ES2248005T3 - Valvula electromagnetica de dosificado para un inyector de combustible. - Google Patents

Abstract

Una válvula dosificadora electromagnética para un inyector de combustible, incluyendo un obturador (56) para un conducto de descarga (54) de una cámara de control (49), un electroimán (26) para activar una armadura (27) para controlar dicho obturador (56) mediante un elemento intermedio (58), un primer muelle (66) que actúa en dicho elemento intermedio (58) para mantener dicho obturador (56) en la posición cerrada, desconectándose dicha armadura (27) de dicho elemento intermedio (58) y siendo empujada contra el elemento intermedio por un segundo muelle (84), y una placa (74) independiente de dicho obturador (56) para detener el movimiento de dicha armadura (27) producido por dicho primer muelle (66) para reducir el sobrerrecorrido de dicha armadura (27) con respecto al recorrido de dicho elemento intermedio (58) cuando la válvula está siendo cerrada; caracterizada porque dicha placa (74) se bloquea transversalmente con respecto a dicho elemento intermedio (58) por un elemento de fijación (25) de dicho electroimán (26), manteniéndose dicha placa (74) descansando en la dirección axial elásticamente contra un tope fijo (44) por dicho segundo muelle (84).

Description

Válvula electromagnética de dosificado para un inyector de combustible.

La presente invención se refiere a una válvula dosificadora electromagnética para un inyector de combustible, en particular para motores de combustión interna.

Las válvulas dosificadoras de inyector de combustible incluyen normalmente una cámara de control que tiene un conducto de descarga cerrado por un obturador con la ayuda de un muelle principal; y el obturador se abre energizando un electroimán para vencer la acción del muelle.

Para reducir el rebote de la masa detenida cuando se cierra la válvula, se ha propuesto desconectar la armadura del vástago y proporcionar un segundo muelle por el que la armadura es empujada contra el vástago.

En una válvula dosificadora conocida en la que el vástago se guía por un manguito fijo, la armadura debe poner realizar un sobrerrecorrido bastante amplio con respecto al vástago para poder montar la armadura en el vástago una vez que el vástago se introduce dentro del manguito fijo.

Para reducir el intervalo de tiempo entre dos operaciones consecutivas de la armadura -necesario, por ejemplo, en motores de inyección múltiple, es decir con sistemas de inyección capaces de múltiples inyecciones en cada cilindro en cada ciclo de combustión- se ha propuesto minimizar el sobrerrecorrido de la armadura con respecto al vástago montando un casquillo en forma de C en el vástago después de conectarlo a la armadura.

El casquillo tiene el inconveniente de no que se bloquea positivamente en su asiento y por lo tanto se desasienta. Además, al no estar fijado axialmente, el casquillo tiende, en la práctica, a oscilar conjuntamente, y por ello a prolongar la oscilación de la armadura.

Por el documento DE 197 08 104 A se conoce una válvula dosificadora de inyector de combustible, donde la armadura se desconecta de un elemento intermedio enganchando el obturador, deteniéndose la armadura por una placa, que normalmente se bloquea transversalmente con respecto al cuerpo de inyector, y también está fijada rígidamente al mismo cuerpo de inyector.

Un objeto de la invención es proporcionar una válvula dosificadora del tipo anterior, que es altamente sencilla y fiable, permite eliminar los inconvenientes antes indicados asociados típicamente con las válvulas conocidas y realiza una detención rápida de la armadura en la posición abierta de la válvula.

Según la presente invención, se facilita una válvula dosificadora electromagnética para un inyector de combustible, incluyendo un obturador para un conducto de descarga de una cámara de control, un electroimán para activar una armadura para controlar dicho obturador mediante un elemento intermedio, un primer muelle que actúa en dicho elemento intermedio para mantener dicho obturador en la posición cerrada, desconectándose dicha armadura de dicho elemento intermedio y siendo empujada contra el elemento intermedio por un segundo muelle, y una placa independiente de dicho obturador para detener el movimiento de dicha armadura producido por dicho primer muelle para reducir el sobrerrecorrido de dicha armadura con respecto al recorrido de dicho elemento intermedio cuando la válvula está siendo cerrada; caracterizada porque dicha placa se bloquea transversalmente con respecto a dicho elemento intermedio por un elemento de fijación de dicho electroimán, manteniéndose dicha placa descansando en la dirección axial elásticamente contra un tope fijo por dicho segundo muelle.

