ES2247982T3 - Dispositivo para regular la presion de salida de una bomba, por ejemplo, para alimentar combustible a un motor de combustion interna. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para regular la presión de descarga de una bomba, por ejemplo para alimentar a un motor de combustión interna, y que comprende una válvula solenoide (32) que a su vez comprende un conducto de suministro (34) que se comunica con la descarga de dicha bomba (16), un conducto de drenaje (36), un obturador (44) entre dicho conducto de suministro (34) y dicho conducto de drenaje (36), y un electroimán (46) energizado en forma variable para controlar una armadura (51) que controla a dicho obturador (44); el dispositivo comprende medios de reducción (64, 91a, 91b, 91c, 98, 100, 103) para reducir la perturbación en la presión de descarga de dicha bomba (16), que a su vez comprende una cámara de corte (64) para cortar la presión hidráulica entre dicho conducto de suministro (34) y dicho conducto de drenaje (36); dicha cámara (64) siendo de tal volumen para reducir la acción de la variación en dicha presión hidráulica sobre dicha armadura (51), la cual comprende un vástago cilíndrico (52) que tiene una porción (87) alojada en dicha cámara (64); el dispositivo siendo caracterizado porque dicha porción (87) se conecta a dicho vástago (52) por medio de un hombro (88) para ser más pequeño en diámetro que dicho vástago (52) y así incrementar el volumen de dicha cámara (64), y para reducir la acción de la presión hidráulica en dicha cámara (64) sobre dicho vástago (52).

Description

Dispositivo para regular la presión de salida de una bomba, por ejemplo, para alimentar combustible a un motor de combustión interna.

La presente invención se relaciona con un dispositivo para regular la presión de salida de una bomba, por ejemplo, para alimentar combustible a un motor de combustión interna.

En los sistemas modernos de alimentación de combustible a un motor, una bomba de baja presión arrastra el combustible desde un tanque y lo alimenta a una bomba de alta presión, la que alimenta a su vez a un distribuidor o al así llamado "carril común" para abastecer a los inyectores del cilindro del motor. Para controlar y mantener una presión constante de combustible en el carril común, se proveen normalmente dispositivos sensores de presión controlados para drenar cualquier excedente de combustible devuelta al tanque.

Los dispositivos conocidos para controlar la presión normalmente comprenden una válvula solenoide que a su vez comprende un conducto de suministro que se comunica con el conducto de suministro de la bomba de alta presión, y un conducto de drenaje que se comunica con el tanque. También se provee la válvula solenoide con un obturador localizado entre los conductos de suministro y de drenaje, y un electroimán energizado para controlar una armadura que controla al obturador.

En una válvula solenoide conocida reguladora de presión, incorporada en una bomba radial de pistón, el electroimán tiene un núcleo con un solenoide anular; la armadura tiene forma de disco y está fija a un vástago que se desliza dentro de un agujero en el núcleo coaxial con el solenoide; y el obturador está definido por un extremo cónico del vástago, o por una bola controlada por el extremo del vástago. Un ejemplo de una válvula reguladora de presión con un vástago cónico controlado por un actuador piezoeléctrico es revelado en JP 5296117 A.

Los dispositivos reguladores conocidos tienen diferentes inconvenientes. En particular, la presión de combustible en el conducto de suministro está sometida a diferentes formas de perturbaciones, las cuales perjudican la operación del motor, y que son causadas, en particular, por la acción pulsante de los pistones de la bomba de alta presión, y por el suministro pulsante del combustible por los inyectores.

Los dispositivos conocidos también están sometidos a perturbaciones de presión causadas por el efecto pistón del vástago de la armadura, causadas a su vez por variaciones en la presión de combustible cuando se abre el conducto de suministro. Esto es, cuando el electroimán abre la válvula solenoide reguladora, la presión de suministro actúa inmediatamente sobre toda la sección del vástago, abriendo así instantáneamente la válvula solenoide y causando la vibración de la armadura.

El electroimán es controlado por pulsos eléctricos que tienen una frecuencia dada, que, utilizando la técnica de modulación de ancho de pulso (PWM), causan también perturbación en la presión de combustible en el carril común; y, ya que la válvula solenoide tiene una frecuencia de resonancia dada, la resultante de las diferentes formas de perturbación puede, bajo ciertas condiciones, generar un fenómeno de resonancia que da como resultado un enorme incremento en la perturbación.

La patente estadounidense 5.878.965 revela un sistema inyector de combustible que comprende una bomba de combustible, un inyector conectado a la bomba por medio de un canal de descarga, y un tanque de combustible conectado al inyector por medio de un canal de combustible. El inyector es del tipo humedecido y comprende una cámara de control que está conectada a una cámara de expansión por medio de conductos de gran diámetro con el propósito de permitir el alivio instantáneo de la presión en la cámara de control y evitar una doble inyección. El anterior sistema inyector de combustible enseña que un inyector determina una pulsación en el canal de descarga que normalmente es llamado carril común y no aporta ninguna contribución a la regulación de la presión suministrada por la bomba.

