ITBO20010483A1

ITBO20010483A1 - Attuatore elettromagnetico per un iniettore di carburante

Info

Publication number: ITBO20010483A1
Application number: IT2001BO000483A
Authority: IT
Inventors: Massimo Neretti; Andrea Ricci; Lorenzo Battistini
Original assignee: Magneti Marelli Powertrain Spa
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2003-01-27
Also published as: BR0203130A; EP1279826A1; ITBO20010483A0; US20030038263A1

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad un attuatore elettromagnetico per un iniettore di carburante.

Gli attuatori elettromagnetici noti per iniettori di carburante comprendono un elettromagnete che viene comandato per spostare un ancora meccanicamente collegata ad un otturatore tra una posizione di apertura ed una posizione di chiusura; l'elettromagnete presenta un nucleo magnetico fisso delimitato inferiormente da una prima superficie di contatto, mentre l'ancora è atta a spostarsi contro l'azione di una molla verso il nucleo magnetico per effetto della forza di attrazione magnetica prodotta dall'elettromagnete stesso, ed è delimitata superiormente da una seconda superficie di contatto affacciata alla prima superficie di contatto.

Per evitare fenomeni di incollaggio magnetico, cioè per evitare che l'armatura venga attirata dall'elettromagnete con una forza dovuta al magnetismo residuo troppo elevata e superiore alla forza di ritorno generata dalla molla, una o entrambe le superfici di contatto vengono ricoperte con uno strato relativamente spesso di metallo amagnetico, tipicamente cromo o nichel, che garantisce in ogni situazione la presenza di un traferro sufficiente ad evitare fenomeni di incollaggio magnetico. Ulteriore funzione dello strato di metallo amagnetico è di aumentare la durezza delle superfici di contatto per ridurre l'usura delle superfici di contatto stesse.

Tuttavia, gli attuatori elettromagnetici noti del tipo di quello sopra descritto presentano diversi inconvenienti, in quanto il procedimento di deposito dello strato di metallo amagnetico risulta relativamente costoso. Inoltre, lo strato di metallo amagnetico può presentare una durata relativamente ridotta con evidenti conseguenze negative sulla vita operativa dell'iniettore. Infine, per ridurre l'impatto ambientale della componentistica per autotrazione, le normative impongono sempre maggiori restrizioni sull'utilizzo del cromo.

Scopo della presente invenzione è di realizzare un attuatore elettromagnetico per un iniettore di carburante, che sia privo degli inconvenienti sopra descritti e, in particolare, sia di facile ed economica attuazione.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un attuatore elettromagnetico per un iniettore di carburante secondo quanto stabilito dalla rivendicazione 1.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:

- la figura 1 è una vista schematica, in elevazione laterale e parzialmente sezionata di un iniettore di carburante realizzato in accordo con la presente invenzione;

la figura 2 è una vista in scala ingrandita di una parte della figura 1; e

le figure 3 e 4 sono viste in pianta di due forme di attuazione alternative di un particolare della figura 2.

Nella figura 1, con 1 è indicato nel suo complesso un iniettore di carburante, il quale presenta sostanzialmente una simmetria cilindrica attorno ad un asse 2 longitudinale ed è atto a venire comandato per iniettare del carburante fluido, tipicamente benzina o gasolio, da un proprio ugello 3 di iniezione. L'iniettore 1 comprende un corpo 4 attuatore superiore alloggiante un attuatore 5 elettromagnetico, ed un corpo 6 valvola inferiore, il quale è reso solidale al corpo 4 attuatore ed alloggia una valvola 7 azionata dall'attuatore 5 elettromagnetico per regolare il flusso di carburante dall'ugello 3 di iniezione.

Il corpo 4 attuatore presenta una cavità 8 interna sostanzialmente cilindrica, la quale riceve il carburante in pressione da una apertura 9 superiore di alimentazione, termina con una apertura 10 inferiore impegnata dal corpo 6 valvola, ed alloggia 1'attuatore 5 elettromagnetico.