Más específicamente, la placa se bloquea transversalmente por un elemento de fijación del electroimán, y se mantiene descansando elásticamente contra un tope fijo por dicho segundo muelle.

Una realización no limitadora preferida de la invención se describirá a modo de ejemplo con referencia a los dibujos anexos, en los que:

La figura 1 muestra una vista lateral parcialmente cortada de un inyector de combustible comercial que incorpora una válvula dosificadora según la invención.

La figura 2 muestra una sección media parcial en mayor escala del inyector comercial de la figura 1.

La figura 3a muestra una porción en mayor escala de la sección de la figura 2 incluyendo la válvula dosificadora según la invención.

La figura 3b muestra un detalle en escala mucho mayor de la figura 3a.

La figura 4 muestra una sección a lo largo de la línea IV-IV de la figura 3a.

La figura 5 muestra una vista en planta en mayor escala de un detalle en la figura 4.

El número 5 en la figura 1 indica en conjunto un inyector de combustible, por ejemplo para un motor diesel de combustión interna. El inyector 5 incluye un cuerpo hueco 6 conectado a una boquilla 7 que termina con un número de agujeros 8, típicamente cuatro u ocho. Una varilla de control 9 desliza dentro de cuerpo 6 y engancha un apéndice 11 de un pasador 12 para cerrar agujeros de inyección 8. El pasador 12 también incluye un aro 13 normalmente empujado por un muelle 14 que contribuye a mantener cerrados los agujeros de inyección 8.

El cuerpo hueco 6 también incluye un apéndice 16 en el que se introduce un adaptador de entrada 17 conectado al conducto usual de suministro de combustible a presión. El apéndice 16 incluye un agujero 18 (véase también la figura 2) que comunica mediante conductos 19 y 21 con una cámara de inyección 22 de la boquilla 7; y el pasador 12 tiene un saliente 23 en el que actúa el combustible presurizado en la cámara 22.

El inyector 5 también incluye una válvula dosificadora indicada en conjunto con 24 y que incluye a su vez un manguito 25 que soporta un electroimán 26 que controla una armadura 27 (figura 2).

El manguito 25 está fijado al cuerpo 6 por una tuerca anular roscada 28, que engancha una rosca externa en el cuerpo 6 mediante la interposición de una arandela calibrada 29.

El electroimán 26 tiene un núcleo magnético anular 30 que define un agujero central 31; un asiento anular 32 de núcleo 30 aloja la bobina eléctrica usual 33 para activar el electroimán 26; y el agujero central 31 del núcleo 30 es coaxial con un conducto de descarga 34 soportado por un cuerpo cilíndrico 35 y conectado por un conducto al depósito de combustible.

El núcleo 30 se fija al cuerpo 6, junto con el cuerpo cilíndrico 35, plegando un borde 36 del manguito de soporte 25 de manera que el núcleo 30 enganche un saliente 37 del manguito 25; y una base 38 de material aislante que soporta los pasadores habituales 39 de la bobina 33 se moldea de manera conocida en el manguito 25.

La válvula dosificadora 24 también incluye un cuerpo 41 que tiene una pestaña 42, que se mantiene normalmente descansando en un saliente 43 del cuerpo de inyector 6 por una tuerca anular roscada externamente 44 enroscada a una rosca interna del cuerpo 6 como se explica con más detalle más adelante.

