ITTO990571A1

ITTO990571A1 - Dispositivo di regolazione della pressione di mandata di una pompa,adesempio per l'alimentazione di combustibile ad un motore a combustione

Info

Publication number: ITTO990571A1
Application number: IT1999TO000571A
Authority: IT
Inventors: Matthaeis Sisto Luigi De; Nicola Pacucci
Original assignee: Elasis Sistema Ricerca Fiat
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-02
Also published as: CN1294350C; ES2247982T3; CN1292454A; EP1065372B1; CN1479002A; EP1065372A2; CN1294348C; KR100728740B1; IT1308779B1; DE60022589T2; KR20010015121A; US6408824B1; CN1294349C; JP4637326B2; CN1479001A; EP1065372A3; JP2001059459A; CN1138917C; CN1479000A; RU2247258C2

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di regolazione della pressione di mandata di una pompa, ad esempio per l'alimentazione di combustibile ad un motore a combustione interna.

Nei moderni sistemi di alimentazione di combustibile nei motori, una pompa a bassa pressione preleva il combustibile dall'usuale serbatoio e lo invia ad una pompa ad alta pressione. Questa invia il combustibile ad un co distributore, detto comunemente "common rail", il quale alimenta i vari iniettori dei cilindri del motore. Per controllare e mantenere costante la pressione del combustibile nel distributore, sono normalmente previsti dei dispositivi controllati da un sensore di pressione, in modo da scaricare nel serbatoio l'eventuale combustibile in eccesso.

I dispositivi noti di controllo della pressione, comprendono in genere un'elettrovalvola avente un condotto di adduzione in comunicazione con il condotto di mandata della pompa ad alta pressione, ed un condotto di scarico in comunicazione con il serbatoio. L'elettrovalvola è inoltre munita di un otturatore disposto tra il condotto di adduzione ed il condotto di scarico, ed un elettromagnete eccitabile per controllare un'ancora di comando dell'otturatore.

E' nota un'elettrovalvola di regolazione della pressione, incorporata in una pompa a pistoni radiale, in cui l'elettromagnete presenta un nucleo avente un solenoide anulare. L'ancora ha una forma a disco ed è fissata su un gambo scorrevole in un foro del nucleo, coassiale col solenoide. L'otturatore è formato da un'estremità conica del gambo, o da una sfera controllata dall'estremità del gambo.

I dispositivi di regolazione noti presentano vari inconvenienti. Infatti, la pressione del combustibile nel condotto di mandata presenta varie perturbazioni, che si riflettono negativamente sul funzionamento del motore. Innanzitutto, sono causa di perturbazioni l'azione pulsante dei pistoni della pompa ad alta pressione ed all'erogazione pulsante del combustibile da parte degli iniettori.

Inoltre, tali dispositivi presentano una perturbazione della pressione dovuta all'effetto stantuffo del gambo dell'ancora, causato dalla pressione variabile del combustibile all'apertura del condotto di adduzione. Infatti, non appena l’elettromagnete apre l'elettrovalvola di regolazione, la pressione della mandata agisce immediatamente su tutta la sezione del gambo, aprendola istantaneamente, per cui l'ancora comincia a vibrare.

Poiché l'elettromagnete è controllato da impulsi elettrici aventi una propria frequenza, con la tecnica della modulazione della durata dell'impulso nota come PWM (Pulse Width Modulation), anche tale frequenza provoca delle perturbazioni nella pressione del distributore. Poiché, l'elettrovalvola presenta una propria frequenza di risonanza, in determinate condizioni la risultante delle varie perturbazioni, può generare dei fenomeni di risonanza, che aumentano enormemente l'ampiezza delle perturbazioni stesse.

Scopo dell'invenzione è quello di realizzare un dispositivo di regolazione della pressione della mandata della pompa, il quale sia della massima semplicità e sicurezza di funzionamento, ed elimini gli inconvenienti sopra elencati per i dispositivi noti.

Secondo l'invenzione, questo scopo viene raggiunto da un dispositivo di regolazione della pressione di mandata di una pompa, ad esempio per l'alimentazione di combustibile ad un motore a combustione interna, comprendente un'elettrovalvola avente un condotto di adduzione in comunicazione con la mandata di detta pompa, un condotto di scarico, un otturatore tra detto condotto di adduzione e detto condotto di scarico, ed un elettromagnete eccitabile variabilmente per controllare un'ancora di comando di detto otturatore, caratterizzato dal fatto di comprendere dei mezzi atti a ridurre le perturbazioni sulla pressione di mandata di detta pompa.

In particolare, tali mezzi comprendono una camera di interruzione disposta tra il condotto di adduzione ed il condotto di scarico, ed avente un volume tale da ridurre l'azione della variazione di pressione di mandata sull'ancora. Questa ancora è munita di un gambo cilindrico avente una porzione alloggiata nella camera di interruzione, la quale presenta un diametro minore di quello del gambo, in modo da aumentare il volume della camera.

