IT201800020398A1 - Gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“GRUPPO DI POMPAGGIO PER ALIMENTARE COMBUSTIBILE, PREFERIBILMENTE GASOLIO, AD UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA”

La presente invenzione è relativa ad un gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna.

In particolare, la presente invenzione è relativa ad un gruppo di pompaggio del tipo comprendente una pompa di alta pressione, per esempio una pompa a pistoni, per alimentare il combustibile ad un motore a combustione interna; una pompa di pre-alimentazione, per esempio una pompa ad ingranaggi, per alimentare il combustibile da un serbatoio di contenimento alla pompa a pistoni; ed un circuito idraulico per collegare fra loro il serbatoio di contenimento, la pompa di pre-alimentazione, la pompa di alta pressione, ed il motore a combustione interna.

La pompa a pistoni comprende un corpo pompa; almeno un cilindro ricavato nel corpo pompa ed impegnato in maniera scorrevole da un pistone; ed un dispositivo di azionamento per spostare il pistone lungo il cilindro con un moto rettilineo alternativo comprendente una corsa di aspirazione del combustibile nel cilindro ed una corsa di mandata del combustibile al motore a combustione interna.

Il circuito idraulico comprende un primo ramo per collegare fra loro il serbatoio di contenimento e la pompa ad ingranaggi; un secondo ramo per collegare fra loro la pompa ad ingranaggi e la pompa a pistoni; ed un terzo ramo per collegare fra loro la pompa a pistoni ed il motore a combustione interna.

Il cilindro è collegato con il secondo ramo tramite l’interposizione di una valvola di aspirazione e con il terzo ramo tramite l’interposizione di una valvola di mandata.

Generalmente, il circuito idraulico comprende, inoltre, una elettrovalvola di dosaggio montata lungo il secondo ramo per controllare selettivamente la portata istantanea di combustibile alimentata alla pompa a pistoni in funzione dei valori di una pluralità di parametri di funzionamento del motore a combustione interna.

Dal momento che, in uso, durante la corsa di mandata del pistone e la chiusura della valvola di aspirazione, una parte del combustibile compresso dal pistone fuoriesce dal cilindro nel secondo ramo, i gruppi di pompaggio noti del tipo sopra descritto presentano alcuni inconvenienti principalmente discendenti dal fatto che le onde di pressione generate lungo il secondo ramo dalla fuoriuscita di combustibile dal cilindro:

favoriscono l’apertura, e quindi ritardano ulteriormente la chiusura, della valvola di aspirazione amplificando il fenomeno appena descritto; e

favoriscono l’apertura della elettrovalvola di dosaggio compromettendo l’alimentazione della corretta portata di combustibile alla pompa a pistoni e, quindi, al motore a combustione interna.

In altre parole, le onde di pressione generate lungo il secondo ramo dalla fuoriuscita di combustibile dal cilindro compromettono il corretto funzionamento della valvola di aspirazione e dell’elettrovalvola di dosaggio, causano una apertura relativamente rapida ed una chiusura relativamente lenta della valvola di aspirazione, e comportano l’alimentazione di una portata di combustibile variabile alla pompa a pistoni.

Scopo della presente invenzione è di realizzare un gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna che sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e che sia di semplice ed economica attuazione.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna come rivendicato nelle rivendicazioni allegate.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

la figura 1 è uno schema idraulico di una preferita forma di attuazione del gruppo di pompaggio della presente invenzione;

la figura 2 è una prima vista schematica in sezione, con parti asportate per chiarezza, del gruppo di pompaggio della figura 1;

la figura 3 è una seconda vista schematica in sezione, con parti asportate per chiarezza, del gruppo di pompaggio della figura 1;

la figura 4 è una vista schematica in sezione, in scala ingrandita e con parti asportate per chiarezza, di un particolare del gruppo di pompaggio delle figure 2 e 3;

la figura 5 è una vista schematica in sezione di una prima variante del gruppo di pompaggio delle figure 2 e 3; e

la figura 6 è una vista schematica in sezione di una seconda variante del gruppo di pompaggio delle figure 2 e Con riferimento alle figura 1, con 1 è indicato, nel suo complesso, un gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, da un serbatoio 2 di contenimento ad un motore 3 a combustione interna, nella fattispecie un motore a scoppio Diesel.