La armadura 27 incluye sustancialmente un disco 46 alojado dentro de una cámara de descarga 47 de la válvula dosificadora 24 definida por una superficie cilíndrica 45 del manguito 25. El disco 46 tiene tres sectores separados por tres agujeros 48 a través de los que la cámara de descarga 47 comunica con el agujero central 31 del núcleo 30. El cuerpo 41 de la válvula 24 también incluye una cámara axial de control 49 que comunica con un agujero 51 en el que una porción 52 de la varilla 9 desliza de manera estanca a los fluidos; un conducto de entrada calibrado 53 que comunica con el agujero 18 del apéndice 16; y un conducto de descarga 54 que comunica con la cámara de descarga 47.

La porción 52 de la varilla 9 tiene una superficie de extremo 55 en la que actúa el combustible presurizado en la cámara de control 49; la superficie 55 y la superficie inferior del agujero 51 se forman de manera que el conducto de entrada 53 comunique en todo momento con la cámara de control 49; y al ser el área de la superficie 55 de la varilla 9 mayor que la del saliente 23 (véase también la figura 1), la presión del combustible, asistida por el muelle 14, mantiene normalmente la varilla 9 colocada de manera que cierre los agujeros de inyección 8 de la boquilla 7.

El conducto de descarga 54 de la cámara de control 49 se mantiene normalmente cerrado por un obturador en forma de una bola 56, que descansa en un plano de contacto de una superficie cónica 60 en la que termina un conducto 54. La bola 56 se engancha por una placa de guía 57 en la que actúa un elemento intermedio definido por un vástago cilíndrico 58.

El disco 46 de la armadura 27 es integral con un manguito 59 que desliza axialmente en el vástago 58 y que tiene una superficie de extremo 65. El vástago 58 tiene una ranura 61 que aloja un aro en forma de C 62 que coopera con un saliente 63 del disco 46, que, sin embargo, se puede desenganchar del aro 62 de manera que el disco 46 de la armadura 27 se separe del vástago 58. El vástago 58 se extiende una longitud dada dentro del agujero 31 y termina con una porción de diámetro pequeño 64 para soportar y fijar un primer muelle de compresión 66 alojado dentro del agujero 31.

El vástago 58 desliza dentro de un manguito de guía 67, que es integral con una pestaña 68 que tiene agujeros axiales 69 para conectar una cámara 70, situada entre la pestaña 68 y la superficie cónica 60, a la cámara de descarga 47. En la parte inferior, el vástago 58 tiene una pestaña integral 71 alojada dentro de la cámara 70 y que se detiene contra la superficie inferior de la pestaña fija 68.

La pestaña 68 es empujada por una tuerca anular 44 contra la pestaña 42 del cuerpo 41 de la válvula 24, de manera que el manguito 67 se fije; una arandela calibrada 72 está interpuesta entre la pestaña 68 y la pestaña 42 para definir el recorrido deseado del vástago 58; y el muelle 66 está precomprimido para mover el vástago 58 y la armadura 27 rápidamente hacia el cuerpo 41 cuando se energiza el electroimán 26, y para mantener el obturador 56, por medio de la placa 57, en la posición cerrada cerrando el conducto 54.

En el inyector comercial representado en la figura 2, un segundo muelle de compresión 73 está situado entre el disco 46 de la armadura 27 y la pestaña 68 del manguito de guía 67, y actúa en el disco 46 para mantenerse normalmente colocado, descansando el saliente 63 contra el aro 62 en el vástago 58. Sin embargo, la acción del muelle 66 es mayor que la del muelle 73. El manguito 59 del disco 46 se debe separar una distancia dada D del manguito de guía 67 (véase también la figura 3b) para permitir la introducción del anillo 62 dentro de la ranura 61 después de montar el vástago 58 dentro del manguito de guía 67, fijar la pestaña 68 por medio de la tuerca anular 44, y montar el muelle 73 en el manguito 67 y el manguito 59 en el vástago 58.

En el inyector comercial descrito hasta ahora, cuando el muelle 66 activa el vástago 58 para hacer volver la bola 56 a la posición cerrada, la bola 56 es detenida junto con el vástago 58 por la superficie cónica 60 del cuerpo de válvula 41. Por medio del aro en forma de C 62, el vástago 58 toma la armadura 27, que tiende a seguir moviéndose hacia abajo por la fuerza de inercia y a realizar un sobrerrecorrido dentro de la distancia D. La armadura 27 es llevada posteriormente por el muelle 73 de nuevo a la posición con el saliente 63 descansando contra el aro 62, y finalmente es detenida después de una cierta cantidad de oscilación relativamente severa, relativamente prolongada, durante la que es incapaz de responder a la excitación siguiente del electroimán 26.