Un objetivo de la presente invención es la de proveer un dispositivo extremadamente derecho y confiable para regular la presión suministrada por una bomba, y que permite eliminar los inconvenientes anteriormente mencionados típicamente asociados con los dispositivos conocidos.

De acuerdo con la presente invención, se provee un dispositivo para regular la presión entregada por una bomba, por ejemplo, para alimentar combustible a un motor de combustión interna, y que comprende una válvula solenoide que a su vez comprende un conducto de suministro que se comunica con el suministro de dicha bomba, un conducto de drenaje, un obturador entre dicho conducto de suministro y dicho conducto de drenaje, y un electroimán energizado en forma variable para controlar a una armadura que controla dicho obturador; el dispositivo comprende medios para reducir la perturbación en la presión de suministro de dicha bomba, que a su vez comprende una cámara de corte para cortar la presión hidráulica entre dicho conducto de suministro y dicho conducto de drenaje; dicha cámara siendo de un volumen tal para reducir la acción de la variación en dicha presión hidráulica sobre dicha armadura; estando el dispositivo caracterizado porque dicha armadura comprende un vástago cilíndrico que tiene una porción alojada en dicha cámara, caracterizada porque dicha porción se conecta a dicho vástago por medio de un hombro para ser menor en diámetro que dicho vástago e incrementar así el volumen de dicha cámara, y para reducir la acción de la presión hidráulica en dicha cámara sobre dicho vástago.

En una modalidad de la invención, la cámara de corte se cierra por medio de una coraza fija que tiene una abertura en la cual la porción de menor diámetro menor del vástago se desliza para reducir la acción de la presión de combustible sobre dicho vástago.

Si se controla el electroimán por medio de una unidad electrónica que comprende un generador de pulsos para generar pulsos con una frecuencia dada, y un modulador nominal cíclico de pulsos, los medios para reducir la perturbación condicionan así al generador de pulsos para generar una frecuencia de pulsos tal que se evita la frecuencia de resonancia de la válvula solenoide.

Un cierto número de modalidades preferidas, no limitantes de la invención, serán descritas por medio de ejemplos con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales:

La Figura 1 muestra una vista parcialmente seccionada de una bomba de alta presión que presenta un dispositivo regulador de suministro de presión de acuerdo con la invención;

La Figura 2 muestra una sección diametral a escala mayor de una válvula solenoide que forma parte del dispositivo regulador de la Figura 1 de acuerdo a una primera modalidad de la invención;

La Figura 3 muestra la sección esquemática de la Figura 2 a una escala ligeramente menor y en una fase del ensamblaje de la válvula solenoide;

La Figura 4 muestra el detalle de la Figura 3 de acuerdo a una modalidad más de la invención;

Las Figura 5 y 6 muestran dos variaciones del detalle de la Figura 4;

La Figura 7 muestra un detalle adicional de la Figura 2 de acuerdo con una variación más de la invención;

La Figura 8 muestra un diagrama de bloques de una unidad electrónica para controlar al dispositivo regulador de presión;

Las Figuras 9 y 10 muestran dos gráficas de operación de un dispositivo regulador conocido;

Las Figuras 11 y 12 muestran dos gráficas de operación, como en las Figuras 9 y 10, de un dispositivo regulador de acuerdo con la variación de la Figura 6 y controlado por pulsos de una frecuencia dada;

Las Figuras 13 y 14 muestran dos gráficas de operación adicionales, como en las Figuras 11 y 12, del mismo dispositivo regulador controlado por pulsos de una frecuencia diferente.

El número 10 en la Figura 1 indica como un sistema alimentador de combustible en conjunto para un motor de combustión interna, por ejemplo, un motor diesel. El sistema 10 comprende una bomba de baja presión 11 accionada por un motor eléctrico 12 para alimentar combustible desde el tanque de un vehículo normal 13 hacia el conducto de entrada 14 de una bomba de alta presión indicada en conjunto por
16.

La bomba 16 es del tipo de pistón radial localizado sobre el motor de combustión interna. Más específicamente, la bomba 16 comprende tres cilindros 17 (solamente uno mostrado en la Figura 1) dispuestos separados radialmente 120º sobre un cuerpo de bomba 18; cada cilindro 17 está cerrado por una placa 19 que soporta una válvula de admisión 21 y una válvula de suministro 22; y cada cilindro 17 y la placa respectiva 19 están unidos al cuerpo de la bomba 18 por medio de la cabeza 23 correspondiente del cilindro 17.

