ES2232074T3 - Valvula dosificadora y sistema de alimentacion de combustible equipado con ella. - Google Patents

Abstract

ESTA INVENCION SE REFIERE A UNA VALVULA DOSIFICADORA PARA UN FLUIDO, QUE TIENE UNA CARCASA CON UNA ABERTURA DOSIFICADORA Y UN ELEMENTO DE CIERRE MOVIL. EL ELEMENTO DE CIERRE ES ACCIONADO A UNA DE SUS POSICIONES POR UN MEDIO FORZADOR QUE ACTUA CONJUNTAMENTE CON LA MISMA EN FORMA DE UN MUELLE NEUMATICO O HIDRAULICO, Y PUEDE COLOCARSE EN OTRA POSICION PARA CONTRARRESTAR LA FUERZA EJERCIDA POR EL MEDIO ACCIONADOR. EL RESORTE NEUMATICO O HIDRAULICO PUEDE SER ACCIONADO POR EL FLUIDO QUE SE VA A DOSIFICAR. EL ELEMENTO DE CIERRE PUEDE SER UN DIAFRAGMA CON UNA PARTE CENTRAL RELATIVAMENTE RIGIDA Y UNA PARTE DE REBORDE RELATIVAMENTE FLEXIBLE. EN LA CARCASA, A CUALQUIERA DE LOS LADOS DEL DIAFRAGMA, PUEDE DISPONERSE UNA ABERTURA DE SUMINISTRO CONECTADA A UN CONDUCTO DE ALIMENTACION PARA EL FLUIDO QUE SE VA A DOSIFICAR. LA INVENCION SE REFIERE TAMBIEN A UN SISTEMA PARA SUMINISTRAR COMBUSTIBLE A UN MOTOR DE COMBUSTION DOTADO DE UN RECIPIENTE PARA EL COMBUSTIBLE Y UN TUBO DE ALIMENTACION QUE CONECTA EL RECIPIENTE CON EL MOTOR, LINEA EN LA QUE SE INSTALAN UNA O MAS VALVULAS DOSIFICADORAS DEL TIPO ANTERIORMENTE DESCRITO.

Description

Válvula dosificadora y sistema de alimentación de combustible equipado con ella.

La invención se refiere a una válvula para dosificar un fluido de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Una válvula de dosificación de este tipo es conocida y utilizada por ejemplo en los sistemas de inyección de combustible, particularmente en los sistemas para la inyección de combustibles gaseosos, tales como el sistema de inyección de LPG comercializado por la solicitante bajo el nombre DGI. El documento DE 354097 muestra una válvula de este tipo.

Las válvulas de dosificación actuales o los inyectores de vapor están provistos de un miembro de cierre o émbolo del que se tira retirándolo del asiento por un contador electromagnético contra la fuerza de un resorte mecánico y que es empujado por el resorte de vuelta al asiento después de que se ha retirado la fuerza electromagnética. Debido a que el émbolo debe ser abierto contra una fuerza de resorte, la fuerza requerida del electroimán es mayor de la que sería realmente necesaria. Tanto la bobina electromagnética como el émbolo deben ser realizados por tanto desproporcionadamente mayores y más pesados de lo que sería necesario en la ausencia del resorte.

El émbolo innecesariamente pesado causa problemas con respecto al denominado rebote, es decir el rebote que se produce cuando el émbolo pesado choca a gran velocidad contra el tope superior al final de la fase de atracción del electroimán. Este fenómeno de rebote da lugar a un comportamiento de dosificación no lineal e inestable, que es además dependiente de la temperatura y del inyector. Como resultado, no es posible con facilidad producir este tipo de inyector de vapor en grandes series con suficiente precisión.

En el sistema DGI del solicitante ya anteriormente mencionado, este problema se resuelve utilizando un control del inyector de vapor con retroalimentación, mediante el cual se miden las variaciones en el comportamiento de dosificación como resultado del rebote y se pueden corregir por retroalimentación. Sin embargo, este sistema es relativamente caro y por tanto particularmente adecuado para inyección de grupo o inyección monopunto, en la cual se encuentra presente un único inyector central para la dosificación del gas, el cual es guiado alternativamente a los cilindros deseados por medio de una boquilla.