Las piezas componentes del inyector de la figura 3a indicadas usando los mismos números de referencia que en la figura 2 son estructuralmente y funcionalmente las mismas que las antes descritas y por lo tanto no precisan explicación adicional. Según la invención, para reducir el sobrerrecorrido de la armadura 27 y detenerla rápidamente en la posición cerrada de la válvula de cierre 24, se ha dispuesto un elemento de tope definido por una placa 74 de grosor calibrado S entre una superficie de extremo 75 de la tuerca anular 44 y la superficie de extremo 65 del manguito 59 de la armadura 27. La placa 74 se hace de material sumamente duro no magnético, y puede ser de cualquier material metálico, por ejemplo acero de cementación.

La placa 74 está configurada de manera que incluya un primer sector 76 (figuras 4 y 5) de más de 180º y sustancialmente del mismo diámetro que la superficie cilíndrica 45 del manguito 25, de modo que dicha chapa 74 sea bloqueada por el manguito 25. El sector 76 es simétrico con respecto a un eje 77, y la placa 74 tiene un agujero 78 incluyendo una primera porción sustancialmente semicircular 79, que es concéntrica con el sector 76, también es simétrica con respecto al eje 77, y es enganchada por el vástago 58.

El grosor S de la placa 74 (figura 3b) es calibrado exactamente para formar con la superficie 65 del manguito 59 un espacio axial libre predeterminado P, que es mucho más pequeño que la distancia D, es sumamente pequeño y corresponde al sobrerrecorrido deseado de la armadura 27, y puede ser preferiblemente inferior a 20 micras.

El agujero 78 también incluye una segunda porción en forma de sector 81, que también es simétrica con respecto al eje 77, es de un diámetro mayor que el diámetro externo del manguito 59, es excéntrica con respecto a la porción 79 la excentricidad E, y está conectada a la porción 79 por dos porciones paralelas 82. Preferiblemente, el diámetro de la porción 81 es el doble de la excentricidad E.

La placa 74 también incluye un segundo sector 83 concéntrico con la porción 81 del agujero 78, y cuyo borde está conectado al borde de sector 76. Un muelle de compresión 84 (figura 3a) está situado entre la placa 74 y el disco 46 para efectuar la misma función en el disco 46 que el muelle 73 del inyector comercial en la figura 2. Las vueltas de muelle 84 son de mayor diámetro que la porción 81 del agujero 78 para evitar que el muelle 84 resbale a través del agujero 78. En el uso real, el muelle 84 mantiene la placa 74 descansando elásticamente en la superficie 75 de la tuerca anular 44, y evita que la placa 74 oscile axialmente cuando se detenga el manguito 59 de la armadura 27.

Para montar la válvula 24, se introduce el cuerpo de válvula 41 dentro del cuerpo 6; la arandela calibrada 72 se coloca en la pestaña 42, y la bola 56 con la placa 57 en la superficie cónica 60; el manguito 67 se introduce dentro de la tuerca anular 44, y el vástago 58 dentro de manguito 67; la tuerca anular 44 se enrosca en la rosca interna en el cuerpo 6 para fijar el manguito 67; la placa 74 se coloca en la tuerca anular 44, y el muelle 84 en la placa 74; y, finalmente, se monta el manguito 59 de la armadura 27 sobre el vástago 58.

Para introducir el aro en forma de C 62 dentro de la ranura 61 en el vástago 58, se desplaza la placa 74 transversalmente con respecto al vástago 58 y paralela al eje 77 de modo que dicha porción 81 del agujero 78 sea coaxial con el vástago 58, representado por la línea de trazos en la figura 4. Después, en contraposición al muelle 84 (véase también la figura 3a), el disco 46 de la armadura 27 es empujado toda la distancia D hacia el manguito 67 y por la ranura 61 en el vástago 58.

