvola 44 verso la direzione chiusa verso monte in maniera tale che il primo elemento 46 a valvola a di valvola a monte associata e il secondo elemento 48 di valvola a valle sia normalmente spostato per accoppiarsi con la sua sede 40 di valvola associata per impedire il flusso di carburante al di fuori dell'ugello di iniezione del carburante £8.

A seguito dell'introduzione di un impulso di carburante sotto pressione sufficiente a superare la spinta esercitata sul complesso 44 di valvola dalla molla 50, il complesso 'di valvola è mosso verso una posizione aperta a valle in maniera tale che il primo elemento 46 di valvola 'a monte sia alloggiato contro la sede di valvola 38 e il secondo elemento di valvola a valle 48 sia spostato rispetto alla sua sede 40. Nella posizione aperta il carburante scorre attraverso i passaggi di bypass 42 e al di fuori dell'ugello iniettore 18 attraverso la valvola e la sede 48, 40, rispettivamente , aperte.

La presente invenzione descrive un ugello per l'iniezione di carburante avente un doppio complesso valvola/sede che controlla il flusso per mezzo di un bypass. Il complesso valvola/sede utilizza elementi a valvola a monte e a valle che sono fissati operativamente insieme e funzionano, rispetto alle loro sedi di valvola associate, secondo una funzione nell'ugello agisce come foro fisso per il flusso del carburante e può produrre la part e principale del salto di pressione e del dosaggio del carburante nel sistema per il carburante.

Claims (5)

1. Ugello (18) per l’iniezione di adatto a ricevere carburante sotto pressione ad impulsi da una. sorgen£e (12,14), comprendente un complesso (26) a sede per*valvola avente una prima sede (38) a monte e una seconda sede (40) a valle, dette sedi essendo interconnesse mediante un passaggio (36) che si estende longitudinalmente e un bypass (34,42) che si estende da a monte rispetto a detta prima sede fino ad una posizione tra dette sedi; e un complesso a valvola avente un primo elemento (46) a valvola a monte accoppiabile con detta sede a valvola a monte per regolar^ il flusso di carburante attraverso di essa, un secondo elemento (48) a valvola a valle accoppiabile con detta sede di valvola a valle per regolare il flusso del carburante attraverso di essa, mezzi che connettono detti primo e e c o n d o elemento a valvola uno rispetto all'altro attraverso detto passaggio, e mezzi di spinta (50) azionabili per spingere detto complesso a valvola in una direzione a monte in maniera tale che detto primo elemento a valvola venga spostato da detta prima sede di valvola e detto secondo elemento a valvola sia spinto in accoppiaento con detta seconda sede di valvola per interrompere i flusso di carburante che passa mezzi di spinta essendo tale che detto carburante sotto pressione ad impulsi sia operativo per stabilire differenziali di pressione intermittenti lungo detto complesso a valvola per superare quindi la forza di detti mezzi di spinta e spingere detto complesso di valvola verso valle in maniera tale che detto primo elemento a valvola si accoppi con detta prima sede di valvola per interrompere il flusso di carburante attrverso di essa e detto secondo elemento a valvola venga spostato rispetto a detta seconda sede di valvola per consentire il flusso di carburante attraverso detto bypassiin detta posizione tra dette valvole e per permettere che detto flusso passi detta seconda sede di valvola a valle.

2. Ugello per iniezione di carburante secondo la rivendicazione 1 comprendente un corpo tubolare (22) con un'entrata (60) adatta per ricevere il carburante sotto pressione ad impulsi dalla sorgente (12,14) ad una (prima estremità di detto corpo tubolare, in cui detto complesso (26) di sede a valvola comprende un corpo di valvola (28) montato in una seconda estremità (24) di detto corpo tubolare.

3 . Ugello per iniezione di carburante secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di connessione definiscono la corsa del complesso a valvola (44) rispetto al complesso (26) a sede per valvola, e in cui il bypass (34,42) funziona come foro di dosaggio del fluido fisso per far scorrere il carburante attraverso l'ugello.

4. Ugello di iniezione del carburante secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui il primo elemento a valvola (46) a monte funziona come fermo della valvola per l'alimentazione della corsa rispetto a detto secondo elemento a valvola (48) a valle, e in cui il bypass (34,42) funziona per definire un foro di dosaggio del flusso fisso per far scorrere il carburante attravero l'ugello.

5. Ugello di iniezione di carburante secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui gli elementi a valvola comprendono elementi sferici (46,48) a contatto tangenziale attraverso detto passaggio (36) e fissati, in detto punto di contatto per definire un singolo elemento a valvola avente raggi combinati azionabili per definire la corsa dell'elemento a valvola singolo rispetto a detto complesso di sede per valvola (26).