Il motore 3 comprende un collettore 4 di distribuzione del combustibile, comunemente indicato con il termine di “common rail”, ed una pluralità di iniettori 5 collegati con il collettore 4 ed atti a nebulizzare il combustibile all’interno di relative camere di combustione (non illustrate) del motore 3 stesso.

Il gruppo di pompaggio 1 comprende una pompa 6 di alta pressione per alimentare il combustibile al motore 3; ed una pompa 7 di bassa pressione o pre-alimentazione, per esempio una pompa ad ingranaggi, per alimentare il combustibile dal serbatoio 2 alla pompa 6 stessa.

Secondo quanto illustrato nelle figure 2 e 3, la pompa 6 è una pompa a pistoni provvista di un corpo pompa 8 comprendente una carcassa 9 di supporto, la quale è provvista di un foro 10 centrale avente un asse 11 longitudinale, e presenta, inoltre, almeno un foro 12 laterale, che ha un asse 13 longitudinale trasversale all’asse 11, e si estende radialmente verso l’esterno della carcassa 9 a partire dal foro 10 stesso.

Il foro 12 è chiuso da una testata 14, la quale è disposta a contatto della carcassa 9, e presenta una appendice 15 sporgente all’interno del foro 12 coassialmente all’asse 13.

La testata 14 presenta un foro 16 centrale, il quale è ricavato attraverso la testata 14 coassialmente all’asse 13, e comprende una porzione 17 allargata ed una porzione 18 ristretta.

La porzione 18 definisce un cilindro 19 impegnato in maniera scorrevole da un pistone 20 mobile lungo il cilindro 19, sotto la spinta di un dispositivo 21 di azionamento, con un moto rettilineo alternativo comprendente una corsa di aspirazione del combustibile nel cilindro 19 ed una corsa di compressione del combustibile contenuto all’interno del cilindro 19 stesso.

Il dispositivo 21 comprende un manicotto 22 tubolare, il quale è impegnato in maniera scorrevole all’interno del foro 12 coassialmente all’asse 13, si estende attorno al cilindro 19, e presenta una flangia 23 anulare interna, che sporge radialmente da una superficie interna del manicotto 22, e divide il manicotto 22 stesso in due porzioni 24, 25 cilindriche, di cui la porzione 24 è affacciata al foro 10.

Il dispositivo 21 presenta, inoltre, una punteria 26 comprendente un blocco 27 di accoppiamento di forma sostanzialmente cilindrica, il quale è bloccato per interferenza all’interno della porzione 24, è disposto a contatto della flangia 23, e supporta un rullo 28 di punteria.

Il rullo 28 sporge dal blocco 27 verso il foro 10, ed è accoppiato in maniera girevole al blocco 27 per ruotare, rispetto al blocco 27 stesso, attorno ad un proprio asse 29 longitudinale sostanzialmente perpendicolare all’asse 13.

La flangia 23 supporta un piattello 30 anulare, il quale si estende attorno al pistone 20, è inserito all’interno della porzione 25 del manicotto 22 coassialmente all’asse 13, e presenta un bordo perimetrale esterno affacciato assialmente alla flangia 23 ed un bordo perimetrale interno affacciato assialmente ad una testa del pistone 20 stesso.

Il dispositivo 21 comprende, inoltre, una molla 31 a compressione, la quale è montata tra l’appendice 15 ed il manicotto 22 coassialmente all’asse 13, ed è interposta tra la testata 14 ed il piattello 30 per spostare, e normalmente mantenere, il piattello 30 a contatto della flangia 23 ed il rullo 28 a contatto di una camma 32 ricavata su una superficie esterna di una porzione intermedia di un albero 33 di trasmissione montato attraverso il foro 10 per ruotare, rispetto alla carcassa 9, attorno all’asse 11.

La testata 10 è provvista di una valvola 34 di aspirazione del combustibile nel cilindro 19 e di una valvola 35 di mandata del combustibile al motore 3.