Secondo una forma di realizzazione dell'invenzione, la camera di interruzione è chiusa da uno schermo fisso, avente un'apertura in cui è scorrevole- la porzione del gambo di diametro minore, in modo da ridurre l'azione della pressione del combustibile sul gambo.

Inoltre, se l'elettromagnete è controllato da un'unità elettronica comprendente un generatore di impulsi a frequenza predeterminata ed un modulatore del duty cycle degli impulsi, i mezzi atti a ridurre le perturbazioni sono atti a condizionare il generatore di impulsi in modo da generare una frequenza degli impulsi tale da evitare la frequenza di risonanza dell'elettrovalvola.

Per una migliore comprensione dell'invenzione vengono descritte alcune forme preferite di realizzazione, fatte a titolo esemplificativo con l'ausilio degli annessi disegni, in cui:

Figura 1 è una vista, parzialmente sezionata di una pompa ad alta pressione munita di un dispositivo di regolazione della pressione di mandata secondo l'invenzione;

Figura 2 è una sezione diametrale di un'elettrovalvola, in scala ingrandita, compresa nel dispositivo di regolazione di Figura 1, secondo una prima forma di realizzazione dell'invenzione;

Figura 3 è la sezione schematica di Figura 2, in una fase del montaggio dell'elettrovalvola, in scala leggermente ridotta;

Figura 4 è il dettaglio di Figura 3 secondo un'altra forma di realizzazione dell'invenzione;

Figure 5 e 6 sono due varianti del dettaglio di Figura 4;

Figura 7 è un'altro dettaglio di Figura 2 secondo un'altra variante dell'invenzione;

Figura 8 è uno schema a blocchi di un'unità elettronica di controllo del dispositivo di regolazione della pressione;

Figure 9 e 10 sono due diagrammi illustranti il funzionamento di un dispositivo di regolazione secondo la tecnica nota;

Figure 11 e 12 sono due diagrammi analoghi a quelli delle Figure 9 e 10 illustranti il funzionamento di un dispositivo di regolazione secondo la variante di Figura 6 controllato con impulsi di una predeterminata frequenza;

Figure 13 e 14 sono due altri diagrammi analoghi a quelli delle Figure 11 e 12, illustranti il funzionamento dello stesso dispositivo di regolazione controllato con impulsi di un'altra frequenza.

Con riferimento alla Figura 1, con 10 è genericamente indicato un sistema di alimentazione di combustibile per un motore a combustione interna, ad esempio un motore diesel. Il sistema 10 comprende una pompa a bassa pressione 11, la quale è azionata da un motore elettrico 12 per inviare il combustibile, contenuto nell'usuale serbatoio 13 di un autoveicolo, ad un condotto di ingresso 14 di una pompa ad alta pressione, genericamente indicata con 16.

La pompa 16 è del tipo a pistoni radiali, ed è disposta sul motore a combustione interna. In particolare, la pompa 16 presenta tre cilindri 17, di cui solo uno è visibile in Figura 1, i quali sono disposti a stella a 120°, su un corpo pompa 18. Ciascun cilindro 17 è chiuso da una piastra 19 portante una valvola di aspirazione 21 ed una valvola di mandata 22, Ciascun cilindro 17 e la relativa piastra 19 sono bloccati sul corpo pompa 18, mediante una corrispondente testa 23 del cilindro 17.

Nei cilindri 17 sono scorrevoli tre corrispondenti pistoni 24, i quali sono azionati in sequenza da un unico eccentrico non visibile in Figura 1, portato da un albero 25 azionata dall'albero del motore a combustione interna. I pistoni 24 aspirano il combustibile inviato al condotto 14, attraverso le corrispondenti valvole di aspirazione 21, e lo inviano attraverso le corrispondenti valvole di mandata 22 ad un condotto di mandata comune 26. La pompa ad alta pressione 16 è atta a pompare il combustibile fino a pressioni dell'ordine di 1600 bar.

Il condotto 26 è collegato con un distributore o contenitore di combustibile in pressione, schematicamente indicato con 27, che sarà in seguito chiamato col termine inglese common rail. Questo è atto ad alimentare gli usuali iniettori di combustibile 28 dei cilindri del motore a combustione interna. Un sensore di pressione 29 è disposto sul common rail 27 ed è collegato ad un'unità elettronica di controllo 31 (ved. anche Figura 8), per controllare la pressione del combustibile nel common rail 27 .

