ES2226389T3 - Valvula de inyeccion de combustible. - Google Patents
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Abstract
Válvula de inyección de combustible para la alimentación de combustible a un motor de combustión interna, con un eje longitudinal de la válvula (2), con un cuerpo de cierre de la válvula (7) que se puede mover axialmente a lo largo del eje longitudinal de la válvula (2) para la apertura y cierre de la válvula, con un cuerpo de asiento de la válvula (16), al que está asociada una superficie de asiento de la válvula (29), colaborando el cuerpo de cierre de la válvula (7) con la superficie de asiento de la válvula (29) y que está conectado a través de un elemento de resorte (9), que está realizado como resorte de membrana, con el cuerpo de asiento de la válvula (16), caracterizada porque el resorte de membrana (9) está configurado en forma de casquillo y posee una estructura de resorte (3) en una zona central.
Description
Válvula de inyección de combustible.
La invención parte de una válvula de inyección de
combustible del tipo de la reivindicación principal.
Se conoce ya a partir del documento
DE-PS 40 03 227 una válvula de inyección de
combustible, que está equipada como válvula que puede ser accionada
electromagnéticamente con un circuito magnético y con una válvula de
asiento. En esta válvula, en un núcleo, que sirve como racor de
admisión de combustible, en su extremo del lado de admisión, está
introducido a presión un filtro de combustible, que debe retener las
partículas contaminantes lejos de la zona del asiento. Además, en la
abertura longitudinal del núcleo está dispuesto todavía un casquillo
de ajuste y un muelle de recuperación de forma helicoidal. El
casquillo de ajuste introducido a presión sirve para el ajuste de la
tensión previa del muelle de recuperación que se coloca junto al
mismo y que se apoya con su extremo de aguas abajo en la aguja de
la válvula y cuando la bobina magnética no está excitada, presiona
el cuerpo de cierre de la válvula en la dirección de cierre de la
válvula contra un asiento de válvulas. Por lo tanto, una pluralidad
de componentes son fijados a ser posible formando virutas en el
racor de combustible.
Por otra parte, se conoce a partir de los
documentos DE-PS 41 40 070, DE-OS
196 38 201 o WO 93/18299 disponer elementos de filtro en las
válvulas de inyección de combustible en la proximidad del asiento de
la válvula.
Se conoce ya a partir del documento
DE-OS 33 36 010 una válvula de inyección de
combustible para la alimentación de combustible a un motor de
combustión interna, que presenta un cuerpo de cierre de la válvula
en forma de una bola, que se puede mover axialmente a lo largo de un
eje longitudinal de la válvula para la apertura y el cierre de la
válvula. Además, está previsto un cuerpo de asiento de la válvula,
al que está asociada una superficie de asiento de la válvula,
colaborando el cuerpo de cierre de la válvula con la superficie de
asiento de la válvula y estando conectado a través de un elemento de
resorte, que está realizado como membrana de guía, con el cuerpo de
asiento de la válvula. La membrana de guía está realizada como
membrana fina, en forma de disco, que está alineada en gran medida
perpendicularmente al eje longitudinal de la válvula, para ejercer,
por una parte, una fuerza en la dirección al asiento de la válvula
sobre el cuerpo de cierre de la válvula y para guiar, por otra
parte, el cuerpo de cierre de la válvula en dirección radial.
La válvula de inyección de combustible según la
invención con los rasgos característicos de la reivindicación
principal tiene la ventaja de que se puede realizar especialmente
pequeña y compacta. Según la invención, a tal fin, un elemento de
resorte conecta el cuerpo de cierre de la válvula con el cuerpo de
asiento de la válvula. A través del empleo de un elemento de resorte
de este tipo se puede substituir un muelle de recuperación, que está
dispuesto en las válvulas de inyección conocidas en el racor de
admisión de combustible, para el que siempre se necesita todavía un
elemento de ajuste adicional, siendo responsables ambos componentes
conjuntamente la mayoría de las veces de una forma de construcción
alargada de la válvula de inyección. Además, de esta manera se puede
reducir el gasto de componentes.
Además, es ventajoso que en el cuerpo de asiento
de la válvula no tenga que configurarse ninguna abertura de guía
exacta para la guía de la aguja de la válvula o bien del cuerpo de
cierre de la válvula durante su movimiento axial, puesto que el
elemento de resorte guía el cuerpo de cierre de la válvula y la
introduce exactamente en el cuerpo de asiento de la válvula.
Por medio de las medidas indicadas en las
reivindicaciones dependientes son posibles desarrollos ventajosos y
mejoras de la válvula de inyección de combustible indicada en la
reivindicación principal.
Es especialmente ventajoso realizar el elemento
de resorte como resorte de membrana, que está configurado en forma
de casquillo y que presenta dos zonas de fijación, que rodean
parcialmente el cuerpo de cierre de la válvula y el cuerpo de
asiento de la válvula.
