ES2268721T3 - Una valvula dosificadora electromagnetica para un inyector de carburante. - Google Patents

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Abstract

LA VALVULA DOSIFICADORA (24) TIENE UN ELEMENTO DE CIERRE (44) DE UN CONDUCTO DE DESCARGA (43), Y UN ELECTROIMAN (26) PARA CONTROLAR UN NUCLEO (27) DESCONECTADO DEL VASTAGO RESPECTIVO (47) Y DESLIZABLE A LO LARGO DEL VASTAGO (47) POR MEDIO DE UN MANGUITO (48). EL VASTAGO (47) ESTA GUIADO POR UN MANGUITO FIJO (53) Y ES EMPUJADO POR UN PRIMER MUELLE (52) PARA RETENER EL ELEMENTO DE CIERRE (44) EN LA POSICION CERRADA Y UN SEGUNDO MUELLE (61) MANTIENE UN ESCALON (50) DEL NUCLEO (27) APOYADO AXIALMENTE CONTRA UN ANILLO EN FORMA DE C (49) MONTADO EN EL VASTAGO (47). PARA REDUCIR LA SOBRECARRERA DEL NUCLEO (27) CON RESPECTO A LA CARRERA DEL VASTAGO (47) A FIN DE LLEVAR EL ELEMENTO DE CIERRE (44) A LA POSICION CERRADA Y PARA AMORTIGUAR LA OSCILACION DEL NUCLEO (27), ENTRE LOS DOS MANGUITOS (48, 53) SE HA PREVISTO UN CASQUILLO (62) DE ESPESOR CALIBRADO (S), QUE SE DESLIZA A LO LARGO DEL VASTAGO (47) Y ESTA CONCEBIDO DE MANERA QUE FORME UNA PEQUEÑA HOLGURA AXIAL (P) CON LOS MANGUITOS (48, 53).

Description

Una válvula dosificadora electromagnética para un inyector de carburante.
La presente invención se refiere a una válvula dosificadora electromagnética perfeccionada para un inyector de carburante, en particular para motores de combustión interna.
Las válvulas dosificadores de inyectores de carburante incluyen normalmente una cámara de control con un conducto de descarga, que es cerrado normalmente por un obturador por medio de un muelle principal, y que se abre energizando un electroimán para mover el inducido de manera que supere la fuerza ejercida por el muelle. En válvulas conocidas, el inducido está conectado normalmente de forma rígida a un vástago que desliza dentro de una guía fija.
Al cerrar el conducto de descarga, la energía cinética del inducido y el vástago se disipa en el impacto del obturador contra la válvula; y al abrir el conducto de descarga, la energía cinética de la carrera de retorno del inducido y el vástago se disipa en el impacto del vástago contra un tope.
Tal impacto genera fuerza considerable proporcional a la masa y velocidad del inducido y vástago e inversamente proporcional a la duración de impacto, que es muy corta; y teniendo en cuenta la dureza del vástago, la bola y el cuerpo de la válvula, da lugar a un rebote considerable, tanto al abrir como al cerrar la válvula, de modo que el movimiento del inducido no proporciona una operación estable del inyector.
Una propuesta para reducir el rebote de la masa detenida tanto en la carrera de apertura como en la de cierre es desconectar el inducido del vástago, y disponer un segundo muelle más débil que el muelle principal y para empujar el inducido contra un elemento del vástago. En otra válvula conocida, el vástago está provisto de una pestaña alojada dentro de una cámara en la que circula carburante, y en la que el movimiento de la pestaña crea una cierta cantidad de turbulencia para reducir más el rebote.
Sin embargo, tales válvulas conocidas, presentan el inconveniente de no dejar un pequeño intervalo entre dos movimientos consecutivos del inducido, como requieren, por ejemplo, los motores de inyección de alta velocidad. En particular, tales válvulas son inadecuadas para motores que requieren una preinyección de carburante poco antes de la inyección principal. En ese caso, de hecho, el sobrerrecorrido del inducido con respecto al recorrido del vástago evita que el inducido vuelva a la posición inactiva antes de la inyección principal.