Los tres pistones 24 se deslizan dentro de los respectivos cilindros 17, y se activan en secuencia por medio de una única leva (no mostrada en le Figura 1) transportada por medio de un eje 25 accionado por el eje de mando del motor de combustión interna. Los pistones 24 arrastran el combustible desde el conducto 14 a través de las respectivas válvulas de entrada 21 y a través de las respectivas válvulas de suministro 22 hasta un conducto común de suministro 26. La bomba de alta presión 16 suministra presiones de hasta alrededor de 1600 bar para bombear el combustible.

El conducto 26 se conecta a un distribuidor o depósito de combustible presurizado -indicado esquemáticamente por 27 y de ahora en adelante mencionado como un carril común- que suple a los inyectores usuales de combustible 28 de los cilindros del motor de combustión interna. Se conecta un sensor de presión 29 sobre el carril común 27 a una unidad de control electrónica 31 (ver también la Figura 8) para controlar la presión de combustible en el carril común 27.

La bomba 16 tiene un dispositivo de regulación de suministro de presión que comprende una válvula solenoide indicada en conjunto por 32, y que se encaja dentro de un asiento 33 en el cuerpo de la bomba 18 y que comprende a la vez un conducto de suministro 34 y un conducto de drenaje 36. Más específicamente, el conducto de suministro 34 se encaja axialmente a una primera porción cilíndrica 37 de un cuerpo de la válvula 38.

El conducto de suministro 34 comprende una porción de diámetro calibrado, y se comunica con el conducto de descarga 26 a través de un canal radial 39 y una cavidad 41 en el cuerpo de la bomba 18. El conducto de drenaje 36 se encaja radialmente al cuerpo de la bomba 18 y, a través de una cavidad anular 42, se comunica con una serie de agujeros radiales 43 en la porción 37. Un obturador, en la forma de una bola 44 (Figura 2), se ubica entre el conducto de suministro 34 y los agujeros radiales 43, y engrana a un asiento cónico 45, formado a la salida de la porción 35, para cerrar al conducto 34.

La válvula solenoide 32 comprende también un electroimán de control indicado en conjunto por 46 y tiene un núcleo ferromagnético 47 que a su vez tiene un asiento anular 48 que aloja a un solenoide anular 49. La unidad 31 (ver también la Figura 8) energiza en forma variable al electroimán 46 para controlar una armadura 51 que controla la bola 44. Más específicamente, la armadura 51 es de tipo disco, y está encajada a un vástago cilíndrico 52 guiado para deslizarse dentro de un agujero axial 53 en el núcleo 47.

El núcleo 47 está formado integralmente con una porción cilíndrica hueca 54, en la cual está encajada una cabeza 56 en forma hermética a los fluidos para encerrar al electroimán 32. La cabeza 56 está hecha de material metálico no magnético, y tiene una armadura 51 que aloja una cámara 55, definiendo así la cámara de la armadura. La cabeza 56 también tiene una cavidad central 58 que aloja un resorte de compresión 59 precomprimido para empujar la armadura 51 normalmente hacia las piezas del polo del núcleo 47 y para mantener la bola 44 en posición cerrada, cerrando el conducto de suministro 34 con una fuerza dada.

El núcleo 47 también tiene un apéndice cilíndrico 60 que tiene un hombro interior 57 que forma un asiento axial 61, en el cual encaja una segunda porción cilíndrica 62 del cuerpo de la válvula 38 de diámetro mayor que la porción 37. El cuerpo de la válvula 38 comprende una cavidad axial cilíndrica 63 sustancialmente del mismo diámetro que el agujero 53 en el núcleo 47 para permitir al extremo del vástago 52 engranar con la bola 44.

La cavidad 63 se comunica con los agujeros radiales 43, y se extiende hasta el plano de la base del asiento cónico 45. El volumen de la cavidad 63 no ocupado por el vástago 52 ni por la bola 44 define una cámara de corte 64 para cortar la onda hidráulica entre el conducto de suministro 34 y el conducto de drenaje 36.

El cuerpo de la válvula 38 se fija dentro del asiento 61 doblando un borde anular 65 del apéndice 60 desde la posición de la Figura 4 hasta la posición de la Figura 2, para engranarse firmemente con un borde sesgado 66 de la porción 62. Esto se hace a través de la interposición de un elemento de ajuste, por ejemplo, una arandela calibrada 67 insertada entre el hombro 57 y el extremo de la superficie de la porción 62. Para ubicar la arandela 67 fácilmente, el extremo de la superficie de la porción 62 tiene un reborde 70.

La arandela 67 se selecciona entre una serie de arandelas modulares 67, que difieren una de la otra en dos micras de espesor, para lograr una posición de detención para el vástago 52 en la cual se deja una abertura predeterminada entre la armadura 51 y las piezas del polo del núcleo 47, para mejorar la respuesta de la armadura 51 a las variaciones en la excitación del solenoide 49.