La valvola 34 di aspirazione comprende un otturatore 36 di forma allungata, il quale è montato coassialmente all’asse 13, ed è impegnato in maniera scorrevole attraverso una parete 37 di fondo della porzione 17a del foro 16 per spostarsi parallelamente all’asse 13 tra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura della valvola 34 stessa.

L’otturatore 36 viene spostato, e normalmente mantenuto, nella sua posizione di chiusura da una molla 38 interposta tra la testata 14 ed un piattello 39 montato sull’otturatore 36 trasversalmente all’asse 13.

La porzione 17a del foro 16 è chiusa da un coperchio 40, il quale presenta una forma a tazza con concavità rivolta verso la parete 37, ed è bloccato assialmente contro la parete 37 stessa da una ghiera 41 avvitata sulla superficie esterna della testata 14.

Il coperchio 40 è limitato da una parete 42 di fondo sostanzialmente piana e perpendicolare all’asse 13, è limitato, inoltre, da una parete 43 laterale sostanzialmente cilindrica e coassiale all’asse 13, ed è provvisto di una appendice 44 centrale, la quale sporge dalla parete 42 verso la parete 37, e si estende attorno all’asse 13 stesso.

L’appendice 44 è configurata per definire:

unitamente alla parete 37 ed alla parete 43, una camera 45 di aspirazione provvista di una pluralità di fori 46 di collegamento ricavati attraverso la parete 37 e collegabile con il cilindro 19 tramite la valvola 34;

unitamente alla parete 37 ed al piattello 39, una prima camera 47 di smorzamento collegata con la camera 45 tramite una prima strozzatura 48 anulare ricavata tra la parete 37 e l’appendice 44 coassialmente all’asse 13; e unitamente al piattello 39 ed alla parete 42, una seconda camera 49 di smorzamento collegata con la camera 47 tramite una seconda strozzatura 50 anulare coassiale all’asse 13.

La camera 49 è collegata, inoltre, con la camera 45 tramite almeno una valvola 51 di non-ritorno alloggiata in un condotto 52, il quale è ricavato attraverso l’appendice 44, e presenta un asse 53 longitudinale inclinato rispetto all’asse 13.

La valvola 51 comprende un otturatore 54 a sfera, il quale viene spostato, e normalmente mantenuto, in una posizione di chiusura del condotto 52 da una molla 55 interposta tra l’otturatore 54 ed un anello 56 di arresto affacciato alla camera 45.

L’otturatore 54 è mobile, inoltre, sotto la spinta del combustibile contenuto nella camera 49 e contro la spinta della molla 55, dalla sua posizione di chiusura in una posizione di apertura del condotto 52.

Secondo quanto illustrato nella figura 1, il gruppo di pompaggio 1 comprende, inoltre, un circuito 57 idraulico comprendente, a sua volta, un primo ramo 58 per collegare fra loro il serbatoio 2 e la pompa 7; un secondo ramo 59, il quale collega fra loro le pompe 6 e 7, si estende attraverso il corpo pompa 8 per lubrificare il dispositivo 21 di azionamento, ed è collegato al cilindro 19 tramite la valvola 34 di aspirazione; ed un terzo ramo 60, che si estende tra la pompa 6 ed il collettore 4, ed è collegato al cilindro 19 tramite la valvola 35 di mandata.

Il ramo 59 è provvisto di una elettrovalvola 61 di dosaggio, la quale è montata a monte della valvola 34, è mobile tra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura del ramo 59, ed è atta a controllare selettivamente la portata istantanea di combustibile alimentata alla pompa 6 in funzione dei valori di una pluralità di parametri di funzionamento del motore 3.

Il circuito 57 comprende, inoltre, un quarto ramo 62, il quale collega il ramo 59 a monte dell’elettrovalvola 61 con il serbatoio 2, consente di scaricare nel serbatoio 2 almeno parte della portata di combustibile eccedente quella alimentata attraverso l’elettrovalvola 61, ed è provvisto di una valvola 63 di troppo-pieno.

Il circuito 57 comprende, inoltre, un quinto ramo 64, che si estende tra il collettore 4 ed il ramo 62, e consente di scaricare nel serbatoio 2 la portata di combustibile eccedente quella necessaria agli iniettori 5.

