ES2266081T3 - Disposicion de valvulas para la regulacion de presion del suministro de combustible en un motor de combustion interna. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de inyección de combustible con una disposición (1) de válvulas para la regulación de presión del suministro de combustible en un motor de combustión interna, con por lo menos un dispositivo de regulación de presión y un dispositivo de cierre accionable mediante un accionamiento (17) electromagnético, estando prevista una carcasa con por lo menos una pieza de empalme de entrada y por lo menos una pieza de empalme de salida unidas entre sí hidráulicamente por medio de un conducto (13) de unión, actuando el accionamiento (17) electromagnético mediante una armadura (21) en un empujador (15) con un elemento (14) de cierre que abre o cierra el conducto (13) de unión, y con por lo menos un elemento (29) de resorte de compresión que actúa de forma directa o indirecta en dirección de cierre en el elemento de cierre, caracterizado porque la carcasa presenta dos piezas (25, 26) de empalme de entrada y dos piezas (27, 28) de empalme de salida, estando la primera pieza (25) de empalme deentrada directamente unida con una bomba (3) de suministro previa para suministrar combustible a través de la primera pieza (27) de empalme de salida a una bomba (4) de alta presión y a una tubería distribuidora (5) de combustible, y reconduciendo la segunda pieza (26) de empalme de entrada combustible de un regulador (6) de presión, dispuesto a continuación de la tubería distribuidora de combustible, a través de la segunda pieza (28) de empalme de salida al depósito (2) de combustible y asumiendo el conducto (13) de unión la función de una tubería (7) de cortocircuito a fin de reconducir combustible a través de la segunda pieza (28) de empalme de salida al depósito (2) de combustible cuando en el elemento (14) de cierre se sobrepasa un nivel de presión especificado.

Description

Disposición de válvulas para la regulación de presión del suministro de combustible en un motor de combustión interna.

La invención se refiere a un dispositivo de inyección de combustible, con una disposición de válvulas para la regulación de la presión del suministro de combustible en una motor de combustión interna conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

Dispositivos de inyección de combustible de este tipo con disposiciones de válvulas se conocen en especial de motores con inyección directa del combustible. Los motores de este tipo requieren presiones de inyección de aproximadamente 10 MPa a 12 MPa. Esta presión se genera mediante bombas de alta presión muy sensibles a la cavitación, es decir, el combustible suministrado debe estar libre de burbujas de vapor. En el servicio normal del motor es suficiente para este fin una presión de entrada de aproximadamente 0,4 MPa para transportar el combustible libre de burbujas de vapor de una bomba de suministro previa a la bomba de alta presión. No obstante, en la fase de arranque del motor es preciso aumentar la presión previa en el sistema de tubería a aproximadamente 0,7 MPa para suprimir una formación de burbujas de vapor y para garantizar la presión de inyección durante el arranque del motor cuando la bomba mecánica de alta presión no funciona. El aumento requerido de la presión a 0,7 MPa se consigue por medio de un dispositivo de cierre accionable de forma electromagnética y un dispositivo de regulación de la presión a 0,4 MPa interpuesto delante o a continuación del mismo. Una regulación de este tipo de la presión mediante una válvula reguladora de la presión se conoce también del documento EP 0 267 162. El exceso de combustible se conduce a continuación de la tubería distribuidora de combustible a través de una tubería de retorno al depósito de combustible. La tubería de retorno está unida a su vez con la tubería de suministro de la bomba de alta presión a través de una tubería de cortocircuito para reconducir también el combustible no requerido al depósito de combustible.

Una disposición de válvulas de este tipo requiere un espacio de montaje relativamente grande y origina también elevados gastos a causa del mayor volumen de trabajos de montaje.

El objetivo de la presente invención consiste por lo tanto en remediar los problemas anteriormente explicados.

Este objetivo se consigue por medio de la parte caracterizadora de la reivindicación 1.

