ITMI970462A1 - Sistema per l'alimentazione di carburante ad un motore in particolare per autoveicoli - Google Patents

Description

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di alimentazione del carburante ad un motore, in particolare per autoveicoli.

I sistemi di alimentazione di carburante al motore con linea di ritorno sono stati introdotti sui sistemi carburati allo scopo di avere, in prossimità del carburatore, una portata di combustibile abbondante rispetto alla portata consumata, per evitare che, in caso di brusche variazioni della stessa (per esempio, durante violente accelerazioni del veicolo), il motore si trovi in condizioni di carenza di alimentazione, con conseguente malfunzionamento dello stesso e pericolosità intrinseca; essi sono utilizzati anche nei sistemi ad iniezione con l'ausilio di un regolatore di pressione a derivazione, il quale è montato normalmente sul condotto portainiettori o, comunque, nelle immediate vicinanze dello stesso, in quanto, per garantire l'iniezione del carburante con una differenza di pressione costante rispetto al collettore di aspirazione del motore, occorre collegare pneumaticamente un lato della membrana al collettore di aspirazione stesso tramite un tubo.

Inoltre, la portata di combustibile ricircolata verso il serbatoio contribuisce a contenere la temperatura del combustibile all'interno del condotto portainiettori ed a limitare la possibilità di formazione di vapori all'interno del condotto stesso.

Il formarsi di vapori crea, infatti, problemi di riavviamento a caldo del motore, specialmente in particolari condizioni.

Questo sistema, però, ha come controindicazione l'aumento delle temperature del combustibile all'interno del serbatoio e, quindi, una maggiore formazione di vapori all'interno del serbatoio stesso e ciò determina maggiore criticità in termini di dimensionamento del filtro "canister" e di controllo delle emissioni inquinanti.

L'installazione del regolatore di pressione appena prima del condotto portainiettori riduce, in parte, il riscaldamento del combustibile nel serbatoio, ma non offre altri benefici sostanziali.

L'alternativa di gestire elettronicamente il funzionamento della pompa presenta, allo stato attuale della tecnica, un rapporto costo / vantaggi non ancora favorevole .

I sistemi di alimentazione senza linea di ritorno (sistemi "returnless"), invece, non presentano il regolatore di pressione installato sul condotto portainiettori o, comunque, in prossimità del motore ed all'interno del condotto portainiettori fluisce esclusivamente la portata di combustibile strettamente necessaria al funzionamento del motore. Ciò comporta una temperatura operativa del condotto portainiettori (e, conseguentemente, del carburante in esso contenuto) più elevata e, quindi, per limitare i problemi dovuti a questa condizione, la tendenza è di operare nel circuito di alimentazione del combustibile a pressioni più elevate rispetto a quelle usuali, al fine dì innalzare la temperatura di formazione di vapore nel sistema.

I sistemi senza linea di ritorno di questo tipo presentano il regolatore di pressione installato all'interno del serbatoio, in modo da ricircolare la portata in eccesso fornita dalla pompa direttamente all'interno del serbatoio stesso.

E' evidente che questa diversa posizione di montaggio del regolatore non consente più di utilizzare la depressione esistente all'interno del collettore di aspirazione del motore come riferimento per fornire combustibile agli iniettori con una differenza di pressione costante rispetto al collettore stesso; questo limite viene, però, superato con una diversa gestione da parte della centralina elettronica, che interviene sui tempi di apertura degli iniettori nelle varie condizioni di funzionamento del motore.

Per avere una regolazione di pressione indipendente dalle condizioni di intasamento del filtro combustibile, il regolatore di pressione è idraulicamente connesso a valle del filtro stesso, con lo svantaggio che il filtro lavora sempre alla massima portata della pompa e deve essere, quindi, dimensionato di conseguenza, anche se, in effetti, buona parte di questo combustibile filtrato verrà subito dopo introdotta nel serbatoio per rimescolarsi al combustibile non filtrato. Ne consegue, inoltre, che la stessa porzione di liquido passerà più volte all'interno del filtro stesso aumentando le possibilità di intasamento del medesimo.

Inoltre, questa grande e continua portata di liquido che attraversa il filtro fa sì che l'involucro dello stesso possa accumulare cariche elettrostatiche, che, se non opportunamente scaricate a massa, potrebbero potenzialmente essere causa di pericolo, dato anche l'ambiente di installazione.

L'apporto di energia al serbatoio, in questo caso, è limitato e la temperatura del carburante nel serbatoio non supera, in pratica, la temperatura ambiente; inoltre, le emissioni di vapore nocivo si riducono di circa il 60% rispetto ai sistemi con linea di ritorno.