El solenoide 49 está provisto con los terminales usuales 68 (Figura 2), que son moldeados conjuntamente parcialmente con el solenoide 49 en material aislante para formar dos apéndices 69 (solamente uno mostrado en la Figura 2). Los apéndices 69 se insertan dentro de dos agujeros 71 en la armadura 51; y los dos terminales 68 se sueldan a dos pines metálicos 72 para conexión a un enchufe eléctrico moldeado conjuntamente previamente en un anillo 73 de material aislante insertado dentro de la cabeza 56.

La cabeza 56 se fija entonces de forma hermética a los fluidos dentro de la porción hueca 54 del núcleo 47, doblando un borde anular 76, en forma similar al borde 65, de la porción 54 para engranarse firmemente a un borde sesgado 77 de la cabeza 56. La porción 54 y la cabeza 56 se moldean conjuntamente dentro de un bloque 78 que comprende la protección usual 79 para los pines 72; y, finalmente, la válvula solenoide 32 se encaja en forma hermética a los fluidos dentro del asiento 33 del cuerpo de la bomba 18 por medio de pasadores y a través de la interposición de los sellos apropiados 82 y 83 sobre la porción 37 del cuerpo de la válvula 38 y sobre el apéndice 60 del núcleo 47.

La unidad de control 31 (Figura 8) recibe las señales eléctricas que indican los diferentes parámetros de operación del motor, tales como su velocidad, potencia útil, demanda de potencia, consumo de combustible, etc. Un generador de pulsos 84 genera pulsos cortados de frecuencia predeterminada, y se conecta a un modulador 86, para modular el ciclo nominal de los pulsos, para controlar al electroimán 46 utilizando la técnica PWM. El modulador 86 es tal que varía el ciclo nominal de los pulsos entre 1% y 99%.

El solenoide 49 (ver también la Figura 2) del electroimán 46 se controla por medio del ciclo nominal generado por el modulador 86. Para dicho propósito, la unidad 31 recibe una señal desde el sensor de presión 29, y la procesa como una función de los otros parámetros para controlar de conformidad al modulador 86.

El dispositivo regulador de presión anterior opera como sigue:

Normalmente, se desenergiza al electroimán 46 (Figuras 1 y 2), y se cierra el conducto de suministro 34 por medio de la bola 44 y del resorte 59. Cuando la bomba 16 está prendida, se alimenta el combustible a lo largo del conducto de descarga 26 hacia el carril común 27, incrementando así la presión. Cuando la presión de combustible en el carril común 27, y por lo tanto en el conducto de descarga 26 y en el conducto de suministro 34, excede un valor mínimo dado, superaría la fuerza del resorte 59 sobre la bola 44. Después de la señal emitida por el modulador 86, sin embargo, luego de energizado el solenoide 49, se añade a la fuerza del resorte 59, la fuerza magnética del electroimán 46 sobre la armadura 51.

Cuando la presión del combustible en el carril común 27 excede la presión requerida por la unidad de control 31, el modulador 86 reduce el ciclo nominal, reduciendo así la fuerza magnética sobre la armadura 51. La presión del combustible en el conducto de suministro 34 supera por lo tanto a la resultante de la fuerza del resorte 59 y de la fuerza magnética sobre la bola 44, que se libera del asiento 45, de modo que el conducto de suministro 34 se conecta a los agujeros 43, para drenar por lo tanto al conducto 36, y parte del combustible bombeado se drena dentro del tanque 13.

De acuerdo con la invención, el dispositivo regulador comprende diferentes medios para reducir las perturbaciones en la presión del combustible en el conducto de descarga 26 y por lo tanto en el carril común 27. Más específicamente, tales medios comprenden una cámara de corte 64 para cortar la onda hidráulica entre el conducto de suministro 34 y el conducto de drenaje 36, y cuyo volumen es tal como para reducir suficientemente la perturbación en el conducto de descarga 26. El vástago 52 comprende convenientemente una porción terminal de diámetro pequeño 87 separada del resto del vástago 52 por medio de un hombro de conexión 88. Preferiblemente, el diámetro de la porción 87 está en el rango entre 1/3 y 2/3 de la del vástago 52, y la porción 87 puede extender la altura total de la cámara 64.

En una modalidad adicional de la invención, se inserta una coraza fija 91a, 91b, 91c (Figuras 4-6) entre la cámara de corte 64 y el hombro 88. Más específicamente, la coraza 91a, 91b, 91c se fija entre el cuerpo de la válvula 38 y el núcleo 47, y tiene una abertura o agujero 92 en el cual se desliza la porción de diámetro menor 87 con una mínima cantidad de espacio muerto, de tal manera que la presión variable de combustible en la cámara d corte 64 actúe sobre la superficie de la coraza 91a, 91b, 91c, en forma opuesta al hombro 88, reduciendo así grandemente la acción de la presión sobre el vástago 52.