Además, es especialmente ventajoso que el
elemento de resorte esté configurado al mismo tiempo como elemento
de filtro. El resorte de membrana, provisto con una pluralidad de
taladros, posibilita una eliminación por filtración de partículas
que perjudican la hermeticidad de la válvula, que provienen del
combustible en la proximidad del asiento de la válvula. Por medio
del empleo de un resorte de membrana con función de resorte y de
filtro se puede substituir tanto un filtro de combustible, que está
dispuesto en el racor de admisión de combustible en válvulas de
inyección conocidas, como también el muelle de recuperación que
sigue la mayoría de las veces aguas abajo en el racor de admisión de
combustible o núcleo así como el casquillo de ajuste, de manera que
se reduce todavía más claramente el gasto de componentes.
Los ejemplos de realización de la invención se
representan de forma simplificada en el dibujo y se explican en
detalle en la descripción siguiente. La figura 1 muestra una válvula
de inyección representada parcialmente con un resorte de membrana
según la invención, la figura 2 muestra un resorte de membrana como
componente individual según la figura 1 y la figura 3 muestra un
segundo resorte de membrana en un fragmento de una válvula de
inyección.
En la figura 1 se representa un ejemplo de
realización de una válvula de inyección para instalaciones de
inyección de combustible de motores de combustión interna encendidos
desde el exterior, de compresión de la mezcla. La válvula de
inyección tiene un soporte de asiento de la válvula 1 en forma de
tubo, en el que está configurada una abertura longitudinal 3
concéntricamente a un eje longitudinal de la válvula 2. En la
abertura longitudinal 3 está dispuesta una aguja de válvula 5, por
ejemplo en forma de tubo, que está conectada en su extremo 6 de
aguas abajo con un cuerpo de cierre de la válvula 7 de forma
esférica.
La activación de la válvula de inyección se
realiza de una manera conocida por ejemplo electromagnéticamente.
Para el movimiento axial de la aguja de la válvula 5 y, por lo
tanto, para la apertura en contra de la fuerza de resorte de un
elemento de resorte 9, que incide en el cuerpo de cierre de la
válvula 7 y que actúa como muelle de recuperación o bien para el
cierre de la válvula de inyección sirve un circuito electromagnético
indicado con una bobina magnética 10, un inducido 11 y un núcleo 12.
El inducido 11 está conectado con el extremo de la aguja de la
válvula 5, que está alejado del cuerpo de cierre de la válvula, por
ejemplo a través de una costura de soldadura por medio de un láser y
está alineado sobre el núcleo 12.
En el extremo del soporte de asiento de la
válvula 1, que está alejado del núcleo y que está dispuesto aguas
abajo, está montado un cuerpo de asiento de la válvula 16 de forma
hermética por medio de soldadura en la abertura longitudinal 3 que
se extiende concéntricamente al eje longitudinal de la válvula 2. El
cuerpo de asiento de la válvula 6 está realizado, por ejemplo de
forma escalonada en la periferia exterior, presentando la periferia
del cuerpo de asiento de la válvula 16 en su extremo inferior un
diámetro sólo insignificantemente menor que la abertura longitudinal
3 del soporte de asiento de la válvula 1. En uno de sus lados
frontales inferiores 17, que está alejado del cuerpo de cierre de la
válvula 7, el cuerpo de asiento de la válvula 16 está conectado
concéntricamente con una parte del fondo 20 de un disco perforado de
inyección 21 configurado, por ejemplo, en forma de copa, y fijamente
de manera que la parte del fondo 20 se apoya con su lado frontal
superior 22 en el lado frontal inferior 17 del cuerpo de asiento de
la válvula 16. La parte del fondo 20 del disco perforado de
inyección 21 presenta en su zona central 24 al menos uno, por
ejemplo cuatro orificios de inyección 25 que están configurados a
través de erosión o de estampación, En la parte del fondo 20 se
conecta un borde de retención circundante 26, que se extiende en la
dirección axial alejado del cuerpo de asiento de la válvula 16 y
está doblado un poco cónicamente hacia fuera.
La profundidad de encaje de la parte de asiento
de la válvula, que está constituida por el cuerpo de asiento de la
válvula 16 y el disco perforado de inyección 21 en forma de copa, en
el orificio longitudinal 3 determina el ajuste previo de la carrera
de la aguja de la válvula 5, puesto que está establecido un ajuste
final de la aguja de la válvula 5 cuando la bobina magnética 10 no
está excitada a través del apoyo del cuerpo de cierre de la válvula
7 en una superficie de asiento de la válvula 29 del cuerpo de
asiento de la válvula 16. El cuerpo de cierre de la válvula 7 en
forma de bola colabora con la superficie de asiento de la válvula 29
del cuerpo de asiento de la válvula 16, que es estrecha en forma de
tronco de cono en la dirección de la circulación, como válvula de
asiento. La otra posición final de la aguja de válvula 5 es fijada,
cuando la bobina magnética 10 está excitada, por ejemplo a través
del apoyo del inducido 11 en el núcleo 12. Por lo tanto, el
recorrido entre estas dos posiciones finales de la aguja de válvula
5 representa la carrera.