Scopo della presente invenzione è quello di indicare un sistema per l'alimentazione di carburante ad un motore, in particolare di autoveicoli, che ovvi agli inconvenienti sopra citati, in modo tale da ottenere una struttura integrata più versatile e meno ingombrante a parità di prestazioni e-,variabili di funzionamento .

Altro scopo della presente invenzione è quello di indicare un sistema per l'alimentazione di carburante ad un motore, in cui le probabilità di guasti o malfunzionamento dei vari componenti si riducano sensibilmente, rispetto alle tecniche note.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di alimentazione del carburante in cui la possibilità di accumulo di cariche elettrostatiche sull'involucro del filtro del combustibile sia ridotta rispetto ai sistemi noti per effetto della particolare tipologia del circuito idraulico realizzato.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di alimentazione del carburante ad un motore, che possa essere integrato, in spazi ristretti, insieme con un indicatore del livello del carburante, per esempio di tipo tubolare, con vantaggi in termini di facilità di trasporto della struttura, semplicità di introduzione del gruppo di aspirazione del combustibile nel serbatoio ed accuratezza nelle operazioni di taratura.

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di alimentazione del carburante ad un motore mediante l'impiego di componenti tradizionali e tecnologie collaudate, semplici e poco costose .

Questi ed altri scopi sono raggiunti da un sistema di alimentazione del carburante ad un motore, in particolare per autoveicoli, secondo la rivendicazione 1, alla quale si rimanda per brevità.

Si propone di utilizzare un sistema di alimentazione del carburante ad un motore, del tipo senza linea di ritorno, comprendente una pompa, associata al serbatoio del carburante, un filtro ed un regolatore di pressione, in cui il carburante erogato dalla pompa viene fornito, in parallelo, ad una linea di ingresso del carburante nel regolatore e ad una linea di ingresso del carburante nel filtro.

In uscita dal filtro il carburante viene utilizzato per alimentare il motore dell'autoveicolo.

Il regolatore utilizza come pressione di riferimento il valore di pressione richiesto alla mandata e presente in uscita dal filtro, prima che il carburante raggiunga il dispositivo di distribuzione al motore. A differenza delle tecniche tradizionali, non viene utilizzato come riferimento il valore di pressione riievabile all'interno del serbatoio, anche se quest'ultimo influenza comunque la regolazione.

Inoltre, il filtro può essere costruito con dimensioni notevolmente ridotte rispetto alla tecnica nota, poiché, secondo l'invenzione, viene attraversato so-lamente dalla quantità di carburante che è inviata al motore e non dalla quantità complessiva erogata dalla pompa (cosa che, invece, succede nei sistemi tradizionali) .

Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno più chiari ed evidenti dalla descrizione che segue, a scopo esemplificativo e non limitativo, che si basa sugli allegati disegni, dei quali :

la figura 1 rappresenta una vista schematica di un sistema tradizionale per l'alimentazione di carburante ad un motore, del tipo con linea di ritorno; la figura 2 rappresenta una vista schematica di un sistema tradizionale per l'alimentazione di carburante ad un motore, del tipo senza linea di ritorno, a controllo meccanico;

la figura 3 rappresenta una vista schematica di un sistema tradizionale per l'alimentazione di carburante ad un motore, del tipo senza linea di ritorno, con regolatore di pressione dedicato;

la figura 4 rappresenta uno schema a blocchi generico di un sistema tradizionale di alimentazione, di tipo senza linea di ritorno;

la figura 5 rappresenta uno schema a blocchi generico di un sistema per l'alimentazione di carburante ad un motore, in particolare di autoveicoli, secondo la presente invenzione;

la figura 6 mostra una vista parziale e parzialmente sezionata di un esempio di realizzazione del sistema di alimentazione di carburante ad un motore, secondo la presente invenzione;

la figura 7 rappresenta una vista sezionata di un primo esempio di realizzazione di un regolatore di pressione montato nel sistema di alimentazione, secondo la presente invenzione;

la figura 8 rappresenta una vista laterale in sezione di un secondo esempio di realizzazione di un regolatore di pressione montato nel sistema di alimentazione, secondo la presente invenzione, nell'ipotesi in cui il valore della pressione del carburante che viene inviato al motore è minore di un valore di pressione prefissato di riferimento;

la figura 9 rappresenta una vista laterale in sezione del regolatore di pressione di figura 8, nell'ipotesi in cui il valore della pressione del carburante che viene inviato al motore è maggiore o uguale ad un valore di pressione prefissato di riferimento.

Con riferimento alle figure menzionate, con 55 è indicato, schematicamente, un tappo di chiusura del condotto 52, che connette il serbatoio 50 di carburante 57 con l'ambiente esterno.