Por tanto, la invención tiene por objeto proporcionar una válvula de dosificación mejorada que es más sencilla, más pequeña y más ligera que la válvula conocida y la cual se puede así fabricar a un coste más bajo. Una válvula de este tipo sería entonces adecuada para su aplicación a un sistema de inyección individual por cilindro, o un sistema de inyección multipunto.

Según la invención, esto se logra a través de las características de la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas de la válvula de dosificación según la invención forman el asunto sujeto de las reivindicaciones dependientes.

Debido al cierre neumático (o hidráulico) de la válvula, preferiblemente un diafragma, opcionalmente en combinación con la apertura electromagnética de la misma, se hace innecesario el uso de la fuerza de un resorte. La bobina y el émbolo pueden por tanto tomar una forma pequeña y ligera tal que ya no se produzca el problema del rebote. El resorte neumático o hidráulico es accionado preferiblemente por el fluido para la dosificación. Usando el propio fluido para accionar la válvula, se obtiene una construcción simple y robusta con relativamente pocos componentes.

Los medios de funcionamiento pueden ser preferiblemente de tipo electromagnético, con lo cual es posible un control simple. Los medios de funcionamiento pueden por tanto comprender una bobina con una armadura en forma de W y al menos un elemento metálico de atracción conectado con el miembro de cierre. Este elemento de atracción es preferiblemente de tipo placa. Así, como resultado de la realización elegida con la armadura en forma de W y placa de émbolo plana se requiere una fuerza electromagnética relativamente pequeña, de forma que puede bastar una bobina de las llamadas de alta impedancia. Esto tiene la consecuencia adicional de que se puede disponer el sistema de control usando un accionamiento simple de lado bajo, tal como es también conocido en los sistemas modernos de inyección de gasolina. Si el comportamiento en dosificación de la válvula fuera el mismo que el de un inyector de gasolina, sería posible controlar la válvula directamente desde el ordenador de gestión de motor del motor de gasolina.

El miembro de cierre está formado preferiblemente por un diafragma. Este diafragma es ligero y de construcción simple y puede ser accionado con poca fuerza. El diafragma tiene luego ventajosamente una porción central relativamente rígida que actúa en cooperación con la abertura para el cierre y una porción de borde relativamente flexible. Se obtiene así simultáneamente una buena hermeticidad y todavía una fácil deformabilidad del diafragma.

El miembro de cierre puede ser acomodado en un alojamiento que tiene a cada lado del miembro de cierre al menos una abertura de suministro conectada a un conducto de alimentación para el fluido a dosificar. El miembro de cierre puede así ser accionado admitiendo fluido en cualquier lado del mismo. Las aberturas de suministro están dimensionadas preferiblemente aquí de tal modo que la presión del fluido en el alojamiento en el lado del miembro de cierre dirigido hacia la abertura para cerrar es inferior a la presión en el lado opuesto del mismo.

También se refiere la invención adicionalmente a un sistema para suministrar combustible a un motor de combustión, provisto de un depósito para el combustible y al menos una línea de alimentación que conecta el depósito al motor, en cuya línea está recibida al menos una válvula de dosificación del tipo arriba descrito. El motor en cuestión tiene preferiblemente cierto número de cámaras de combustión y al menos existe una válvula de dosificación para cada cámara de combustión. Se obtiene así un sistema de inyección multipunto que funciona con precisión, el cual puede ser fabricado de manera simple y a bajo coste.

A continuación se explicará la invención en base a una realización, en la que se hace referencia al dibujo anexo, en el cual:

la fig. 1 es una vista en perspectiva en corte transversal de una válvula de dosificación según la invención, y

la fig. 2 muestra esquemáticamente la estructura de un sistema de suministro de combustible en el cual se ha dispuesto una válvula de dosificación para cada cilindro.