En una primera variación (Figura 4), la coraza 91a tiene forma de copa con una pared plana 93 y una pared cilíndrica 94; y la porción 62 del cuerpo de la válvula 38 tiene un hombro 95 que forma un asiento para recibir la pared cilíndrica 94 de la coraza 91a, reemplazando así al reborde 70 de la Figura 3 para posicionar la arandela 67.

En una variedad adicional (Figura 5), la coraza 91b tiene forma de copa como en la Figura 4, pero la pared cilíndrica 94 comprende un reborde 96, que se inserta entre el extremo de la superficie de la porción 62 del cuerpo de la válvula 38 y el hombro 57 del núcleo 47 para reemplazar la arandela 67. La coraza 91B se selecciona por lo tanto a partir de una serie de una serie de corazas 91b, con rebordes 96 de espesor modular como el de las arandelas 67 en la Figura 3, y por lo tanto define el elemento de ajuste del cuerpo de la válvula 38. En este caso, existe obviamente una cierta cantidad de espacio muerto entre la pared plana 93 de la coraza 91b y el hombro 95 de la porción 62 del cuerpo de la válvula 38.

En una variación adicional (Figura 6), la porción 62 del cuerpo de la válvula no tiene reborde 70 ni hombro 95; la coraza 91c está definida por una arandela con un diámetro exterior sustancialmente igual a aquel del asiento axial 61 en el apéndice 60 del núcleo 47; y el agujero central 92 tiene sustancialmente el mismo diámetro que la porción 87 del vástago 52.

En este caso, el hombro 57 del asiento 61 del núcleo 47 comprende una ranura anular 97 que permite un maquinado preciso de la superficie completa de la coraza 91c que descansa sobre el hombro 57. La arandela de la coraza 91c se selecciona entre una serie de arandelas 91c de espesor modular, y se forma así un elemento de ajuste extremadamente económico del cuerpo de la válvula 38. La coraza 91c en forma de una arandela, obviamente también permite para una simplificación mayor, la formación de un asiento 61 en el cuerpo de la válvula 38.

Los medios para reducir la perturbación en la presión de descarga de la bomba de alta presión 16 pueden comprender, o estar definidos por, un elemento de estrangulación 98 (Figura 7) encajado en forma removible dentro del conducto de suministro 34 de la válvula solenoide 32. Más específicamente, el elemento de estrangulación 98 puede estar definido por medio de un bloque cilíndrico con un agujero axial calibrado 99.

Convenientemente puede disponerse de una serie de bloques cilíndricos 98 con el mismo diámetro exterior pero con agujeros 99 de diámetros modulares, de tal manera que cada válvula solenoide 32 pueda ser encajada con el bloque 98 de una forma más conveniente para reducir la perturbación en la presión de descarga de la bomba 16. El diámetro del agujero 99 está preferiblemente en el rango entre 6/10 y 10/10 del diámetro de la porción 35 del conducto de suministro 34.

Los medios para reducir la perturbación en la presión de descarga de la bomba de alta presión 16 pueden también comprender una pieza de estrangulamiento 100 (Figura 1) encajada en forma removible dentro del conducto de descarga 26 de la bomba 16, y la cual puede estar definida por medio de un empalme que tiene un agujero calibrado 101 dentro de un asiento 102 del conducto de descarga 26. Las pruebas han mostrado que las perturbaciones se reducen mejor con un agujero 101 con un diámetro menor a 0,7 mm. El diámetro del agujero 101 preferiblemente está en el rango entre 0,5 y 0,7 mm.

Tanto el bloque 98 como el empalme 100 pueden proveerse independientemente o en combinación uno con el otro y/o con la coraza 91a, 91b, 91c de la cámara de corte 64, viendo como cada uno es más efectivo bajo condiciones particulares de operación. Con relación a la velocidad de la bomba 16, en particular, tanto el bloque 98 como el empalme 100 proveen lo necesario para una mayor reducción en la perturbación de la presión con velocidades de bomba 16 por encima de 2000 rpm.

En cuanto a la presión requerida para el combustible en el carril común 27, el bloque 98 provee una reducción mayor en la perturbación de la presión a presiones por encima de 600 bar, mientras que el empalme 100 provee una reducción mayor en la perturbación a presiones por debajo de 700 bar. Cualquiera sea el caso, la reducción en la perturbación de la presión efectuada por el bloque 98 y por el empalme 100, es adicional a la efectuada por la coraza 91.