La pompa 16 è munita di un dispositivo di regolazione della pressione di mandata, comprendente un'elettrovalvola, genericamente indicata con 32, la quale è montata in una sede 33 del corpo pompa 18. L'elettrovalvola 32 comprende un condotto di adduzione 34 ed un condotto di scarico 36. In particolare, il condotto di adduzione 34 è disposto assialmente su una prima porzione cilindrica 37 di un corpo valvola 38.

Il condotto di adduzione 34 comprende una porzione 35 di diametro calibrato, ed è in comunicazione con il condotto di mandata 26, attraverso un canale radiale 39 ed una cavità 41 del corpo pompa 18. Il condotto di scarico 36 è portato radialmente dal corpo pompa 18 e, attraverso una cavità anulare 42, è in comunicazione con una serie di fori radiali 43 della porzione 37. Tra il condotto di adduzione 34 ed i fori radiali 43 è disposto un otturatore, in forma di una sfera 44 (Figura 2), la quale è atta ad impegnare una sede conica 45, formata allo sbocco della porzione 35, per chiudere il condotto 34.

L'elettrovalvola 32 comprende inoltre un elettromagnete di comando, genericamente indicato con 46, il quale è munito di un nucleo ferromagnetico 47 avente una sede anulare 48, in cui viene alloggiato un solenoide anulare 49. L’unità 31 (ved. anche Figura 8) è atta ad eccitare variabilmente l'elettromagnete 46 per controllare un'ancora 51 di comando della sfera 44. In particolare, l'ancora 51 è del tipo a disco ed è fissata su un gambo cilindrico 52 guidato scorrevolmente in un foro assiale 53 del nucleo 47.

Il nucleo 47 porta di pezzo una porzione cilindrica cava 54, in cui è fissata a tenuta una testa 56 di chiusura dell'elettromagnete 32. La testa 56 è di materiale metallico non magnetico, ed è munita di una camera 55, in cui è alloggiata l'ancora 51, per cui tale camera costituisce la camera dell'ancora. La testa 56 è inoltre munita di una cavità centrale 58, in cui è alloggiata una molla di compressione 59, precaricata in modo da spingere normalmente l'ancora 51 verso le espansioni polari del nucleo 47, per tenere la sfera 44 in posizione di chiusura del condotto di adduzione 34, con una predeterminata forza .

Il nucleo 47 è inoltre munito di un'appendice cilindrica 60 avente internamente uno spallamento 57, il quale forma una sede assiale 61. Nella sede 61 viene fissata una seconda porzione cilindrica 62 del corpo valvola 38, avente un diametro maggiore di quello della porzione 37. Il corpo valvola 38 presenta una cavità cilindrica assiale 63, avente un diametro sostanzialmente uguale a quello del foro 53 del nucleo 47, per consentire l'impegno dell'estremità del gambo 52 con .la sfera 44.

La cavità 63 è in comunicazione con i fori radiali 43 ed è estesa fino al piano della base della sede conica 45. Il volume della cavità 63, che non è occupato dal gambo 52 e dalla sfera 44, costituisce una camera 64 di interruzione (cut off) dell'onda idraulica tra il condotto di adduzione 34 ed il condotto di scarico 36.

Il corpo valvola 38 viene fissato nella sede 61 piegando un bordo anulare 65 dell'appendice 60, dalla posizione di Figura 4 a quella di Figura 2, in modo da agganciare con forza uno bordo smussato 66 della porzione 62. Tale fissaggio si effettua con l'interposizione di un elemento di registro, ad esempio una rondella calibrata 67 disposta tra lo spailamento 57 e la superficie terminale della porzione 62. Per facilitare il posizionamento della rondella 67, la superficie terminale della porzione 62 è munita di una nervatura 70.

La rondella 67 viene selezionata tra una serie di rondelle modulari 67, i cui spessori si differenziano di due micron l'uno dall'altro. Tale selezione si effettua in modo da garantire la registrazione della posizione di fondo corsa del gambo 52, in modo tale che l'ancora 51 presenti un predeterminato traferro rispetto alle espansioni polari del nucleo 47, per migliorare la risposta dell'ancora 51 alle variazioni di eccitazione del solenoide 49.

Il solenoide 49 è munito degli usuali terminali 68 (Figura 2), i quali vengono costampati in parte assieme al solenoide 49 stesso in un materiale isolante, che forma due appendici 69, di cui solo una è visibile in Figura 2, Le appendici 69 vengono inserite in due fori 71 dell'ancora 51. I due terminali 68 vengono quindi saldati su due spinotti metallici 72 di collegamento ad una spina elettrica, precedentemente costampata in un anello 73 di materiale isolante, inserito nella testa 56.