Para superar el inconveniente antes indicado. Una válvula para un inyector de carburante descrito en el documento EP 404.336 incluye un obturador para un conducto de descarga de una cámara de control; un electroimán para activar un inducido para controlar el obturador mediante un elemento intermedio; y un primer muelle que actúa en el elemento intermedio para mantener el obturador en una posición cerrada. El inducido es desconectado del elemento intermedio, es guiado por el elemento intermedio, y se mantiene en una posición inactiva descansando contra el elemento intermedio por un segundo muelle. Se han previsto medios de tope para detener el movimiento del inducido producido por el primer muelle. Los medios de tope son independientes del obturador, y están dispuestos en el lado contrario del elemento intermedio con el fin de reducir el sobrerrecorrido del inducido con respecto al recorrido del elemento intermedio, permitir el retorno rápido del inducido a dicha posición inactiva, y amortiguar el rebote del inducido producido por el primer muelle y el segundo muelle.
Tal solución tiene que fijar un elemento de tope elástico en un extremo de un tornillo de ajuste o en la porción inferior de una cubierta de inyector y exige que se una un elemento elástico a acero y una disposición complicada del inyector.
Un objeto de la presente invención es proporcionar una válvula dosificadora sencilla, fiable, del tipo anterior, diseñada para superar dichos inconvenientes típicamente asociados con las válvulas conocidas, y asegurar un retorno/detención rápidos del inducido en la posición inactiva/de parada.
Según la presente invención, se ha previsto una válvula dosificadora electromagnética para un inyector de carburante, incluyendo un obturador para un conducto de descarga de una cámara de control; un electroimán para activar un inducido para controlar dicho obturador mediante un elemento intermedio; y un primer muelle que actúa en dicho elemento intermedio para mantener dicho obturador en una posición cerrada; estando desconectado dicho inducido de dicho elemento intermedio y guiado por dicho elemento intermedio, y manteniéndose en una posición inactiva descansando contra el elemento intermedio por un segundo muelle; habiéndose previsto medios de tope para detener el movimiento de dicho inducido producido por dicho primer muelle; siendo independientes dichos medios de tope de dicho obturador, y estando dispuestos para reducir el sobrerrecorrido de dicho inducido con respecto al recorrido de dicho elemento intermedio, permitir retorno rápido de dicho inducido a dicha posición inactiva, y amortiguar el rebote de dicho inducido producido por dicho primer muelle y dicho segundo muelle; caracterizada porque dichos medios de tope incluyen al menos un elemento guiado por dicho elemento intermedio y que puede moverse libremente entre dicho inducido y un tope fijo.
Una realización preferida no limitativa de la presente invención se describirá a modo de ejemplo con referencia a los dibujos acompañantes, en los que:
La figura 1 representa una vista lateral en sección parcial de un inyector de carburante que incluye una válvula dosificadora según la presente invención.
La figura 2 representa una sección media en mayor escale de la válvula dosificadora del inyector de la figura 1.
La figura 3 representa un detalle en mayor escala de la figura 2.
El número 5 en la figura 1 indica un inyector de carburante, por ejemplo, para un motor diesel de combustión interna, incluyendo un cuerpo hueco 6 conectado a una boquilla 9 que termina con una o más orificios de inyección 11; y un vástago de control 8 desliza dentro del cuerpo 6, y está conectado por una chapa 10 a un pasador 12 para cerrar el orificio 11.