Con 60 è indicata schematicamente una pompa di raccolta ed erogazione del carburante 57, con 67 un indicatore di livello del carburante 57, con 65 è indicata una linea di alimentazione del carburante 57, in uscita dalla pompa 60, che viene fornito ad un motore 40, in particolare di autoveicoli; con 66 è indicato un filtro del carburante 57, con 65A un portainiettori, con 70 sono indicati gli iniettori del motore 40, mentre con 42 è indicato un regolatore di pressione, con 43 un condotto, utilizzato per presentare un valore di riferimento della pressione del carburante 57 in ingresso al regolatore 42 e con 44A una linea di ritorno del carburante 57 nel serbatoio 50, che è utilizzata nei sistemi di alimentazione tradizionali. Con 44 viene indicato, d'altra parte, un condotto di ricircolo del carburante 57, secondo la presente invenzione.

Il regolatore di pressione 42 si compone di una struttura est\erna di contenimento -141 e di una molla 11, che è contenuta all'interno di una camera 13 e viene azionata dallo spostamento di una membrana mobile 12, per mezzo di un supporto 14.

Il filtro 66 è disposto operativamente tra una linea di alimentazione 65 di ingresso, proveniente dalla pompa 60 ed una linea di uscita, che conduce al motore 40; il regolatore di pressione 42 riceve in ingresso la quantità di carburante 57 in uscita dalla pompa 60 e fornisce un valore di pressione di riferimento del carburante 57, che esce dal filtro 66 prima di essere inviato al motore 40.

Il regolatore 42 permette il ricircolo del carburante 57, che scorre lungo il condotto 44 fino al serbatoio 50, quando la pressione del fluido in uscita dal filtro 66 risulta maggiore o uguale al valore di riferimento predeterminato.

In pratica, quando la pressione di mandata del carburante 57 è minore del valore di pressione di riferimento, la molla di compressione 11 del regolatore 42 spinge il supporto 14 verso l'alto, il quale reca con sé la membrana 12, inibendo il passaggio di carburante 57 nel condotto di ricircolo 44/ al contrario, quando la pressione di mandata raggiunge o supera la pressione di riferimento, la membrana 12 spinge verso il basso il supporto 14 e comprime la molla 11, facendo defluire il carburante 57 lungo il condotto di ricircolo 44 verso il serbatoio 50.

Quindi, la quantità totale di carburante 57 in uscita dalla pompa 60 è presente anche in uscita dal filtro 66, quando la pressione del carburante 57 in corri-spondenza della suddetta uscita rimane inferiore al valore di pressione di riferimento predeterminato. Il fatto di collegare in parallelo il filtro 66 ed il regolatore di pressione 42, oltre a consentire la sostituzione dei due elementi indipendentemente uno dall'altro, in caso di manutenzione, guasto o malfunzionamento, offre numerosi ulteriori vantaggi.

Per esempio, in questo caso, la linea di alimentazione 65, che, in uscita dal filtro 66, invia il carburante 57 al motore 40, può essere, in parte, integrata con il regolatore di pressione 42, in modo da confrontare pressione di mandata e pressione di riferìmento nel condotto 43; allo stesso modo, un altro componente in materiale plastico del sistema di alimentazione (testata, vasca di calma, filtro 66) può essere, in parte, integrato con il regolatore di pressione 42.

In particolare, il dimensionamento del regolatore 42 si differenzia in modo sostanziale dalle tecniche note di dimensionamento dei regolatori tradizionali, soprattutto in vista del fatto che si utilizza come valore di pressione di riferimento il valore richiesto alla mandata e non il valore di pressione del carburante 57 presente all'interno del serbatoio 50. Il filtro 66 può, così, essere costruito con dimensioni ridotte rispetto all'arte nota, in quanto viene attraversato solamente dalla quantità di carburante 57 che viene inviata al motore .40 e non dalla quantità corrispondente alla portata della pompa 60.

Inoltre, anche se il filtro 66 deve essere dimensionato per la massima richiesta di portata di carburante 57 da inviare al motore 40, durante il regime di marcia dell'autoveicolo, esso funziona molto spesso con portate di carburante 57 in ingresso più basse di quest'ultima (si pensi ai momenti di regime minimo, di regime intermedio ovvero durante le cosiddette fasi di rilascio) e, quindi, se la quantità di carburante 57 che lo attraversa è limitata a quella strettamente necessaria al funzionamento in moto, anche la probabilità di intasamento del filtro 66 risulta inferiore rispetto ai sistemi di alimentazione noti. Infine, date le dimensioni ridotte del filtro 66, rispetto alle tecniche note, a parità di prestazioni del sistema, è possibile utilizzare lo spazio utile all'interno della vasca di calma prevedendo altri dispositivi ausiliari, quali un indicatore di livello 67, di tipo tubolare (che, tra l'altro, è più facilmente manipolabile e consente una taratura accurata, contrariamente ad un indicatore .di livello a braccio, il quale si può deformare o addirittura rompere durante l'inserimento nel serbatoio 50).