La testa 56 viene quindi fissata a tenuta nella porzione cava 54 del nucleo 47, piegando un bordo anulare 76 della porzione 54, analogo al bordo 65, agganciando con forza uno bordo smussato 77 della testa 56. La porzione 54 e la testa 56 vengono costampate in un blocco 78, comprendente l'usuale protezione 79 per gli spinotti 72. Infine, 1'elettrovalvola '32 viene montata a tenuta con il corpo pompa 18 sede 33, mediante appositi bulloni e con l'interposizione di opportune guarnizioni 82 e 83 disposte sulla porzione 37 del corpo valvola 38 e sull'appendice 60 del nucleo 47.

L'unità di controllo 31 (Figura 8) è atta a ricevere dei segnali elettrici, indicativi dei vari parametri di funzionamento del motore, quali il numero di giri, la potenza erogata, la potenza richiesta, il consumo di combustibile, ecc. Un generatore di impulsi 84 è atto a generare degli impulsi squadrati di predeterminata frequenza, ed è collegato con un modulatore 86 del duty cycle di tali impulsi, per comandare l'elettromagnete 46 con la tecnica PWM. Il modulatore 86 è tale da variare il duty cycle degli impulsi tra 1'1% ed il 99%.

Il solenoide 49 (ved. anche Figura 2) dell'elettromagnete 46 viene controllato dal duty cycle generato dal modulatore 86. A tale scopo, l'unità 31 è atta a ricevere un segnale dal sensore di pressione 29 e ad elaborarlo in funzione degli altri parametri, per controllare corrispondentemente il modulatore 86.

Il dispositivo di regolazione della pressione sopra descritto funziona nel modo seguente.

Normalmente l'elettromagnete 46 (Figure 1 e 2) è diseccitato, ed il condotto di adduzione 34 è tenuto chiuso dalla sfera 44 ad opera della molla 59. Quando la pompa 16 è in funzione, il combustibile viene inviato tramite il condotto di mandata 26 al common rail 27, facendo aumentare la relativa pressione. Quando la pressione del combustibile all'interno del common rail 27, e quindi all'interno del condotto di mandata 26 e del condotto di adduzione 34, supera un certo valore minimo, essa vincerebbe la forza della molla 59 sulla sfera 44. Tuttavia, poiché il segnale emesso dal modulatore 86 eccita ora il solenoide 49, alla forza della molla 59 si aggiunge la forza magnetica dell'elettromagnete 46 sull'ancora 51.

Quando la pressione del combustibile nel common rail 27 supera la pressione richiesta dall'unità di controllo 31, il modulatore 86 riduce il duty cycle, per cui si riduce la forza magnetica sull'ancora 51. La pressione del combustibile nel condotto di adduzione 34 vince allora la risultante della forza della molla 59 e della forza magnetica sulla sfera 44, che viene allontanata dalla sede 45. Il condotto di adduzione 34 viene così messo in comunicazione con i fori 43 e quindi con il condotto di scarico 36, per cui parte del combustibile pompato si scarica nel serbatoio 13.

Secondo l'invenzione, il dispositivo di regolazione è munito di vari mezzi atti a ridurre le perturbazioni sulla pressione del combustibile nel condotto di mandata 26 e quindi nel common rail 27. In particolare, tali mezzi comprendono la camera di interruzione 64 dell'onda idraulica tra il condotto di adduzione 34 ed il condotto di scarico 36, la quale presenta un volume tale da ridurre sufficientemente le perturbazioni sul condotto di mandata 26. Vantaggiosamente, il gambo 52 viene munito di una porzione di estremità 87 di diametro ridotto, separata dal resto del gambo 52 da uno spallamento di raccordo 88. Preferibilmente il diametro della porzione 87 può essere compreso tra 1/3 ed 2/3 di quello del gambo 52, e la porzione 87 può essere estesa per tutta l'altezza della camera 64.

Secondo un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, tra la camera di interruzione 64 e lo spallamento 88 viene disposto uno schermo fisso 91a, 91b,91c (Figure 4-6). In particolare, tale schermo 91a, 91b,91c è fissato tra il corpo valvola 38 ed il nucleo 47, ed è munito di un'apertura o foro 92, in cui scorre, con un minimo gioco, la porzione 87 di diametro ridotto. In tal modo, l'azione della pressione variabile del combustibile nella camera di interruzione 64 agisce sulla superficie dello schermo 91a, 91b,91c, anziché sullo spallamento 88, per cui si riduce enormemente l'azione della pressione sul gambo 52.

Secondo una prima variante, lo schermo 9la è in forma di una scodella (Figura 4) avente una parete piana 93 ed una parete cilindrica 94. La porzione 62 del corpo valvola 38 è munita di uno spallamento 95, che forma una sede in cui è inserita la parete cilindrica 94 dello schermo 91a. In tal modo, la parete 94 sostituisce la nervatura 70 di posizionamento della rondella 67 di Figura 3.