El cuerpo 6 incluye un apéndice 13 en el que se inserta un adaptador de entrada 16 conectado a una bomba normal de suministro de carburante, y que a su vez incluye un agujero 14 (figura 2) que comunica mediante conductos 17, 18 y 21 con una cámara de inyección 19 de la boquilla 9; el pasador 12 incluye un saliente 22 en el que actúa el carburante a presión presente en la cámara 19; y un muelle de compresión 23 contribuye a empujar el pasador 12 hacia abajo. El inyector 5 también incluye una válvula dosificadora indicada en conjunto por 24, e incluyendo a su vez un electroimán 26 para controlar un inducido 27 (figura 2); el electroimán 26 incluye un núcleo magnético anular 28 que aloja una bobina eléctrica normal 29; y el núcleo 28 incluye un agujero central 31 coaxial con un adaptador de descarga 32 integral con el núcleo 28 y conectado al depósito de carburante.
La válvula dosificadora 24 también incluye un cuerpo 33 que tiene una pestaña 34 que se mantiene descansando normalmente contra un saliente del cuerpo 6 por una tuerca anular roscada por fuera 36, que se enrosca a una rosca de una cámara de descarga 37 formada en el cuerpo 6; y el inducido 27 incluye sustancialmente un disco 38, y tiene un número de sectores separados por ranuras 39 a través de las que la cámara de descarga 37 comunica con el agujero central 31 del núcleo 28.
El cuerpo 33 de la válvula 24 también incluye una cámara de control axial 41 incluyendo a su vez un conducto de entrada 42 que comunica con el agujero 14, y un conducto de descarga 43 que comunica con la cámara de descarga 37. La cámara de control 41 está definida en la parte inferior por la superficie superior del vástago 8; y en virtud de la mayor área de la superficie superior del vástago 8 en comparación con la de saliente 22 (figura 1), la presión del carburante, con la ayuda del muelle 23, mantiene normalmente el vástago 8 en una posición tal que cierre el orificio 11 de la boquilla 9.
El conducto de descarga 43 de la cámara de control 41 está normalmente cerrado por un obturador en forma de bola 44, que descansa en un asiento cónico definido por la superficie de contacto con el conducto 43; la bola 44 es guiada por una chapa de guía 46 en la que actúa un elemento intermedio incluyendo un vástago cilíndrico 47; y el inducido 27 forma una pieza con un manguito 48 que desliza axialmente a lo largo del vástago 47, que incluye una ranura que aloja un aro en forma de C 49 que coopera con un saliente 50 del inducido 27, de modo que el inducido 27 se desconecte del vástago 47.
Una longitud dado del vástago 47 sobresale dentro del agujero 31 y termina con una porción de diámetro pequeño 51 para soportar y fijar un primer muelle de compresión 52 alojado dentro del agujero 31; el vástago 47 desliza dentro de un manguito fijo 53 formando una pieza con una pestaña inferior 54 incluyendo agujeros axiales 56; y en la parte inferior, el vástago 47 incluye una pestaña integral 57, que se detiene contra la superficie inferior de la pestaña 54.
La pestaña 54 es empujada por la tuerca anular 36 contra la pestaña 34 del cuerpo 33 de la válvula 24 mediante la interposición de arandelas calibradoras para definir el recorrido deseado de vástago 47; y el muelle 52 es tal que mueve el vástago 47 y el inducido 27 rápidamente hacia abajo cuando se desenergiza el electroimán 26 es, y por medio de la chapa 46, para mantener la bola 44 en una posición que cierre el conducto 43.
La pestaña 57 del vástago 47 se aloja dentro de una cámara de remolino 58 en la que el carburante descargado de la cámara de control 41 es comprimido y expandido por el movimiento de la pestaña 57; y el manguito 53 forma con la tuerca anular 36 un intervalo 59 que permite que el carburante en la cámara 58 fluya a través de agujeros 56 a la cámara de
descarga 37.