L'attuatore 5 elettromagnetico comprende un elettromagnete 11 fisso, il quale è atto a spostare lungo l'asse 2 una ancora 12 di materiale ferromagnetico da una posizione di chiusura (non illustrata) ad una posizione di apertura (illustrata nelle figure 1 e 2) contro l'azione di una molla 13 che tende a mantenere l'ancora 12 nella posizione di chiusura .

Il corpo 6 valvola comprende un contenitore 14 tubolare sostanzialmente cilindrico alloggiante un otturatore 15, il quale presenta una porzione superiore solidale all'ancora 12 e coopera con una sede 16 valvolare per regolare in modo noto il flusso di carburante dall'ugello 3 di iniezione.

Secondo quanto illustrato nella figura 2, l'elettromagnete 11 comprende un nucleo 17 magnetico fisso di forma tubolare cilindrica delimitato inferiormente da una superficie 18 di contatto anulare, ed una bobina 19 disposta attorno al nucleo 17 magnetico; l'ancora 12 presenta una forma tubolare cilindrica ed è delimitata superiormente da una superficie 20 di contatto anulare, la quale è affacciata alla superficie 18 di contatto e presenta sostanzialmente le stesse dimensioni della superficie 18 di contatto stessa. Il nucleo 17 magnetico presenta un canale 21 centrale, il quale permette il flusso del carburante verso il corpo 6 valvola ed alloggia la molla 13; l'ancora 12 presenta un canale 22 anulare, il quale è accoppiato al canale 21 e permette il flusso del carburante verso il corpo 6 valvola.

Tra le due superfici 18 e 20 di contatto è interposto un corpo 23 di separazione, il quale è sostanzialmente piano, è realizzato in materiale amagnetico, ed è solidale al nucleo 17 magnetico; secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, il corpo 23 di separazione è solidale all'ancora 12.

Il corpo 23 di separazione presenta un elemento 24 piano (del quale sono illustrate due forme di attuazione alternative nelle figure 3 e 4), il quale è di spessore relativamente sottile (non superiore a 0,12 millimetri), è di forma anulare, è interposto tra le due superfici 18 e 20 di contatto, e presenta sostanzialmente le stesse dimensioni delle superfici 18 e 20 di contatto. All'elemento 24 piano è solidale un elemento 25 cilindrico tubolare, il quale è atto ad a venire accoppiato ad una superficie interna del canale 21 per svolgere essenzialmente una funzione di posizionamento e centraggio del corpo 23 di separazione rispetto al nucleo 17 magnetico.

Secondo una preferita forma di attuazione, il corpo 23 di separazione viene reso solidale al nucleo 17 magnetico mediante dei punti di saldatura (non illustrati) ; in aggiunta o in alternativa, il corpo 23 di separazione viene reso solidale al nucleo 17 magnetico mediante incastro dell'elemento 25 cilindrico all'interno del canale 22.

Quando l'ancora 12 viene spostata verso il nucleo 17 magnetico per portare la superficie 18 di contatto a contatto dell'elemento 24 piano del corpo 23 di separazione, il carburante presente nella zona compresa tra la superficie 18 di contatto e il corpo 23 di separazione deve venire espulso da tale zona; tale espulsione del carburante genera una forza fluidodinamica che tende a rallentare la corsa dell'ancora 12 e, quindi, tende ad aumentare il tempo necessario all'apertura dell'ugello 3 di iniezione. Quando l'ancora 12 viene allontanata dal nucleo 17 magnetico per separare la superficie 18 di contatto dall'elemento 24 piano, del carburante deve fluire verso la zona compresa tra la superficie 18 di contatto e l'elemento 24 piano; tale flusso di carburante genera una forza fluidodinamica che tende a rallentare la corsa dell'ancora 12 e, quindi, tende ad aumentare il tempo necessario alla chiusura dell'ugello 3 di iniezione .