Secondo un'altra variante, lo schermo 91b è pure in forma di una scodella (Figura 5) simile a quella di Figura 5, la cui parete cilindrica 94 è munita di una flangia 96. Questa flangia 96 viene disposta tra la superficie terminale della porzione 62 del corpo valvola 38 e lo spallamento 61 del nucleo 47, sostituendo la rondella 67. Pertanto lo schermo 91b viene scelto tra una serie di schermi 91b, la cui flangia 96 ha uno spessore modulare, come le rondelle 67 di Figura 3, formando così l'elemento di registro del corpo valvola 38. Ovviamente, la parete piana 94 dello schermo 91b presenta ora un certo gioco rispetto allo spallamento 95 della porzione 62 del corpo valvola 38.

Secondo un'ulteriore variante, la porzione 62 (Figura 6) del corpo valvola 38 è priva della nervatura 70 e dello spallamento 95. Lo schermo 91c è formato da una rondella avente il diametro esterno sostanzialmente uguale a quello della sede assiale 61 dell’appendice 60 del nucleo 47. Il relativo foro centrale 92 ha invece un diametro sostanzialmente uguale a quello della porzione 87 del gambo 52.

Lo spallamento 57 della sede 61 del nucleo 47 presenta ora una scanalatura anulare 97, che consente una lavorazione accurata di tutta la superficie di appoggio dello schermo 91c contro lo spallamento 57. La rondella dello schermo 91c viene scelta tra una serie di rondelle 91c, aventi uno spessore modulare, formando così un elemento di registro molto economico del corpo valvola 38. E' evidente che lo schermo 91c in forma di rondella consente anche una notevole semplificazione costruttiva della relativa sede 61 nel corpo valvola 38.

I mezzi per ridurre le perturbazioni sulla pressione di mandata della pompa ad alta pressione 16 possono comprendere un elemento di strozzamento 98 (Figura 7), o essere costituiti da tale elemento 98. Questo viene disposto amovibilmente nel condotto di adduzione 34 dell'elettrovalvola 32. In particolare, l'elemento di strozzamento 98 può essere costituito da un blocchetto cilindrico avente un foro assiale calibrato 99.

Vantaggiosamente, può essere prevista una serie di blocchetti cilindrici 98, aventi il diametro esterno costante, ma il cui foro 99 presenta un diametro modulare. In tal modo il blocchetto 98 da montare può essere selezionato in modo montare in ciascuna elettrovalvola 32 quello che consente una riduzione ottimale delle perturbazioni della pressione di mandata della pompa 16. Preferibilmente il diametro del foro 99 può essere compreso tra 6/10 e 10/10 il diametro della porzione 35 del condotto di adduzione 34.

I mezzi per ridurre le perturbazioni sulla pressione di mandata della pompa ad alta pressione 16 possono anche comprendere un organo di strozzamento 100 (Figura 1), disposto amovibilmente nel condotto di mandata 26 della pompa 16. L'organo di strozzamento 100 può essere formato da un raccordo munito di un foro calibrato 101 disposto in una sede 102 del condotto di mandata 26. Da prove sperimentali risulta che una riduzione ottimale delle perturbazioni viene ottenuta con un foro 101 di diametro inferiore a 0,7 mm. Preferibilmente il diametro del foro 101 può essere compreso tra 0,5 e 0,7 mm.

Sia il blocchetto 98 che il raccordo 100 possono essere predisposti indipendentemente, oppure in combinazione tra loro e/o con lo schermo 91a, 91b, 91c della camera di interruzione 64, giacché la rispettiva azione è più marcata in particolari condizioni di funzionamento. In particolare, con riferimento alla velocità della pompa 16, la riduzione delle perturbazioni di pressione prodotta sia dal blocchetto 98 che dal raccordo 100'è più marcata quando la velocità della pompa 16 è superiore a 2000 giri/min.

Inoltre, con riferimento alla pressione del combustibile richiesta nel common rail 27, la riduzione delle perturbazioni di pressione prodotta dal blocchetto 98 è più inarcata quando la pressione richiesta sùpera i 600 bar, mentre la riduzione delle perturbazioni prodotta dal raccordo 101 è più marcata alle pressioni inferiori a 700 bar. In ogni caso, la riduzione delle perturbazioni di pressione prodotte dal blocchetto 98 e dal raccordo 100 sono aggiuntive a quelle prodotte dallo schermo 91.

Come è noto, l'elettrovalvola 32 presenta una propria frequenza di risonanza, che nel caso sopra descritto è in genere compresa tra 500 e 650 Hz. In determinate condizioni, tutte le perturbazioni della pressione possono innescare delle oscillazioni forzate dell'elettrovalvola 32, che fanno aumentare enormemente le perturbazioni stesse. I mezzi atti a ridurre le perturbazioni della pressione devono essere scelti in modo da evitare i fenomeni di risonanza.