Una válvula de dosificación 9 (fig. 1) comprende un alojamiento que consiste en una parte de base 17 y una tapa 18 colocada formando cierre hermético sobre la misma. Se dispone un miembro de cierre 8 entre la tapa 18 y la parte de base 17 con lo cual el interior del alojamiento se divide en una cámara de control 3 y una cámara de flujo de paso 5. Esta cámara 5 de flujo de paso está conectada a una línea de suministro 1 de gas y a una línea de descarga de gas (no representada aquí). La línea de descarga de gas es recibida aquí en una pieza de conexión 19 a la cual la cámara 5 de flujo de paso está conectada a través de una abertura de salida 6. Alrededor de esta abertura de flujo de salida 6 está formado un asiento 11 de válvula anular contra el cual se coloca el miembro de cierre 8 herméticamente.

El miembro de cierre 8 toma aquí la forma de un diafragma de plástico circular con una porción central 20 relativamente rígida que actúa conjuntamente con el asiento 11 alrededor de la abertura de salida 6 y una porción de borde 21 relativamente flexible situada alrededor de la porción central 20. Esta porción de borde 21 toma una forma curvada en sección transversal, con lo cual permite movimientos relativamente amplios de la porción central 20. Fijo a la porción central 20 se encuentra un elemento de atracción 15 metálico de tipo placa que forma parte de los medios de funcionamiento para el miembro de cierre 8. Estos medios de funcionamiento comprenden además un electroimán 22 formado por una armadura 13 y una bobina 12 devanada a su alrededor. La armadura 13 aquí situado comprende un núcleo 23 y una parte cilíndrica 24 y por tanto tiene una sección transversal en forma de una W invertida o un par de formas en U invertidas.

Tanto la cámara de flujo de paso 5 como la cámara de control 3 que se sitúa encima de la misma están conectadas a la línea de suministro 1 de gas. Formando entrante con esta finalidad en la pared de la parte de base 17 y en la pared de la tapa 18 se encuentra una línea en derivación 2 a través de la cual puede circular el fluido suministrado a través de la línea 1 a la cámara de control. Colocado más adelante entre la línea de suministro de gas 1 y la cámara de flujo de paso 5 se encuentra un paso estrecho o "estrangulamiento" 4, cuya función se describe a continuación.

La válvula de dosificación 9 según la invención funciona ahora de la manera siguiente. Se suministra combustible en forma de vapor desde un evaporador 10 a través de un conducto 7 (fig. 2) a la línea de suministro 1 de gas y circula a través del paso 4 al espacio de flujo de paso 5 debajo del miembro de cierre 8. Una parte del combustible circula simultáneamente a través del canal 2 en derivación al espacio de control 3 encima del diafragma 8. Aquí reina la misma presión de gas a cada lado del diafragma 8. En el lado superior esta presión actúa sobre la totalidad de la superficie del diafragma pero en el lado inferior sólo sobre la parte del diafragma situada fuera del asiento 11. Como consecuencia de la diferencia creada de esta forma en el área A1, se genera una fuerza de cierre por la cual el miembro de cierre 8 es empujado sobre el asiento 11 y se sujeta fijamente en una posición que cierra la abertura de salida 6 de la válvula 9.

Cuando se conecta la bobina 12 del miembro de cierre 8 del electroimán anterior, se crea una fuerza electromagnética entre la armadura 13 de la bobina 12 y la placa metálica 15, fijada al miembro de cierre 8. De esta manera se tira del miembro de cierre 8 contra la armadura 13 y la abertura de salida 6 se deja libre. El combustible en forma de vapor circula a continuación desde la línea de suministro 1 a través del paso 4 a la abertura de salida 6, la cual desemboca a través de la línea de descarga (no representada) en el distribuidor de entrada 14 de un cilindro asociado de un motor de combustión 16.

El paso estrecho 4 aquí funciona como un "estrangulamiento" o regulador de presión diferencial, en el que como resultado del flujo de combustible se genera una diferencia de presión entre la cámara 5 de flujo de paso debajo del miembro de cierre 8 de tipo diafragma y la cámara de control 3 encima del mismo. La fuerza de aspiración dirigida hacia abajo que es el resultado de la diferencia de presión es sin embargo superada en esta situación por la fuerza dirigida hacia arriba que ejerce el electroimán 22 sobre el miembro de cierre 8. Tan pronto deja de estar conectada ya la bobina 12, la fuerza de aspiración dirigida hacia abajo da lugar inmediatamente a un desplazamiento dirigido hacia abajo del miembro de cierre 8 al asiento 11, con lo cual se cierra la abertura 6.