Il corpo 23 di separazione è provvisto di mezzi 26 di flusso, i quali sono atti a favorire il flusso del carburante da e verso la zona compresa tra la superficie 18 di contatto e l'elemento 24 piano, e quindi ridurre le forze fluidodinamiche che rallentando i tempi di manovra dell'iniettore 1.

L'elemento 24 piano è delimitato lateralmente da una superficie 27 di perimetro, la quale è perpendicolare alle superfici 18 e 20 di contatto ed è suddivisa in una porzione 28 interna ed una porzione 29 esterna; per favorire il flusso del carburante da e verso la zona compresa tra la superficie 18 di contatto e l'elemento 24 piano, i mezzi 26 di flusso comprendono una pluralità di canali 30 ciechi, i quali sono ricavati nell'elemento 24 piano, sono passanti trasversalmente, possono essere rettilinei e radiali (figura 3) oppure possono avere altre forme (figura 4), e sfociano alternativamente sulla porzione 28 interna e sulla porzione 29 esterna della superficie 27 di perimetro .

Lo scopo dei canali 30 è di ridurre l'area effettiva dell'elemento 24 piano, in modo tale che tale area effettiva dell'elemento 24 piano risulti inferiore rispetto all'area della superficie 18 di contatto (che è uguale all'area della superficie 20 di contatto) compatibilmente con i vincoli strutturali imposti dalla fattibilità e montabilità a costi contenuti del corpo 23 di separazione; infatti, tanto più l'area effettiva dell'elemento 24 piano risulta inferiore rispetto all'area della superficie 18 di contatto, tanto maggiore è lo spazio utilizzabile dal carburante per fluire da e verso la zona compresa tra la superficie 18 di contatto e l'elemento 24 piano.

Da un punto di vista alternativo, lo scopo dei canali 30 è di massimizzare l'area della superficie 27 di perimetro massimizzando la lunghezza della superficie 27 di perimetro stessa compatibilmente con i vincoli strutturali imposti dalla fattibilità e montabilità a costi contenuti del corpo 23 di separazione; infatti, tanto più elevata è l'area della superficie 27 di perimetro (a parità di spessore dell'elemento 24 piano), tanto maggiore è l'area attraverso la quale il carburante può fluire da e verso la zona compresa tra la superficie 18 di contatto e l'elemento 24 piano.

Per garantire in ogni condizione un traferro minimo tra le superfici 18 e 20 di contatto, ed evitare perciò fenomeni di incollaggio magnetico tra le superfici 18 e 20 di contatto stesse, il corpo 23 di separazione è realizzato in materiale amagnetico, ed in particolare in acciaio amagnetico per molle della famiglia 300, il quale presenta una elevata durezza superficiale al fine di ridurre l'usura delle due superfici 18 e 20 di contatto.