De esta manera se crea una disposición de válvulas que puede fabricarse de forma sencilla y económica y, además, requiere poco espacio de montaje y poco trabajo de montaje. Tanto la regulación de la presión del suministro de combustible como también la posibilidad de cierre se realizan mediante este componente. En una primera forma de realización, la fuerza magnética actúa en la armadura en dirección de cierre del elemento de cierre, actuando además en la armadura en dirección de cierre un resorte de compresión que se apoya en una pieza de carcasa. Esta forma de realización es una variante denominada "abierta sin corriente". Es decir, en estado sin corriente se ajusta mediante el resorte de compresión un nivel de presión bajo de aproximadamente 0,4 MPa. En el estado con corriente, la armadura ejerce una fuerza magnética en el empujador que, junto con el resorte de compresión, da en suma un nivel de presión alto de aproximadamente 0,7 MPa.

En una segunda forma de realización, la fuerza magnética actúa en la armadura en contra de la dirección de cierre del elemento de cierre, actuando un primer resorte de compresión en la armadura en dirección de cierre y actuando un segundo resorte de compresión en el empujador en dirección de cierre y apoyándose ambos resortes de compresión en piezas de carcasa. De esta manera se realiza una variante de la disposición de válvulas "cerrada sin corriente". Las fuerzas elásticas de los dos resortes de compresión se suman en el estado sin corriente a aproximadamente 0,7 MPa. La fuerza magnética actúa en el estado con corriente en contra del primer resorte de compresión, de modo que sólo el segundo resorte de compresión con un nivel de presión de aproximadamente 0,4 MPa actúa en el empujador en dirección de cierre.

La carcasa puede presentar un núcleo de armadura móvil en dirección de cierre en el cual se apoya el resorte de compresión que actúa en la armadura, de modo que el nivel de presión de la armadura puede ajustarse de manera sencilla. Se ha demostrado especialmente ventajoso que el accionamiento electromagnético presente un sistema de imán proporcional, teniendo el núcleo de armadura un contorno exterior elíptico. Por lo tanto, el núcleo de armadura, que retrocede hacia dentro, no es exactamente circular en el punto de contacto donde tiene lugar la transición del flujo magnético, de modo que en un giro en 90º se obtienen un mínimo y un máximo de la fuerza magnética, lo que permite un ajuste de la fuerza.

En el dibujo se representa un ejemplo de realización de la invención que se describe a continuación. En las figuras se muestran:

Fig. 1 Vista esquemática del flujo de combustible en un motor de combustión interna.

Fig. 2 Vista en corte transversal de una disposición de válvulas conocido.

Fig. 3 Vista en corte transversal de la disposición de válvulas conforme a la invención.

En la figura 1 se muestra esquemáticamente el flujo de combustible en un motor de combustión interna no representado, llevándose a cabo una regulación de la presión del suministro de combustible mediante una disposición 1 de válvulas según el estado de la técnica. El combustible se suministra de un depósito 2 de combustible mediante una bomba 3 de suministro previa a una bomba 4 de alta presión que impulsa el combustible con una presión de aproximadamente 10 MPa a 12 MPa a una tubería distribuidora 5 de combustible, reduciendo un regulador 6 de presión, dispuesto a continuación de la tubería distribuidora, el combustible sobrante a una presión hasta 0,4 MPa. Este combustible sobrante se suministra directamente o en combinación con el combustible existente en la tubería 7 de cortocircuito a la disposición 1 de válvulas. En el caso convencional, la disposición 1 de válvulas se compone de una válvula 8 de regulación de la presión y de una válvula 9 de cierre. De la válvula 9 de cierre, el combustible se reconduce al depósito 2 de combustible.

El circuito de combustible representado funciona como se indica a continuación:

La válvula 9 de cierre está cerrada en la fase de arranque del motor, de modo que se pone fuera de funcionamiento la válvula 8 reguladora de presión que se abre a partir de una presión de aproximadamente 0,4 MPa. La bomba 3 de suministro previa impulsa por lo tanto el combustible con una presión de aproximadamente 0,7 MPa, estando en este caso dispuesto un regulador 10 de presión en el depósito de combustible que se abre a una presión superior a 0,7 MPa. De esta manera se suministra en la fase de arranque combustible libre de burbujas de vapor a la bomba 4 de alta presión que realiza presiones de inyección de aproximadamente 10 MPa a 12 MPa y suministra el combustible a la tubería distribuidora 5. Durante la fase de servicio normal, la válvula se abre mediante un accionamiento electromagnético, de modo que ahora se realiza mediante la válvula 8 reguladora de presión una presión de aproximadamente 0,4 MPa en el circuito de combustible. Es posible reconducir el combustible antes de la bomba 4 de alta presión o a continuación de la válvula 6 reguladora de presión a la disposición 1 de válvulas y de allí al depósito 2 de combustible.