Como resultado de la construcción simple y por tanto de bajo coste de la misma, la válvula de dosificación 9 anteriormente descrita, tal como se indicó, puede ser usada ventajosamente en un sistema individual de inyección por cilindro, es decir, un sistema de inyección multipunto como el representado en la fig. 2. Sin embargo, también es concebible aplicar la válvula 9 como una única válvula de dosificación en un sistema con inyección central de combustible.

La invención no se limita a las realizaciones anteriormente descritas y el objeto de la invención se define por tanto exclusivamente por las reivindicaciones siguientes.

Claims (10)

1. Válvula (9) para dosificar un fluido, que comprende un alojamiento conectado a una línea (1) de suministro de fluido y que incluye al menos una abertura de dosificación (6) y al menos un miembro de cierre (8) que es desplazable en el alojamiento entre una posición que cierra la abertura de dosificación (6) y una posición que deja la abertura de dosificación (6) al menos parcialmente libre, siendo desviado el miembro de cierre (8) por al menos un resorte neumático o hidráulico que actúa conjuntamente en el mismo a su posición cerrada y que está dispuesto para ser colocado en la otra posición en forma contraria al desvío por medios de funcionamiento, siendo accionado el resorte neumático o hidráulico por el fluido a dosificar y comprendiendo dos cámaras (3, 5) dispuestas en el alojamiento y separadas por el miembro de cierre (8), teniendo cada cámara (3, 5) al menos una abertura de suministro conectada a la línea (1) de suministro de fluido, estando conectada la línea (1) de suministro de fluido al alojamiento en el mismo lado del miembro de cierre (8) que la abertura de dosificación (6), formando la cámara (5) a ese lado del miembro de cierre (8) una cámara de flujo de paso y constituyendo la cámara (3) en el lado opuesto del miembro de cierre (8) una cámara de control, estando dimensionadas las aberturas de suministro de las cámaras (3, 5) de tal manera que la presión del fluido en la cámara (5) de flujo de paso es más baja que la presión en la cámara de control (3), caracterizada porque la válvula (9) está configurada de tal manera que el miembro de cierre (8) es desviado a su posición de cierre únicamente por el resorte neumático o hidráulico.

2. Válvula de dosificación (9) como la de la reivindicación 1, caracterizada porque la abertura de suministro en la cámara (5) de flujo de paso está conectada a la línea (1) de suministro de fluido a través de un paso (4) estrecho.

3. Válvula de dosificación (9) como la de la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la abertura de suministro en la cámara de control (3) está conectada a la línea (1) de suministro de fluido a través de una línea en derivación (2) dispuesta en una pared del alojamiento.

4. Válvula de dosificación (9) como la de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el miembro de cierre (8) es un diafragma.

5. Válvula de dosificación (9) como la de la reivindicación 4, caracterizada porque el diafragma (8) comprende una porción central (20) relativamente rígida que actúa conjuntamente con la abertura de dosificación (6) y una porción de borde (21) relativamente flexible.

6. Válvula de dosificación (9) como la de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los medios de funcionamiento son de tipo electromagnético.

7. Válvula de dosificación (9) como la de la reivindicación 3, caracterizada porque los medios de funcionamiento comprenden una bobina (12) con una armadura (13) en forma de W y al menos un elemento de atracción (15) metálico conectado al miembro de cierre (8).

8. Válvula de dosificación (9) como la de la reivindicación 7, caracterizada porque el elemento de atracción (15) es de tipo placa.

9. Sistema para suministrar combustible a un motor de combustión (16), provisto de un depósito para el combustible y al menos una línea de alimentación que conecta el depósito al motor (16), en cuya línea está recibida el menos una válvula de dosificación (9) como la de cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

10. Sistema para el suministro de combustible como el de la reivindicación 9, caracterizado porque el motor (16) tiene un número de cámaras de combustión y existe al menos una válvula de dosificación (9) para cada cámara de combustión.