Como se sabe, la válvula solenoide 32 tiene una frecuencia de resonancia, la cual, en el caso anterior, normalmente está en el rango entre 500 y 650 Hz. En ciertas condiciones, cualquier perturbación en la presión puede iniciar oscilaciones forzadas de la válvula solenoide 32, resultando en un enorme incremento en la perturbación, así que los medios para reducir la perturbación de la presión deben seleccionarse con miras a evitar el fenómeno de resonancia.

Durante la operación real del dispositivo regulador de presión, las fuerzas que actúan sobre la bola 44 no son constantes, no solo a causa de los componentes de flujo pulsante causados por la operación intermitente de la bomba 16 y de los inyectores 28, y del control del electroimán 46 por PWM, sino también por otras razones mecánicas, tales como la abertura de la armadura 51, la posición de la bola 44 con respecto al asiento 45, y la fricción entre el vástago 52 y el agujero 53.

Contrario a permanecer en una posición fija, tanto la bola 44 como la armadura 51 del electroimán 46 oscilan en consecuencia o "vibran" alrededor de un punto de equilibrio. En el caso de una amplitud limitada, la vibración ayuda a minimizar la fricción entre el vástago 52 y el agujero 53, de tal manera que la frecuencia de control del electroimán 46 puede ser utilizada para controlar la amplitud de la vibración. Por ejemplo, a velocidades bajas de operación de la bomba 16 y cuando se requiere presión baja en el carril común 27, debe intensificarse la vibración utilizando una frecuencia de control PWM, por ejemplo de alrededor de 400 Hz.

Recíprocamente, en el caso de una gran amplitud, por ejemplo con altas velocidades de operación de la bomba 16 y cuando se requiere una alta presión en el carril común 27, la vibración puede impartir regulación de la presión en el carril común 27. En este caso, el efecto pulsante causado por el control eléctrico del electroimán 46 debe ser minimizado utilizando una frecuencia de pulso de control suficientemente alta, digamos de alrededor de 2000 Hz.

En una modalidad adicional de la invención, para controlar la amplitud de la vibración, los medios para reducir la perturbación de la presión pueden comprender un circuito 103 para variar la frecuencia de las señales de control emitidas por el generador de pulsos 84. Para cuyo propósito, el circuito 103 es preferiblemente controlado automáticamente por medio de la unidad 31 para seleccionar, cada vez, la frecuencia de los pulsos de control generada por medio del generador 84 más apropiado para lograr una reducción máxima de la perturbación de la presión hidráulica en el carril común 27.

Se programa por lo tanto a la unidad 31 para controlar al circuito 103 a una frecuencia seleccionada con base en un estimado de las perturbaciones dependiendo de uno o más parámetros, que pueden comprender la presión hidráulica requerida en el carril común 27, la velocidad de la bomba 16 y el motor de combustión interna, la cantidad de combustible inyectado dentro los cilindros del motor, esto es, la potencia de salida del motor, y la posición del pedal del acelerador.

El circuito 103 puede ser también regulado empíricamente a mano, para prevenir que el generador 84 genere pulsos con una frecuencia sustancialmente igual a la frecuencia de resonancia de la válvula solenoide 32 y del sistema de alimentación 10. En el caso de la válvula solenoide 32 descrita arriba, el circuito 103 es preferiblemente regulado de tal manera que el generador 84 genere pulsos de control con una frecuencia de al menos 1500 Hz.

La gráfica de la Figura 9 muestra la presión en el conducto de descarga 26 como una función de la corriente de regulación suministrada a una válvula solenoide controlada por un lazo abierto convencional en pulsos de frecuencia de 1667 Hz. Las cinco curvas A-E muestran la presión relativa de la bomba 16 operando a velocidades crecientes de izquierda a derecha.

Más específicamente, la curva A se relaciona con una velocidad de bomba 16 de 500 rpm, y su punto más bajo de corriente de excitación cero; y las curvas B, C, D y E se relacionan respectivamente con velocidades de bomba 16 de 1000, 1500, 2000 y 2500 rpm, y los respectivos puntos más bajos de corriente de excitación cero. Como puede observarse, la curva C de 1500 rpm muestra una severa perturbación a presiones por debajo de 600 bar, mientras que las curvas D y E relacionadas con velocidades de 2000 y 2500 rpm muestran una severa perturbación prácticamente a cualquier presión.

La Figura 10 muestra una gráfica de presión versus velocidad de la bomba 16 relativa a la misma válvula solenoide de la Figura 9. Las seis curvas muestran una presión relativa a las corrientes de suministro del electroimán 47 en el rango entre 0,75 y 2 amp, y un incremento de 0,25 amp desde la curva del fondo hacia arriba. Como puede observarse, con la excepción de la curva del fondo relativa a presiones excesivamente bajas, todas las curvas muestran severas perturbaciones de presión a velocidades más altas.