Se ha previsto un segundo muelle 61 entre el inducido 27 y la pestaña 54, y actúa en el inducido 27 de modo que el saliente 50 se mantenga normalmente descansando contra el aro 49 del vástago 47. Cuando se desenergiza el electroimán 26, el muelle 52 empuja el vástago 47 hacia abajo, de modo que la bola 44 vuelva a la posición cerrada y se detenga, juntamente con el vástago 47, contra la superficie cónica de su asiento sobre el conducto de descarga 43; y cuando baja, el vástago 47 arrastra el inducido hacia abajo por medio del aro en forma de C 49.
Como el vástago 47 se detiene, el inducido 27, a causa de la velocidad a la que está avanzando, tiende a seguir moviéndose hacia abajo, es decir, sobrerrecorrido, por la fuerza de la inercia, y es restablecido por el segundo muelle 61 y detenido con el saliente 50 contra el aro 49.
Según la invención, para hacer volver el inducido 27 rápidamente a la posición inactiva, entre el manguito fijo 53 y el manguito 48 del inducido 27 se disponen medios de tope incluyendo un casquillo 62 de grosor calibrado S (figura 3). El casquillo 62 es de material no magnético, tiene forma de C para fácil montaje en el vástago 47, se puede hacer de cualquier material metálico, por ejemplo, por sinterización, es guiado axialmente por vástago 47, y está situado entre una superficie de extremo 63 del manguito 53 formando un tope fijo para inducido 27, y una superficie de extremo 64 del manguito 48 del inducido 27.
El casquillo 62 tiene una sección rectangular de anchura L sustancialmente igual al grosor del manguito fijo 53; y el grosor S del casquillo 62 es al menos igual a la anchura L, y se calibra exactamente para formar, con las superficies 63 y 64 de los manguitos 53 y 48, una holgura axial total predeterminada muy pequeña P correspondiente al sobrerrecorrido deseado del inducido 27 y siendo preferiblemente del orden de 0,05 a 0,1 mm.
El inyector descrito opera como sigue.
Cuando se energiza la bobina 29 (figura 2), el núcleo 28 atrae el inducido 27, que, por medio del saliente 50 y el aro 49, arrastra positivamente el vástago 47 hacia arriba en contraposición al muelle 52; la pestaña 57 del vástago 47 produce turbulencia dentro de la cámara 58 para amortiguar la detención de la pestaña 57 del vástago 47 contra la pestaña fija 54; y el inducido 27 es frenado por el carburante dentro de la cámara de descarga 37 y detenido con el saliente 50 contra el aro en forma de C 49. Por lo tanto, la desconexión del inducido 27 y el vástago 47 permite absorber la energía cinética de los dos componentes por separado.
Por lo tanto, la presión de carburante dentro de la cámara 41 mueve la bola 44 a la posición abierta para descargar de nuevo el carburante de la cámara 41 al depósito; y la presión del carburante dentro de la cámara 19 (figura 1) supera la presión residual en la superficie superior del vástago 8 elevando el pasador 12 e inyectando así el carburante en la cámara 19 a través del orificio 11. Cuando la bobina 29 se desenergiza, el muelle 52 empuja el vástago 47 hacia abajo para bajar el inducido 27 por medio del aro 49; la energía cinética de vástago 47 también es disipada parcialmente por la turbulencia creada por la pestaña 57 en el carburante dentro de la cámara 58, amortiguando así el impacto del vástago 47, la chapa 46 y la bola 44; la bola 44 cierra el conducto de descarga 43; y el carburante a presión restablece la presión dentro de la cámara de control 41, de manera que el pasador 12 (figura 1) cierra el orificio 11.
Como se detiene el vástago 47, el inducido 27 sigue moviéndose hacia abajo por la fuerza de la inercia en contraposición al muelle 61, de modo que realiza un sobrerrecorrido con respecto al recorrido de vástago 47 para mover la bola 44 a la posición cerrada, y por lo tanto es detenido por el casquillo 62, rebota del casquillo, y el muelle 61 lo hace oscilar. Sin embargo, el sobrerrecorrido y oscilación siguiente se limitan a la pequeña holgura P entre el casquillo 62 y las superficies 63 y 64 de los manguitos 53 y 48.