La struttura estremamente compatta del sistema si traduce in semplicità di trasporto ed integrazione dello stesso all'interno del gruppo di aspirazione degli autoveicoli.

Se, in caso di guasto o di usura eccesiva delle zone di tenuta, dovesse verificarsi una minima perdita di carburante 57, esso verrebbe rilasciato esclusivamente nel serbatoio 50 e non in altre parti dell'impianto di aspirazione o del motore 40 dell'autoveicolo, il che esclude chiaramente qualsiasi fonte di pericolo per l'incolumità dell'utente.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del sistema per l'alimentazione di carburante ad un motore, in particolare di autoveicoli, che è oggetto della presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi.

E' comunque chiaro che numerose varianti possono essere apportate al sistema di alimentazione suddetto, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell'idea inventiva, così come è chiaro che, nella pratica attuazione dell'invenzione, i materiali, le forme e le dimensioni dei dettagli illustrati potran-no essere qualsiasi a seconda delle esigenze e gli stessi potranno essere sostituiti con altri tecnicamente equivalenti.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema per l'alimentazione di carburante (57) ad un motore (40), in particolare di autoveicoli, del tipo comprendente un serbatoio _(50), da cui almeno una pompa (60) preleva il carburante (57) da inviare al motore (40), almeno un filtro (66), che riceve in ingresso, tramite almeno una linea di alimentazione (65), il carburante (57) in uscita da detta pompa (60), almeno un regolatore di pressione (42), connesso a detto filtro (66), il quale, in base ad un valore di riferimento predeterminato della pressione del carburante (57), è in grado o meno di inviare nuovamente all'interno del serbatoio (50) una quantità di carburante (57) in eccesso, tramite almeno un condotto di ricircolo (44), caratterizzato dal fatto che detta pompa (60), oltre ad inviare carburante (57) direttamente all'ingresso di detto filtro (66), invia carburante (57) anche all'ingresso di detto regolatore di pressione (42), detto regolatore di pressione (42) utilizzando, quale valore di pressione di riferimento, il valore di pressione del carburante (57) presente all'uscita di detto filtro (66) e richiesto al fine di poter essere inviato al motore (40).
2. 2. Sistema come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto regolatore di pressione (42) comprende una struttura esterna di contenimento (141), almeno una molla di compressione (11), associata ad un supporto (14) e ad una membrana (12), che si muove all'interno di una camera (13), in modo tale che all'interno di detto condotto di ricircolo (44) defluisca ovvero non defluisca il carburante (57), a seconda del fatto che detto valore di pressione presente all'uscita di detto filtro (66) sia, rispettivamente, maggiore o uguale e minore di un valore di pressione di riferimento predeterminato.
3. 3. Sistema come alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che almeno un componente di detto regolatore di pressione (42) è integrabile con almeno un altro componente del gruppo di aspirazione del combustibile (57) dell'autoveicolo, quale, per esempio, la testata e/o la vasca di calma e/o detto filtro (66) ed è realizzato eventualmente in materiale plastico.
4. 4. Sistema come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, all'interno della vasca di calma del gruppo di alimentazione dell'autoveicolo, è presente almeno un indicatore di livello (67) del carburante (57), di tipo tubolare.
5. 5. Sistema come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, all'interno della vasca di calma del gruppo di alimentazione dell'autoveicolo, è presente almeno un indicatore di livello (67) del carburante (57), di tipo a braccio.
6. 6. Sistema come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto filtro (66) e detto regolatore di pressione (42) sono elementi separabili e possono essere sostituiti o riparati indipendentemente.
7. 7. Sistema come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta linea di alimentazione (65), che invia il carburante (57) in uscita da detto filtro (66) al motore (40), è integrabile, almeno in parte, con detto regolatore di pressione (42) ed è realizzata eventualmente in materiale plastico.
8. 8. Sistema come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto regolatore di pressione (42) e detto filtro (66) sono integrabili all'interno di detto serbatoio (50) di carburante (57).
9. 9. Sistema come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto regolatore di pressione (42) e/o detto filtro (66) sono montati su detta pompa (60).
10. 10. Sistema per l'alimentazione di carburante (57) ad un motore (40), in particolare di autoveicoli, sostanzialmente come descritto ed illustrato nei disegni allegati.