Da quanto sopra esposto, risulta chiaro che l'utilizzo del corpo 23 di separazione permette di evitare fenomeni di incollaggio magnetico tra le superfici 18 e 20 di contatto in modo semplice ed estremamente economico; inoltre, l'utilizzo del corpo 23 di separazione permette di ridurre notevolmente il tempo necessario all'ingresso/uscita del carburante nella zona compresa tra la superficie 18 di contatto e il corpo 23 di separazione, riducendo, quindi, i tempi di riposta dell'iniettore 1.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1) Attuatore elettromagnetico per un iniettore (1) di carburante; 1'attuatore (4) elettromagnetico comprendendo un elettromagnete (11), il quale presenta un nucleo (17) magnetico fisso delimitato inferiormente da una prima superficie (18) di contatto, ed una ancora (12), la quale è atta a spostarsi verso il nucleo (17) magnetico per effetto della forza di attrazione magnetica prodotta dall'elettromagnete (11) ed è delimitata superiormente da una seconda superficie (20) di contatto parallela ed affacciata alla prima superficie (18) di contatto; 1'attuatore (4) essendo caratterizzato dal fatto che tra le due superfici (18, 20) di contatto è interposto un corpo (23) di separazione realizzato in materiale amagnetico.
2) Attuatore secondo la rivendicazione 1, in cui il detto corpo (23) di separazione presenta uno spessore, cioè una dimensione perpendicolare alle dette superfici (18, 20) di contatto, non superiore a 0,12 millimetri.
3) Attuatore secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il detto corpo (23) di separazione è solidale al detto nucleo (17) magnetico.
4) Attuatore secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il detto corpo (23) di separazione è solidale alla detta ancora (12).
5) Attuatore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui il detto nucleo (17) magnetico e la detta ancora (12) presentano una forma tubolare cilindrica provvista di un canale (21, 22) centrale per il carburante; le dette superfici (18, 20) di contatto essendo superfici anulari.
6) Attuatore secondo la rivendicazione 5, in cui il detto corpo (23) di separazione comprende un elemento (24) piano di forma anulare, il quale è interposto tra le dette superfici (18, 20) di contatto.
7) Attuatore secondo la rivendicazione 6, in cui il detto elemento (24) piano di forma anulare presenta sostanzialmente lo stesso diametro delle dette superfici (18, 20) di contatto.
8) Attuatore secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui il detto corpo (23) di separazione comprende un elemento (25) cilindrico tubolare, il quale è solidale al detto elemento (24) piano ed è atto a venire accoppiato ad una superficie interna del detto canale (21, 22).
9) Attuatore secondo la rivendicazione 8, in cui il detto corpo (23) di separazione è atto a venire reso solidale al detto nucleo (17) magnetico o alla detta ancora (12) mediante incastro del detto elemento (25) cilindrico tubolare all'interno del detto canale (21, 22) .
10) Attuatore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui il detto corpo (23) di separazione comprende mezzi (26) di flusso atti a favorire il flusso del carburante da e verso lo spazio compreso tra le due dette superfici (18, 20) di contatto.
11) Attuatore secondo la rivendicazione 10, in cui il detto corpo (23) di separazione comprende un elemento (24) piano, il quale è interposto tra le dette superfici (18, 20) di contatto ed è delimitato lateralmente da una superficie (27) di perimetro perpendicolare alle superfici (18, 20) di contatto; i detti mezzi (26) di flusso essendo atti a massimizzare l'area della detta superficie (27) di perimetro massimizzando la lunghezza della superficie (27) di perimetro stessa.
12) Attuatore secondo la rivendicazione 10, in cui il detto corpo (23) di separazione comprende un elemento (24) piano, il quale è interposto tra le dette superfici (18, 20) di contatto; i detti mezzi (26) di flusso essendo atti a rendere l'area effettiva dell'elemento (24) piano inferiore rispetto all'area delle superfici (18, 20) di contatto stesse.
13) Attuatore secondo la rivendicazione 12, in cui il detto elemento (24) piano presenta delle cavità (30).
14) Attuatore secondo la rivendicazione 12, in cui le dette (30) definiscono dei canali ciechi passanti trasversalmente .
15) Attuatore secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui il detto elemento (24) piano è delimitato lateralmente da una superficie (27) di perimetro perpendicolare alle superfici (18, 20) di contatto; le dette cavità (30) sfociando sulla detta superficie (27) di perimetro.
16) Attuatore secondo la rivendicazione 15 e la rivendicazione 6, in cui la detta superficie (27) di perimetro comprende una porzione (28) interna ed una porzione (29) esterna; le dette cavità (30) sfociando alternativamente sulla detta porzione interna (28) e sulla detta porzione (29) esterna della superficie (27) di perimetro.
17) Attuatore secondo la rivendicazione 13, 14 o 15, in cui le dette cavità (30) sono cavità radiali.
18) Attuatore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 17, in cui il detto corpo (23) di separazione è realizzato in metallo amagnetico avente una elevata durezza superficiale.
19) Attuatore secondo la rivendicazione 18, in cui il detto corpo (23) di separazione è realizzato in acciaio amagnetico per molle della famiglia 300.