Nel funzionamento reale del dispositivo di regolazione della pressione, le forze che agiscono sulla sfera 44 non sono costanti, non solo per le componenti impulsive del flusso dovute all'effetto intermittente della pompa 16 e del prelievo degli iniettori 28 ed al comando dell'elettromagnete 46 ottenuto con la tecnica PWM, ma anche per altre cause meccaniche, quali il traferro dell'ancora 51, la posizione della sfera 44 rispetto alla sede 45, l'attrito del gambo 52 nel foro 53.

Di conseguenza, sia la sfera 44 che l'ancora 51 dell'elettromagnete 46 non si mantengono in una posizione fissa, ma subiscono un'oscillazione intorno ad un punto di equilibrio nota col termine inglese di "dither". Se tale oscillazione è di ampiezza contenuta, essa concorre a minimizzare l'attrito del gambo 52 nel foro 53. La frequenza di comando dell'elettromagnete 46 può pertanto essere usata per .controllare l'ampiezza del dither. Ad esempio quando la pompa 16 opera a bassa velocità di rotazione e nel common rail 27 è richiesta una bassa pressione, occorre intensificare il dither, usando una bassa frequenza del comando PWM, ad esempio dell'ordine di 400 Hz.

Se invece tale oscillazione è di ampiezza rilevante, ad esempio quando la pompa 16 opera ad alta velocità di rotazione e nel common rail 27 è richiesta una pressione elevata, essa può innescare un'oscillazione intorno al punto di equilibrio, dannosa ai fini della regolazione della pressione nel common rail 27. In tal caso, occorrerebbe minimizzare l'effetto di pulsazione causato dal comando elettrico dell'elettromagnete 46, per cui la frequenza degli impulsi di comando deve essere sufficientemente elevata, ad esempio dell'ordine di 2000 Hz.

Secondo un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, per il controllo dell'ampiezza del dither i mezzi atti a ridurre le perturbazioni della pressione possono comprendere un circuito 103 atto a far variare la frequenza dei segnali di comando emessi dal generatore di impulsi 84. A tale scopo, preferibilmente il circuito 103 può essere controllato automaticamente dall'unità 31 in modo da selezionare ogni volta la frequenza ottimale degli impulsi di comando generati dal generatore 84, in modo da ottenere la massima riduzione delle perturbazioni della pressione idraulica nel common rail 27.

L'unità 31 viene allora programmata in modo comandare il circuito 103 per effettuare la selezione della frequenza in base ad una stima dei delle perturbazioni dipendenti da uno o più parametri. In particolare, tali parametri possono comprendere la pressione idraulica richiesta nel common rail 27, la velocità della pompa 16 e del motore a combustione interna, la quantità di combustibile iniettata nei cilindri del motore, ossia la potenza erogata dal motore, e la posizione del pedale dell 'acceleratore.

Il circuito 103 può anche essere regolato empiricamente a mano, in modo tale che il generatore 84 eviti di generare gli impulsi con una frequenza sostanzialmente uguale a quella di risonanza dell'elettrovalvola 32 o del sistema di alimentazione 10. Preferibilmente, nel caso dell'elettrovalvola 32 sopra descritta, il circuito 103 può essere regolato in modo tale che il generatore 84 generi degli impulsi di comando con una frequenza di almeno 1500 Hz.

In Figura 9 è indicato un diagramma della pressione ottenuta nel condotto di mandata 26, in.funzione della corrente di regolazione fornita ad un'elettrovalvola di regolazione tradizionale, comandata a loop aperto, mediante impulsi di frequenza di 1667 Hz. Le cinque curve A-E rappresentano l'andamento della pressione per un funzionamento della pompa 16 a velocità di rotazione crescenti da sinistra a destra.

In particolare la curva A si riferisce alla velocità della pompa 16 di 500 giri/min, ed il suo punto più basso si riferisce ad una corrente di eccitazione nulla. Le curve B, C, D ed E si riferiscono rispettivamente alle velocità della pompa 16 di 1000, 1500, 2000, 2500 e 3000 giri/min, ed i relativi punti più bassi si riferiscono alle rispettive assenze di corrente di eccitazione. Appare chiaro che la curva C relativa alla velocità di 2000 Hz presenta forti perturbazioni per pressioni inferiori a 600 bar, mentre le curve D ed F relative alle velocità di 2500 e 3000 Hz presentano forti perturbazioni praticamente a qualsiasi pressione.

In Figura 10 è invece indicato un diagramma della pressione in funzione della velocità di rotazione della pompa 16 per la stessa elettrovalvola di Figura 8. Le sei curve rappresentano l'andamento della pressione per correnti di alimentazione dell'elettromagnete 47 da 0,75 a 2 amp, con a variazioni di 0,25 amp dalla curva inferiore verso quella superiore. Anche qui appare chiaro che, ad eccezione della curva inferiore relativa a pressioni troppo basse, alle velocità più elevate, tutte le curve presentano ampie perturbazioni nella pressione.