Posteriormente se introduce el aro 62 dentro de la ranura 61 y se libera el disco 46; el muelle 84 pone el disco en reposo en el aro 62; y la placa 74 se desplaza a lo largo del eje 77 de manera que dicha porción 79 del agujero 78 enganche el vástago 58. Este montaje forma la parte móvil del electroimán 26 y se verifica antes de montar el resto del inyector.

Aparte, se monta el núcleo 30 del electroimán 26, junto con el cuerpo 35 del conducto de descarga 34, dentro del manguito de soporte 25 plegando el borde 36, y esta parte fija del electroimán 26 también se comprueba por separado. Se introduce una arandela 29 dentro del cuerpo 6; se introduce el manguito de soporte 25, junto con la parte fija del electroimán 26, dentro del cuerpo 6, de manera que la superficie interior 45 del manguito 25 bloquee ahora la placa 74 transversalmente; y, finalmente, se fija el manguito 25 al cuerpo 6 por medio de la tuerca anular 28.

El inyector 5 descrito opera como sigue.

Cuando se energiza la bobina 33 (figura 3a), el núcleo 30 atrae la armadura 27, que, por medio del saliente 63 y el aro 62, arrastra el vástago 58 positivamente junto con él en contraposición al muelle 66. Por lo tanto, la presión del combustible en la cámara 49 abre el obturador 56, de manera que el combustible en la cámara 49 se descargue a la cámara de descarga 47 y a lo largo del conducto 34 de nuevo al depósito. A su vez, la presión del combustible en la cámara 22 (véase también la figura 1) supera la presión residual en la superficie de extremo 55 de la varilla 9 y eleva el pasador 12, de manera que se inyecte combustible a la cámara 22 a través de los agujeros de inyección 8.

Cuando se desactiva la bobina 33, el muelle 66 baja el vástago 58, que, por medio del aro 62, toma la armadura 27 con él. La energía cinética del vástago 58 es disipada parcialmente por la turbulencia generada por la pestaña 71 en el combustible en la cámara 70, suavizando así el impacto del vástago 58, la placa 57 y la bola 56. La bola 56 cierra así el conducto de descarga 54, y el combustible presurizado restablece la presión dentro de la cámara de control 49 de manera que el pasador 12 cierre los agujeros de inyección 8.

Cuando se detiene el vástago 58, la armadura 27 continúa moviéndose por la fuerza de inercia en contraposición al muelle 84, y realiza un sobrerrecorrido con respecto al recorrido de vástago 58 para cerrar el obturador 56. La superficie 65 del manguito 59 se detiene en la placa 74 y rebota y oscila como resultado del muelle 84, pero el movimiento de la armadura 27 se limita al espacio libre pequeño P entre la placa 74 y la superficie 65 del manguito 59.

Además, al mantenerse descansando en la tuerca anular 44 en todo momento por el muelle 84, la placa 74 no acompaña ni amplifica de ninguna forma la oscilación de la armadura 27, de manera que la energía cinética de la armadura 27 se reduce mucho, se amortigua rápidamente el rebote en ambas direcciones, y el intervalo entre la bobina desenergizante 33 y la operación siguiente de inyección de combustible de la armadura 27 también se reduce en gran medida.

Las ventajas, en comparación con la tecnología conocida, de la válvula dosificadora 24 según la invención serán claras por la descripción anterior. Es decir, la placa 74 detiene la armadura 27 rápidamente en el aro 62 para reducir el intervalo entre dos operaciones consecutivas de la armadura 27 y permitir así múltiples inyecciones consecutivas rápidas en cada cilindro del motor en el mismo ciclo de combustión.

Además, la placa 74 asienta firmemente por lo que está bloqueada transversalmente en todo momento por la superficie interior 45 del manguito 25, y, en la práctica, no acompaña la oscilación de la armadura 27 manteniéndose descansando en todo momento en un tope fijo definido por la tuerca anular 44.