Il circuito 57 presenta, inoltre, un sesto ramo 65 per scaricare nel ramo 62 e, quindi, nel serbatoio 2 il combustibile alimentato attraverso il corpo pompa 8 dal ramo 59 e trafilante attraverso i cuscinetti di supporto (non illustrati) dell’albero 33.

Il circuito 57 è provvisto, inoltre, di un settimo ramo 66, il quale è collegato con il ramo 59 a valle dell’elettrovalvola 61, si estende tra il ramo 59 ed il ramo 62, e consente di assorbire la portata di combustibile che trafila attraverso l’elettrovalvola 61 quando l’elettrovalvola 61 è chiusa.

Durante la fase di apertura della valvola 34 e di aspirazione del combustibile all’interno del cilindro 19, a causa delle due strozzature 48 e 50, la pressione del combustibile nella camera 47 è minore della pressione del combustibile nella camera 45 e maggiore della pressione del combustibile nella camera 49.

La spinta idraulica esercitata sull’otturatore 36 dal combustibile contenuto nella camera 49 è, quindi, relativamente ridotta e rallenta l’apertura dell’otturatore 36 stesso.

Durante la fase di chiusura della valvola 34 e di mandata del combustibile al motore 3, parte del combustibile contenuto nella camera 49 e compresso dal piattello 39 viene scaricato nella camera 45 attraverso la valvola 51 ed accelera la chiusura dell’otturatore 36.

La variante illustrata nella figura 5 differisce da quanto illustrato nelle figure da 2 a 4 unicamente per il fatto che, in essa, la strozzatura 50 viene eliminata e sostituita con almeno un foro 67 calibrato ricavato attraverso il piattello 39 per collegare fra loro le camere 47 e 49.

La variante illustrata nella figura 6 differisce da quanto illustrato nelle figure da 2 a 4 unicamente per il fatto che, in essa, la valvola 51 di non-ritorno viene eliminata e sostituita con una valvola 68 di non-ritorno montata attraverso il piattello 39.

La valvola 68 è del tutto analoga alla valvola 51 ed è disposta per chiudersi sotto la spinta del combustibile contenuto nella camera 47 e per aprirsi sotto la spinta del combustibile contenuto nella camera 49.