Le Figure 11 e 12 sono dei diagrammi analoghi ai diagrammi delle Figure 9 e 10, relativi ad un dispositivo di regolazione, controllato da impulsi ad una frequenza di 833 Hz, in cui l'elettrovalvola 32 è munita dello schermo 91c (Figura 6), ed in cui il condotto di mandata 26 (Figura 1) è munito di un organo di strozzamento 100 il cui foro 101 ha il diametro di 0,65 mm. Dai diagrammi delle Figure 11 e 12 si nota che, alle basse pressioni ed a basso numero di giri della pompa 16, si hanno delle lievi perturbazioni nella pressione del common rail 27.

Infine, le Figure 13 e 14 sono dei diagrammi analoghi ai diagrammi delle Figure 9 e 10, relativi ad un dispositivo di regolazione, controllato da impulsi ad una frequenza di 1667 Hz, in cui l'elettrovalvola 32 è munita di uno schermo 91c, ed in cui il condotto di mandata 26 è munito dell'organo di strozzamento del diametro di 0,65 mm, come nel caso delle Figure 11 e 12. Inoltre, nel caso delle Figure 13 e 14, il condotto di adduzione 34 è munito di un elemento di strozzamento del diametro di 0,5 mm. Dai diagrammi delle Figure 12 e 13, si nota che le perturbazioni della pressione sono eliminate pressoché a tutte le pressioni del common rail 27 ed a tutte le velocità della pompa 16.

Da quanto visto sopra risultano evidenti i vantaggi del dispositivo di regolazione dell'invenzione rispetto ai dispositivi noti. Innanzitutto, sia la camera di interruzione 64, che l'elemento di strozzamento 98 del condotto di adduzione 34, o l'organo di strozzamento 100 del condotto di mandata, riducono le perturbazioni della pressione del combustibile nel common rail 27.

Inoltre lo schermo 91a, 91b, 91c elimina l'effetto stantuffo, che la pressione nella camera di interruzione 64 crea sull'ancora 51. Infine, la selezione della frequenza degli impulsi di comando del solenoide 49 dell'elettrovalvola 32 elimina le perturbazioni della pressione dovute sia alla risonanza della frequenza propria del dispositivo, sia quelle dovute alle specifiche condizioni di funzionamento del motore.