Es claro que se puede hacer cambios en la válvula dosificadora descrita en la presente memoria sin apartarse, sin embargo, del alcance de las reivindicaciones acompañantes. Por ejemplo, la placa 74 y el agujero 78 se pueden formar de forma diferente a las descritas; el muelle 84 puede ser sustituido por un resorte de láminas o por una o varias arandelas Belleville; y el manguito 25 se puede diseñar para enroscarlo directamente sobre una rosca externa correspondiente en el cuerpo 6.

Claims (7)

1. Una válvula dosificadora electromagnética para un inyector de combustible, incluyendo un obturador (56) para un conducto de descarga (54) de una cámara de control (49), un electroimán (26) para activar una armadura (27) para controlar dicho obturador (56) mediante un elemento intermedio (58), un primer muelle (66) que actúa en dicho elemento intermedio (58) para mantener dicho obturador (56) en la posición cerrada, desconectándose dicha armadura (27) de dicho elemento intermedio (58) y siendo empujada contra el elemento intermedio por un segundo muelle (84), y una placa (74) independiente de dicho obturador (56) para detener el movimiento de dicha armadura (27) producido por dicho primer muelle (66) para reducir el sobrerrecorrido de dicha armadura (27) con respecto al recorrido de dicho elemento intermedio (58) cuando la válvula está siendo cerrada; caracterizada porque dicha placa (74) se bloquea transversalmente con respecto a dicho elemento intermedio (58) por un elemento de fijación (25) de dicho electroimán (26), manteniéndose dicha placa (74) descansando en la dirección axial elásticamente contra un tope fijo (44) por dicho segundo muelle (84).

2. Una válvula según se reivindica en la reivindicación 1, donde dicha armadura (27) incluye un disco (46) integral con un manguito (59), y dicho elemento intermedio tiene forma de un vástago (58) coaxial con dicho disco (46), deslizando dicho manguito (59) en dicho vástago (58); caracterizada porque dicha placa (74) engancha dicho vástago (58) y es de grosor calibrado (S); estando conformada dicha placa (74) de manera que incluya un sector de más de 180º, de manera que se bloquee por una superficie cilíndrica interna (45) de dicho elemento de fijación (25).

3. Una válvula según se reivindica en la reivindicación 2, donde dicho vástago (58) es guiado por un manguito (67) fijado por una tuerca anular (44) dentro de una cámara de descarga (47); caracterizada porque dicho tope fijo se forma por dicha tuerca anular (44), empujando dicho segundo muelle (84) dicha placa (74) para que descanse en dicha tuerca anular (44).

4. Una válvula según se reivindica en la reivindicación 2 o 3, caracterizada porque dicha placa (74) tiene un agujero (78) incluyendo una primera porción semicircular (79) enganchada por dicho vástago (58), y una segunda porción en forma de sector (81) excéntrica con respecto a dicha primera porción para permitir el montaje de dicho disco (46) sobre dicho vástago (58).

5. Una válvula según se reivindica en la reivindicación 4, donde dicho vástago (58) se monta en dicho manguito (59) por un desplazamiento axial de una distancia dada (D) en contraposición a dicho segundo muelle (84); caracterizada porque dicha placa (74) detiene normalmente dicho manguito (59) después de un recorrido predeterminado (P) mucho menor que dicha distancia (D); siendo el diámetro de dicha segunda porción (81) mayor que el diámetro externo de dicho manguito (59), pudiendo alinearse temporalmente dicha segunda porción (81) con dicho vástago (58) para permitir dicho desplazamiento axial de la distancia (D) también a dicho manguito (59).

6. Una válvula según se reivindica en la reivindicación 5, caracterizada porque dicha placa (74) está situada entre una superficie de extremo (75) de dicha tuerca anular (44) y una superficie de extremo (65) del manguito (59) de dicha armadura (27); siendo tal dicho grosor (S) que dicho recorrido predeterminado (P) sea inferior a 20 micras.

7. Una válvula como se reivindica en una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizada porque las vueltas de dicho segundo muelle (84) son de mayor diámetro que dicha segunda porción (81).