Las Figuras 11 y 12 muestran las mismas gráficas que las Figuras 9 y 10, pero relativas a un dispositivo regulador controlado por pulsos de frecuencia de 833 Hz, y en donde la válvula solenoide 32 está provista con una coraza 91c (Figura 6), y con un conducto de descarga 26 (Figura 1) con una pieza d estrangulamiento 100 con un agujero 101 de 0,65 mm de diámetro. Como se observa en las Figuras 11 y 12, a bajas presiones y bajas velocidades de bomba 16, existe solamente una ligera perturbación en la presión en el carril común 27.

Las Figuras 13 y 14 muestran las mismas gráficas que las Figuras 9 y 10, pero relativas a un dispositivo de regulación controlado por pulsos de frecuencia de 1667 Hz, y en donde la válvula solenoide 32 está provista con una coraza 91c, y un conducto de descarga 26 con una pieza de estrangulamiento con un diámetro de 0,65 mm como en las Figuras 11 y 12, y un conducto de suministro 34 provisto con un elemento de estrangulamiento con un diámetro de 0,5 mm. Como se muestra en las Figuras 13 y 14, la perturbación de presión se elimina prácticamente a todas las presiones del carril común 27 y todas las velocidades de bomba 16.

Comparado con los dispositivos conocidos, las ventajas de los dispositivos de regulación de acuerdo con la invención serán claras a partir de la descripción anterior. En particular, tanto la cámara de corte 64 como el elemento de estrangulamiento 98 del conducto de suministro 34, o de la pieza de estrangulamiento del conducto de descarga 100, proveen lo necesario para reducir la perturbación de la presión de combustible en el carril común 27.

Además, la coraza 91a, 91b, 91c elimina el efecto pistón creado sobre la armadura 51 por la presión en la cámara de corte 64. Y finalmente, seleccionando la frecuencia de los pulsos de control del solenoide 49 de la válvula solenoide 32 se elimina la perturbación de la presión causada tanto por la resonancia de la frecuencia del dispositivo por si mismo, como por las condiciones específicas de operación del motor.

Claramente, pueden hacerse cambios al dispositivo regulador como se describió aquí sin, sin embargo, apartarse del alcance de las Reivindicaciones acompañantes. Por ejemplo, la armadura 51 del electroimán 46 puede ser cilíndrica, opuesta la forma de disco; el volumen de la cámara de corte 64 puede ser incrementado también variando la altura y/o el diámetro de la cavidad 63; y la válvula solenoide 32 puede localizarse sobre el carril común 27, opuesto a la bomba 16.

Claims (16)

1. Un dispositivo para regular la presión de descarga de una bomba, por ejemplo para alimentar a un motor de combustión interna, y que comprende una válvula solenoide (32) que a su vez comprende un conducto de suministro (34) que se comunica con la descarga de dicha bomba (16), un conducto de drenaje (36), un obturador (44) entre dicho conducto de suministro (34) y dicho conducto de drenaje (36), y un electroimán (46) energizado en forma variable para controlar una armadura (51) que controla a dicho obturador (44); el dispositivo comprende medios de reducción (64, 91a, 91b, 91c, 98, 100, 103) para reducir la perturbación en la presión de descarga de dicha bomba (16), que a su vez comprende una cámara de corte (64) para cortar la presión hidráulica entre dicho conducto de suministro (34) y dicho conducto de drenaje (36); dicha cámara (64) siendo de tal volumen para reducir la acción de la variación en dicha presión hidráulica sobre dicha armadura (51), la cual comprende un vástago cilíndrico (52) que tiene una porción (87) alojada en dicha cámara (64); el dispositivo siendo caracterizado porque dicha porción (87) se conecta a dicho vástago (52) por medio de un hombro (88) para ser más pequeño en diámetro que dicho vástago (52) y así incrementar el volumen de dicha cámara (64), y para reducir la acción de la presión hidráulica en dicha cámara (64) sobre dicho vástago (52).

2. Un dispositivo como el reivindicado en la Reivindicación 1, caracterizado porque el diámetro de dicha porción (87) está en el rango entre 1/3 y 2/3 del de aquel de dicho vástago (52).

3. Un dispositivo como el reivindicado en la Reivindicación 1 o la 2, caracterizado porque dichos medios de reducción (64, 91a, 91b, 91c, 98, 100, 103) comprenden también una coraza fija (91a, 91b, 91c) que define dicha cámara (64) y que tiene una abertura (92) en la cual dicha porción (87) se desliza, para eliminar el efecto pistón de la presión hidráulica en dicha cámara (64) sobre dicho vástago (52).

4. Un dispositivo como el reivindicado en la Reivindicación 3, en donde dicho electroimán (46) comprende un núcleo (47) que tiene un solenoide anular (49); dicho vástago (52) deslizándose dentro de un agujero axial (53) en dicho núcleo (47); y dicha cámara (64) estando formada en un cuerpo de válvula (38) adaptada para ser conectada a dicho conducto de descarga (26); caracterizado porque dicha coraza (91a, 91b, 91c) se localiza entre dicho cuerpo de válvula (38) y dicho núcleo (47).