En la zona del borde de retención 26, el disco
perforado de inyección 21 y, por lo tanto, toda la pieza de asiento
de la válvula están unidos de forma hermética y fija con la pared de
la abertura longitudinal 3. Es necesaria una conexión hermética del
cuerpo de asiento de la válvula 16 y del disco perforado de
inyección 21 así como del disco perforado de inyección y del soporte
de asiento de la válvula 1, para que el combustible no pueda
circular entre la abertura longitudinal 3 del soporte de asiento de
la válvula 1 y la periferia del cuerpo de asiento de la válvula 16
hacia los orificios de inyección 25 o entre la abertura longitudinal
3 del soporte de asiento de la válvula 1 y el borde de retención 26
del disco perforado de inyección 21 directamente a un conducto de
aspiración del motor de combustión interna.
El elemento de resorte 9 está configurado con
preferencia como resorte de membrana. Entre el cuerpo de cierre de
la válvula 7 y el cuerpo de asiento de la válvula 16 se extiende el
resorte de membrana 9, que está realizado como cuerpo en forma de
casquillo. En la figura 2 se representa un resorte de membrana 9
como componente individual a una escala ampliada, de manera que se
muestra claramente la estructura constructiva. El resorte de
membrana cumple varias funciones en la válvula de inyección,
actuando, por una parte, como muelle de recuperación, que tira del
cuerpo de cierre de la válvula 7 hacia la superficie de asiento de
la válvula 29 en el estado no excitado de la bobina magnética 10 y,
por otra parte, funciona también como elemento de filtro. En un
material bruto plano (por ejemplo, una chapa laminada) se realizan a
tal fin en una primera etapa de producción para la consecución del
resorte de membrana 9 según la invención una pluralidad de taladros
32, por ejemplo a través de estampación, erosión o perforación por
láser. Solamente a continuación se lleva este material bruto plano a
una forma de casquillo cerrado con útiles de estampación o de
mandrilado correspondientes y se configura una estructura de resorte
33 deseada en forma de un pliegue, por ejemplo a través de prensado.
La estructura de resorte 33 se realiza, de conformidad con las
magnitudes del circuito magnético, de tal manera que la fuerza de
resorte es superada fácilmente cuan do la bobina magnética 10 está
excitada a través de la fuerza de atracción, que actúa sobre el
cuerpo de cierre de la válvula 7, y se produce un cierre rápido de
la válvula cuando se retira la excitación de la bobina magnética
10.
La estructura de resorte 33 está introducida, por
ejemplo, en una zona axialmente central del resorte de membrana 9,
que se extiende ampliándose en forma de tronco de cono en la
dirección de aguas debajo de la corriente. Sobre los dos lados de
esta zona central de resorte se conectan zonas de fijación 34, 35,
presentando la primera zona de fijación 34 un diámetro claramente
más reducido que la segunda zona de fijación 35. El resorte de
membrana 9 rodea con la primera zona de fijación 34 el cuerpo de
cierre de la válvula 7, mientras que la segunda zona de fijación 35
rodea al menos parcialmente el cuerpo de asiento de la válvula 16 en
la periferia exterior. Ambas zonas de fijación 34, 35 del resorte de
lámina 9 están conectadas fijamente con el cuerpo de cierre de la
válvula 7 o bien con el cuerpo de asiento de la válvula 16. Por
ejemplo por medio de una primera y una segunda costura de soldadura
36, 37 en forma de anillo conseguidas por medio de soldadura láser o
por medio de varios puntos de soldadura colocados sobre la
periferia. La segunda zona de fijación 35 está realizada, por
ejemplo en forma cilíndrica a través del acodamiento del contorno
del resorte de membrana 9 en forma de tronco de cono. De esta
manera, se facilita la fijación en el cuerpo de asiento de la
válvula 16.
No obstante, como se muestra en la figura 3,
también es concebible configurar el resorte de membrana 9 totalmente
con un contorno en forma de tronco de cono, de manera que ambas
zonas de fijación 34, 35 se colocan en una línea. A tal fin, el
cuerpo de asiento de la válvula 16 presenta una periferia exterior
al menos parcialmente cónica, en la que se apoya la segunda zona de
fijación 35.