En la figura 2 se muestra una disposición 1 de válvulas. Esta disposición 1 de válvulas presenta una pieza 11 de empalme de entrada y una pieza 12 de empalme de salida, unidas entre sí de forma hidráulica a través de un conducto 13 de unión. El conducto de unión se puede abrir o cerrar mediante un elemento 14 de cierre. El elemento 14 de cierre está dispuesto de forma conocida en un empujador 15 controlado por medio de un accionamiento electromagnético 16 y apoyado en un casquillo 20 de guía.

El accionamiento electromagnético 16 se compone de forma conocida de un cuerpo 17 de bobina que actúa junto con un elemento de cierre del circuito electromagnético, estando dispuestos ambos componentes en una carcasa 19 moldeada por inyección. Asimismo, una armadura 21 está apoyada de forma desplazable en dirección longitudinal en otro casquillo 20 de guía. Un resorte 22 de compresión actúa en la armadura 21 en dirección de cierre del elemento 14 de cierre. El resorte 22 de compresión se apoya en un núcleo 23 de armadura dispuesto de forma desplazable en la carcasa 19. De esta manera es posible ajustar mediante el núcleo 23 de armadura desplazable por un lado la fuerza del resorte y por otro lado también la fuerza magnética cuando el núcleo 23 de armadura presenta un contorno exterior elíptico. Por medio del conector 24 se garantiza la alimentación eléctrica del accionamiento electromagnético.

La disposición 1 de válvulas en la figura 2, diseñada de tal manera que está abierta en estado sin corriente, funciona como se indica a continuación:

En la fase de servicio del motor no se suministra corriente al accionamiento electromagnético 16. Por lo tanto, en la armadura 21 no se ejerce una fuerza magnética. La disposición 1 de válvulas se encuentra en el estado "abierto sin corriente". El resorte 22 de compresión tiene un nivel de presión bajo de aproximadamente 0,4 MPa. Cuando en el circuito de combustible se alcanza una presión de sistema superior a 0,4 MPa, el elemento 14 de cierre abre contra el resorte 22 de compresión y es posible reconducir el combustible al depósito 2 de combustible. En el estado con corriente, la armadura 21 presiona con la fuerza magnética y la fuerza del resorte contra el empujador 15. Es posible ajustar la fuerza magnética de tal manera que se alcance un nivel de presión de aproximadamente 0,7 MPa. La disposición 1 de válvulas se abre sólo a un nivel de presión en el circuito de combustible superior a 0,7 MPa. El ajuste de la fuerza magnética se lleva a cabo mediante giro del núcleo 23 de la armadura, tal como se ha descrito anteriormente.

En la figura 3 se muestra una vista en sección transversal a través de una forma de realización conforme a la invención de la disposición 1 de válvulas. Las mismas piezas con las mismas funciones han recibido el mismo símbolo de referencia. Esta disposición 1 de válvulas presenta dos piezas 25 y 26 de empalme de entrada, así como dos piezas 27 y 28 de empalme de salida. La disposición 1 de válvulas está unida directamente con la bomba 3 de suministro previa a través de la pieza 25 de empalme de entrada, y a través de la pieza 27 de empalme de salida el combustible se conduce a la bomba 4 de alta presión. La segunda pieza 26 de empalme de entrada está unida con el regulador 6 de presión y reconduce el combustible sobrante a través de la pieza 28 de empalme de salida al depósito 2 de combustible. El conducto 13 de unión asume en el presente caso al mismo tiempo la función de la tubería 7 de cortocircuito representada en la figura 1.