5. Un dispositivo como el reivindicado en la Reivindicación 4, caracterizado porque un elemento de ajuste (67, 96, 91c) se localiza entre dicho cuerpo de válvula (38) y un hombro (57) de dicho núcleo (47), y se selecciona entre una serie de elementos de ajuste (67, 96, 91c) de espesor modular de forma tal para permitir el ajuste modular de la posición de detención de dicha armadura (51) cuando dicho electroimán (46) se energiza.

6. Un dispositivo como el reivindicado en una de las Reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque dicha coraza es en la forma de una copa (91a) insertada dentro de un asiento sobre dicho cuerpo de válvula (38); dicho elemento de ajuste estando definido por una arandela separada (67) de espesor modular.

7. Un dispositivo como el reivindicado en una de las Reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque dicha coraza es en la forma de una copa (91b) insertada dentro de un asiento sobre dicho cuerpo de válvula (38); dicha copa teniendo un reborde espaciador (96) localizado entre dicho cuerpo de válvula (38) y un hombro (95) de dicho núcleo (47); y dicha copa (91b) siendo seleccionada entre una serie de copas (91b) con rebordes (96) de espesor modular.

8. Un dispositivo como el reivindicado en una de las Reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque dicha coraza es en la forma de una arandela plana (91c) localizada entre dicho cuerpo de válvula (38) y un hombro (95) de dicho núcleo (47); y dicha arandela plana (91c) siendo seleccionada entre una serie de arandelas planas (91c) de espesor modular.

9. Un dispositivo como el reivindicado en una de las Reivindicaciones anteriores, en donde dicho conducto de suministro 34 tiene una porción (35) que tiene un diámetro calibrado predeterminado; caracterizado porque dichos medios de reducción (64, 91a, 91b, 91c, 98, 100, 103) comprenden un elemento de estrangulamiento (98) localizado en forma removible dentro de dicho conducto de suministro (34); dicho elemento de estrangulamiento (98) teniendo un agujero calibrado (99) de un diámetro menor que aquel de dicha porción (35) del conducto de suministro (34).

10. Un dispositivo como el reivindicado en la Reivindicación 9, caracterizado porque el diámetro del agujero (99) de dicho elemento de estrangulamiento (98) está en el rango entre 6/10 y 10/10 de aquel de dicha porción (35) del conducto de suministro (34).

11. Un dispositivo como el reivindicado en una de las Reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho electroimán (46) es controlado por medio de una unidad electrónica (31) que comprende un generador (84) para generar pulsos de una predeterminada frecuencia, y un modulador (86) para modular el ciclo nominal de dichos pulsos; y en donde dicha bomba es una bomba de alta presión (16) de un sistema de alimentación de combustible (10) que comprende un conducto de descarga (26) conectado a un distribuidor común (27) para los cilindros del motor.

12. Un dispositivo como el reivindicado en la Reivindicación 11, en donde dicho conducto de suministro (34) se comunica con dicho conducto de descarga (26); caracterizado porque dichos medios de reducción (64, 91a, 91b, 91c, 98, 100, 103) comprenden un elemento de estrangulamiento (100) localizado dentro de dicho conducto de descarga (26); dicha pieza de estrangulamiento (100) teniendo un agujero calibrado (101) menor a 0,7 mm en diámetro.

13. Un dispositivo como el reivindicado en la Reivindicación 12, caracterizado porque el agujero calibrado (101) de dicha pieza de estrangulamiento (100) tiene un diámetro en el rango entre 0,5 y 0,7 mm.

14. Un dispositivo como el reivindicado en una de las Reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque dichos medios de reducción (64, 91a, 91b, 91c, 98, 100, 103) condicionan a dicho generador (84) para generar una frecuencia tal de dichos pulsos como para evitar la frecuencia de resonancia de dicha válvula solenoide (32).

15. Un dispositivo como el reivindicado en la Reivindicación 11, caracterizado porque dicho generador (84) está condicionado de forma tal como para generar pulsos con una frecuencia no menor a 1500 Hz.

16. Un dispositivo como el reivindicado en las Reivindicaciones 13 y 14, caracterizado porque dicho generador (84) es manejado por dicha unidad electrónica (31) por medio de un circuito de selección de frecuencia (103) para seleccionar la frecuencia de dicho generador (84) sobre la base de un estimado de las perturbaciones hidráulicas que dependen al menos de uno de los siguientes parámetros de operación: la presión hidráulica en dicho distribuidor (27); la velocidad de dicha bomba (16) y el motor; y la potencia suministrada por y/o requerida del motor.