El resorte de membrana 9, que está provisto con
una pluralidad de taladros 32, posibilita una eliminación por
filtración de partículas, que perjudican la hermeticidad de la
válvula, desde el combustible en la proximidad del asiento de la
válvula 16, 29. Los al menos 100 o también muchos más taladros 32
poseen un diámetro, que no debería ser mayor que 50 a 60 \mum,
para poder garantizar sin limitaciones la función de filtro. A
través del empleo de un resorte de membrana 9 de este tipo con
función de resorte y de filtro se puede substituir tanto un filtro
de combustible, que está dispuesto en el racor de admisión de
combustible en las válvulas de inyección conocidas, como también un
muelle de recuperación que sigue la mayoría de las veces aguas abajo
en el racor de admisión de combustible o núcleo, de modo que se
reduce claramente el gasto de componentes en la presente
invención.
Además, es ventajoso que en el cuerpo de asiento
de la válvula 16 no debe conformarse ninguna abertura de guía exacta
para la guía de la aguja de la válvula 5 o bien del cuerpo de cierre
de la válvula 7 durante su movimiento axial, puesto que el resorte
de membrana 9 guía el cuerpo de cierre de la válvula y penetra
exactamente en el cuerpo de asiento de la válvula 16.
El ajuste de la cantidad de inyección dinámica se
realiza, por ejemplo, de tal forma que el resorte de membrana 9 se
fija en la aguja de la válvula 5 y especialmente en el cuerpo de
cierre de la válvula 7 (costura de soldadura 36). La pieza de
asiento de la válvula es llevada junto con la aguja de válvula 5 y/o
el inducido 11 y el resorte de membrana 9 fijado en ella a una
estación de ajuste y allí es tratada previamente por separado como
grupo estructural de la válvula. Una cabeza de válvula piloto recibe
a continuación este grupo estructural de la válvula, siendo retenido
fijamente el extremo inferior del resorte de membrana 9. Desde abajo
se desplaza entonces, por ejemplo con la ayuda de un motor paso a
paso, la pieza de asiento de la válvula en dirección axial al
interior del resorte de membrana 9, siendo excitada al mismo tiempo
la válvula y siendo medida la cantidad de inyección dinámica. Tan
pronto como se alcanza la cantidad de inyección deseada, se puede
realizar, por medio de la segunda costura de soldadura 37, la
fijación del resorte de membrana 9 en el cuerpo de asiento de la
válvula 16.
Claims (8)
1. Válvula de inyección de combustible para la
alimentación de combustible a un motor de combustión interna, con un
eje longitudinal de la válvula (2), con un cuerpo de cierre de la
válvula (7) que se puede mover axialmente a lo largo del eje
longitudinal de la válvula (2) para la apertura y cierre de la
válvula, con un cuerpo de asiento de la válvula (16), al que está
asociada una superficie de asiento de la válvula (29), colaborando
el cuerpo de cierre de la válvula (7) con la superficie de asiento
de la válvula (29) y que está conectado a través de un elemento de
resorte (9), que está realizado como resorte de membrana, con el
cuerpo de asiento de la válvula (16), caracterizada porque el
resorte de membrana (9) está configurado en forma de casquillo y
posee una estructura de resorte (3) en una zona central.
2. Válvula de inyección de combustible según la
reivindicación 1, caracterizada porque el resorte de membrana
(9) está dispuesto de tal forma que, cuando se cierra la válvula,
tira del cuerpo de cierre de la válvula (7) hacia la superficie de
asiento de la válvula (29) como un muelle de recuperación.
3. Válvula de inyección de combustible según la
reivindicación 1, caracterizada porque por encima de la
estructura de resorte (33) se conecta una primera zona de fijación
(34) y por debajo de la estructura de resorte (33) se conecta una
segunda zona de fijación (35), rodeando la primera zona de fijación
(34) parcialmente el cuerpo de cierre de la válvula (7) y rodeando
la segunda zona de fijación (35) parcialmente el cuerpo de asiento
de la válvula (16).
4. Válvula de inyección de combustible según la
reivindicación 1 ó 3, caracterizada porque al menos la zona
central del resorte de membrana (9) con la estructura de resorte
(33) se extiende ensanchándose en forma de tronco de cono en la
dirección de aguas abajo.
5. Válvula de inyección de combustible según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
fijación del elemento de resorte (9) en el cuerpo de cierre de la
válvula (7) y en el cuerpo de asiento de la válvula (16) se realiza
por medio de costuras de soldadura (36, 37).
6. Válvula de inyección de combustible según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el
cuerpo de cierre de la válvula (7) está configurado en forma de
cono.
7. Válvula de inyección de combustible según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el
elemento de resorte (9) está configurado al mismo tiempo como
elemento de filtro para el combustible.
8. Válvula de inyección de combustible según la
reivindicación 7, caracterizada porque en el elemento de
resorte (9) está realizada una pluralidad de taladros (32), que
poseen como máximo un diámetro de 60 \mum.
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