Si intende che al dispositivo di regolazione descritto possono essere apportate varie modifiche e perfezionamenti senza uscire dall'ambito delle rivendicazioni. Ad esempio, l'ancora 51 dell'elettromagnete 46 può essere di tipo cilindrico, anziché a disco. Inoltre, il volume della camera di interruzione 64 può essere aumentato anche variando l'altezza e/o il diametro della cavità 63. Infine l'elettrovalvola 32 può essere disposta sul common rail 27, anziché sulla pompa 16.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Dispositivo di regolazione della pressione di mandata di una pompa, ad esempio per l'alimentazione di combustibile ad un motore a combustione interna, comprendente un'elettrovalvola (32) avente un condotto di adduzione (34) in comunicazione con la mandata di detta pompa (16), un condotto di scarico (36), un otturatore (44) tra detto condotto di adduzione (34) e detto condotto di scarico (36), ed un elettromagnete (46) eccitabile variabilmente per controllare un'ancora (51) di comando di detto otturatore (44), caratterizzato dal fatto di comprendere dei mezzi (64, 91a, 91b, 91c, 98, 100, 103) atti a ridurre i perturbazioni sulla pressione di mandata di detta pompa (16).
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti a ridurre (64, 91a, 91b, 91c, 98, 100, 103) comprendono una camera di interruzione (64) della pressione idraulica tra detto condotto di adduzione (34) e detto condotto di scarico (36), detta camera (64) avendo un volume tale da ridurre l'azione della variazione di detta pressione idraulica su detta ancora (51).
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui detta ancora (51) è munita di un gambo cilindrico (52) avente una porzione (87) alloggiata in detta camera (64), caratterizzato dal fatto che detta porzione (87) è raccordata con detta gambo (52) mediante uno spallamento (88) in modo da presentare un diametro minore di quello di detto gambo (52), per cui viene aumentato il volume di detta camera (64) e da ridurre l'azione della pressione idraulica in detta camera (64) su detto gambo (52).
4 . Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il diametro di detta porzione (87) è compreso tra 1/3 e 2/3 di quello di detto gambo (52).
5. Dispositivo secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che che detti mezzi atti a ridurre (64, 91a, 91b, 91c, 98, 100, 103) comprendono inoltre uno schermo fisso (91a, 91b, 91c) delimitante detta camera (64) ed avente un'apertura (92) in cui è scorrevole detta porzione (87), per cui si elimina l'effetto stantuffo della pressione idraulica in detta camera (64) su detto gambo (52).
6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui detto elettromagnete (46) presenta un nucleo (47) munito di un solenoide anulare (49), detto gambo (52) essendo scorrevole in un foro assiale (53) di detto nucleo (47), detta camera (64) essendo formata in un corpo valvola (38) atto ad essere collegato con detto condotto di mandata (26), caratterizzato dal fatto che detto schermo (91a, 91b, 91c) è disposto tra detto corpo valvola (38) e detto nucleo (47).
7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che tra detto corpo valvola (38) ed uno spallamento (57) di detto nucleo (47), è disposto un elemento di registro (67, 96, 91c) atto ad essere scelto tra una serie di elementi di registro (67, 96, 91c) aventi spessori modulari, tali da consentire una registrazione modulare della posizione di arresto di detta ancora (51) all'eccitazione di detto elettromagnete (46).
8. Dispositivo secondo una delle rivendicazione da 5 a 7, caratterizzato dal fatto che detto schermo è in forma di una scodella (91a) inserita in una sede portata da detto corpo valvola (38), detto elemento di registro essendo formato da una rondella (67) separata di spessore modulare
9. Dispositivo secondo una delle rivendicazione da 5 a 7, caratterizzato dal fatto che detto schermo è in forma di una scodella (91b) inserita in una sede portata da detto corpo valvola (38), detta scodella (91b) essendo munita di una flangia distanziatrice (96) disposta tra detto corpo valvola (38) ed uno spallamento (95) di detto nucleo 47), detta scodella (91b) potendo essere scelta tra una serie di scodelle (91b) le cui flange (96) presentano spessori modulari.
10. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 5 a 7, caratterizzato dal fatto che detto schermo è in forma di una rondella piana (91c) disposta tra detto corpo valvola (38) ed uno spailamento (95) di detto nucleo (47), detta rondella piana (91c) potendo essere scelta tra una serie di rondelle piane (9le) aventi spessori modulari.
11. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto condotto di adduzione 34 è munito di una porzione (35) avente un predeterminato diametro calibrato, caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti a ridurre (64, 91a, 91b, 91c, 98, 100, 103) comprendono un elemento di strozzamento (98) disposto amovibilmente in detto condotto di adduzione (34), detto elemento di strozzamento (98) essendo munito di un foro calibrato (99) di diametro inferiore a quello di detta porzione (35) del condotto (34).
12. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detto il diametro del foro (99) di detto elemento di strozzamento (98) è compreso tra 6/10 e 10/10 di quello di detta porzione (35) del condotto di adduzione (34).
13. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elettromagnete (46) è controllato da un'unità elettronica (31) comprendente un generatore (84) di impulsi a frequenza predeterminata, ed un modulatore (86) del duty cycle di detti impulsi, ed in cui detta pompa è una pompa (16) di alta pressione di un sistema di alimentazione (10) di combustibile comprendente un condotto di mandata (26) collegato con un distributore comune (27) per i cilindri del motore.
14. Dispositivo secondo la rivendicazione 13, in cui detto condotto di adduzione (34) è in comunicazione con detto condotto di mandata (26), caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti a ridurre (64, 91a, 91b, 91c, 98, 100, 103) comprendono un organo di strozzamento (100) disposto in detto condotto di mandata (26), detto organo di strozzamento (100) essendo munito di un foro calibrato (101) di diametro inferiore a 0,7 mm.
15. Dispositivo secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che il foro calibrato (101) di detto organo di strozzamento (100) presenta un diametro compreso tra 0,5 e 0,7 mm.
16. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 13 a 15, caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti a ridurre (64, 91a, 91b, 91c, 98, 100, Ì03) sono atti a condizionare detto generatore (84) in modo da generare una frequenza di detti impulsi tale da evitare la frequenza di risonanza di detta elettrovalvola (32).
17. Dispositivo secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detto generatore (84) viene condizionato in modo da generare impulsi di frequenza non minore di 1500 Hz.
18. Dispositivo secondo le rivendicazioni 6 e 16, caratterizzato dal fatto che detto generatore (84) viene pilotato da detta unità elettronica (31) tramite un circuito di selezione di frequenze (103) atto a selezionare la frequenza di detto generatore (84) in base ad una stima delle perturbazioni idrauliche dipendenti da almeno uno dei seguenti parametri di funzionamento: la pressione idraulica in detto distributore (27), la velocità di detta pompa (16) e del motore, e la potenza erogata dal e/o richiesta al motore.
19. Dispositivo di regolazione della pressione di mandata di una pompa, ad esempio per l'alimentazione di combustibile ad un motore a combustione interna, sostanzialmente come descritto con riferimento agli annessi disegni.