Secondo una variante non illustrata, la camera 47 e la strozzatura 48 vengono eliminate, il piattello 39 presenta un diametro minore del diametro di accoppiamento a tenuta di fluido tra la testata 14 e l’otturatore 36, e la camera 45 è collegata con la camera 49 tramite la strozzatura 50 o il condotto 67.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna (3), il gruppo di pompaggio comprendendo una pompa a pistoni (6) per alimentare il combustibile al motore a combustione interna (3); ed una pompa di pre-alimentazione (7) per alimentare il combustibile alla pompa a pistoni (6); la pompa a pistoni (6) comprendendo, a sua volta, un corpo pompa (8); almeno un cilindro (19) ricavato nel corpo pompa (8); un pistone (20) impegnato in maniera scorrevole nel cilindro (19) per spostarsi con un moto rettilineo alternativo comprendente una corsa di aspirazione del combustibile nel cilindro (19) ed una corsa di mandata del combustibile al motore a combustione interna (3); una valvola di aspirazione (34) provvista di un otturatore (36) mobile tra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura in modo da controllare selettivamente l’alimentazione del combustibile al cilindro (19); ed una camera di aspirazione (45) collegabile con il cilindro (19) tramite la valvola di aspirazione (34); ed essendo caratterizzato dal fatto che la pompa a pistoni (6) comprende, inoltre, una prima camera di smorzamento (49) collegata idraulicamente con la camera di aspirazione (45) in modo tale che la pressione del combustibile nella prima camera di smorzamento (49) sia minore della pressione del combustibile nella camera di aspirazione (45); l’otturatore (36) essendo montato attraverso la camera di aspirazione (45) e la prima camera di smorzamento (49) per aprirsi, durante la corsa di aspirazione del pistone (20), sotto la spinta del combustibile contenuto nella camera di aspirazione (45) e nella prima camera di smorzamento (49). 2.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 1, in cui la camera di aspirazione (45) e la prima camera di smorzamento (49) sono collegate idraulicamente fra loro tramite una strozzatura (50) ricavata tra il corpo pompa (8) e l’otturatore (36) o un foro calibrato (67) ricavato attraverso l’otturatore (36) stesso. 3.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la pompa a pistoni (6) comprende, inoltre, una valvola di non ritorno (51; 68) montata per collegare fra loro la camera di aspirazione (45) e la prima camera di smorzamento (49) e per aprirsi sotto la spinta del combustibile contenuto nella prima camera di smorzamento (49). 4.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 3, in cui la valvola di non ritorno (51; 68) è montata attraverso il corpo pompa (8) o l’otturatore (36). 5.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 1, in cui la pompa a pistoni (6) comprende, inoltre, una seconda camera di smorzamento (47) ricavata tra la camera di aspirazione (45) e la prima camera di smorzamento (49) e collegata idraulicamente con la camera di aspirazione (45) e la prima camera di smorzamento (49); l’otturatore (36) essendo montato attraverso la seconda camera di smorzamento (47) per chiudersi, durante la corsa di mandata del pistone (20), sotto la spinta del combustibile contenuto nella seconda camera di smorzamento (47). 6.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 5, in cui la seconda camera di smorzamento (47) è collegata idraulicamente con la prima camera di smorzamento (49) tramite una prima strozzatura (50) ricavata tra il corpo pompa (8) e l’otturatore (36) o tramite un foro calibrato (67) ricavato attraverso l’otturatore (36) stesso e con la camera di aspirazione (45) tramite una seconda strozzatura (48) ricavata nel corpo pompa (8). 7.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui la pressione del combustibile nella seconda camera di smorzamento (47) è minore della pressione del combustibile nella camera di aspirazione (45) e maggiore della pressione del combustibile nella prima camera di smorzamento (49). 8.- Gruppo di pompaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 7, in cui la pompa a pistoni (6) comprende, inoltre, una valvola di non ritorno (51) montata attraverso il corpo pompa (8) per collegare fra loro la prima camera di smorzamento (49) e la camera di aspirazione (45) e per aprirsi sotto la spinta del combustibile contenuto nella prima camera di smorzamento (49). 9.- Gruppo di pompaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 7, in cui la pompa a pistoni (6) comprende, inoltre, una valvola di non ritorno (68) montata attraverso l’otturatore (36) per collegare fra loro la prima camera di smorzamento (49) e la seconda camera di smorzamento (47) e per aprirsi sotto la spinta del combustibile contenuto nella prima camera di smorzamento (49). 10.- Gruppo di pompaggio secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il corpo pompa (8) comprende una testata (14) configurata per definire il cilindro (19), ed un coperchio (40), il quale chiude la testata (14), presenta una forma a tazza, ed è provvisto di una appendice (44) centrale sporgente da una parete di fondo (42) del coperchio (40) stesso. 11.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 10 quando dipendente dalla rivendicazione 4 o 8, in cui la valvola di non ritorno (51) è montata attraverso il coperchio (40), in particolare attraverso l’appendice (44). 12.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui l’appendice (44) presenta una forma tubolare, si estende attorno all’otturatore (36), ed è configurata per definire, unitamente alla testata (14) e ad una parete laterale (43) del coperchio (40), la camera di aspirazione (45) e, unitamente all’otturatore (36) e ad una parete di fondo (42) del coperchio (40), la prima camera di smorzamento (49). 13.- Gruppo di pompaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 12 quando dipendenti dalla rivendicazione 5, in cui l’appendice (44) è, inoltre, configurata per definire, unitamente alla testata (14) ed all’otturatore (36), la seconda camera di smorzamento (47). 14.- Gruppo di pompaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 12 quando dipendenti dalla rivendicazione 6, in cui la prima strozzatura (50) è ricavata tra l’otturatore (36) e l’appendice (44) e la seconda strozzatura (48) è ricavata tra la testata (14) e l’appendice (44) stessa.