A diferencia de la disposición 1 de válvulas según la figura 2, la disposición 1 de válvulas conforme a la figura 3 está conectado de modo "cerrado sin corriente". Es decir, en el estado sin corriente se alcanza el nivel máximo de presión de aproximadamente 0,7 MPa por la fuerza de cierre que actúa en el elemento 14 de cierre. La presente disposición 1 de válvulas comprende para este fin un primer resorte 29 de compresión que actúa en dirección de cierre en la armadura 21 y un segundo resorte 30 de compresión que actúa en dirección de cierre en el empujador 15. Ambos resortes 29 y 30 de compresión se apoyan en piezas de carcasa y sus efectos se suman alcanzando una fuerza de resorte máxima que corresponde a un nivel de presión de aproximadamente 0,7 MPa. En la fase de arranque, esta disposición 1 de válvulas está conectado por lo tanto sin corriente, de modo que el combustible se suministra con una presión de 0,7 MPa a la bomba 4 de alta presión. El elemento 14 de cierre abre cuando se supera el nivel de presión de 0,7 MPa y desbloquea la tubería 7 de cortocircuito a través del conducto 13 de unión, de modo que es posible reconducir el combustible al depósito 2 de combustible. En la fase de servicio del motor de combustión interna se aplica corriente en la disposición 1 de válvulas y la fuerza magnética mueve la armadura 21 contra el resorte 29 de compresión, de modo que sólo el resorte 30 de compresión actúa con un nivel de presión de 0,4 MPa en el empujador 15, por lo que la válvula se abre a un nivel de presión superior a 0,4 MPa y es posible reconducir el combustible a través de la pieza 28 de empalme al depósito 2 de combustible.

Claims (5)

1. Dispositivo de inyección de combustible con una disposición (1) de válvulas para la regulación de presión del suministro de combustible en un motor de combustión interna, con por lo menos un dispositivo de regulación de presión y un dispositivo de cierre accionable mediante un accionamiento (17) electromagnético, estando prevista una carcasa con por lo menos una pieza de empalme de entrada y por lo menos una pieza de empalme de salida unidas entre sí hidráulicamente por medio de un conducto (13) de unión, actuando el accionamiento (17) electromagnético mediante una armadura (21) en un empujador (15) con un elemento (14) de cierre que abre o cierra el conducto (13) de unión, y con por lo menos un elemento (29) de resorte de compresión que actúa de forma directa o indirecta en dirección de cierre en el elemento de cierre, caracterizado porque la carcasa presenta dos piezas (25, 26) de empalme de entrada y dos piezas (27, 28) de empalme de salida, estando la primera pieza (25) de empalme de entrada directamente unida con una bomba (3) de suministro previa para suministrar combustible a través de la primera pieza (27) de empalme de salida a una bomba (4) de alta presión y a una tubería distribuidora (5) de combustible, y reconduciendo la segunda pieza (26) de empalme de entrada combustible de un regulador (6) de presión, dispuesto a continuación de la tubería distribuidora de combustible, a través de la segunda pieza (28) de empalme de salida al depósito (2) de combustible y asumiendo el conducto (13) de unión la función de una tubería (7) de cortocircuito a fin de reconducir combustible a través de la segunda pieza (28) de empalme de salida al depósito (2) de combustible cuando en el elemento (14) de cierre se sobrepasa un nivel de presión especificado.

2. Dispositivo de inyección de combustible de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la fuerza magnética actúa en la armadura en dirección de cierre del elemento de cierre, actuando además en la armadura en dirección de cierre un resorte de compresión que se apoya en una pieza de carcasa.

3. Dispositivo de inyección de combustible de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la fuerza magnética actúa en la armadura en contra de la dirección de cierre del elemento de cierre, actuando en la armadura un primer resorte de compresión en dirección de cierre y actuando en el empujador un segundo resorte de compresión en dirección de cierre, apoyándose ambos resortes de compresión en piezas de carcasa.

4. Dispositivo de inyección de combustible de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 ó 3 caracterizado porque la carcasa presenta un núcleo de armadura móvil en dirección de cierre en el cual se apoya el resorte de compresión que actúa en la armadura.

5. Dispositivo de inyección de combustible de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizado porque el accionamiento electromagnético presenta un sistema de imán proporcional, teniendo el núcleo de armadura un contorno exterior elíptico.