Además, la energía cinética durante el sobrerrecorrido del inducido 27 es transmitida parcialmente al casquillo 62, que a su vez rebota en la superficie 63 del manguito 53 y oscila a una velocidad inversamente proporcional a su masa, reduciendo así en gran medida la energía cinética de inducido 27, amortiguando rápidamente el rebote en ambas direcciones, y reduciendo así en gran medida el intervalo entre los movimientos principales de preinyección e inyección del inducido 27.
En comparación con las válvulas conocidas, las ventajas de la válvula dosificadora 24 según la presente invención serán claras por la descripción anterior. En particular, el casquillo 62 permite detener rápidamente el inducido 27 contra el aro 49, reduciendo así el intervalo entre dos operaciones sucesivas del inducido 27, y permitiendo un aumento correspondiente de la velocidad del motor.
Es claro que se pueden hacer cambios en la válvula dosificadora descrita e ilustrada aquí sin apartarse, no obstante, del alcance de la presente invención. Por ejemplo, los medios de tope pueden estar dispuestos de manera que detengan una parte diferente del inducido 27; y el casquillo de puede 62 puede ser sustituido por dos o más aros separados para definir una holgura total predeterminada P y por lo tanto, el recorrido de inducido máximo predeterminado 27.
Además, el segundo muelle 61 puede se sustituido por un resorte de láminas o por una o más arandelas Belleville; y el casquillo 62 también puede ser usado efectivamente en una válvula dosificadora sin una cámara de remolino.

Claims (8)

1. Una válvula dosificadora electromagnética para un inyector de carburante, incluyendo un obturador (44) para un conducto de descarga (43) de una cámara de control (41); un electroimán (26) para activar un inducido (27) para controlar dicho obturador (44) mediante un elemento intermedio (47); y un primer muelle (52) que actúa en dicho elemento intermedio (47) para mantener dicho obturador (44) en una posición cerrada; desconectándose dicho inducido (27) de dicho elemento intermedio (47) y siendo guiado por dicho elemento intermedio (47), y manteniéndose en una posición inactiva descansando contra el elemento intermedio (47) por un segundo muelle (61); habiéndose previsto medios de tope (62) para detener el movimiento de dicho inducido (27) producido por dicho primer muelle (52); siendo independientes dichos medios de tope (62) de dicho obturador (44), y estando dispuestos para reducir el sobrerrecorrido de dicho inducido (27) con respecto al recorrido de dicho elemento intermedio (47), permitir el retorno rápido de dicho inducido (27) a dicha posición inactiva, y amortiguar el rebote de dicho inducido (27) producido por dicho primer muelle (52) y dicho segundo muelle (61); caracterizada porque dichos medios de tope incluyen al menos un elemento (62) guiado por dicho elemento intermedio (47) y que puede moverse libre-
mente entre dicho inducido (27) y un tope fijo (63).
2. Una válvula como la reivindicada en la reivindicación 1, donde dicho inducido (27) incluye un disco (38) formando una pieza con un manguito (48), y dicho elemento intermedio tiene forma de un vástago (47) coaxial con dicho disco (38); deslizando dicho manguito (48) en dicho vástago (47); caracterizada porque dicho elemento tiene forma de un casquillo (62) de grosor calibrado (S) y desliza en dicho
vástago (47).
3. Una válvula como la reivindicada en la reivindicación 2, caracterizada porque dicho casquillo (62) de grosor calibrado (S) tiene forma de C para encaje fácil en dicho vástago (47).
4. Una válvula como la reivindicada en la reivindicación 2 o 3, donde dicho vástago (47) desliza a su vez dentro de un manguito fijo (53); caracterizada porque dicho tope fijo incluye una primera superficie de extremo (63) de dicho manguito fijo (53).
5. Una válvula como la reivindicada en la reivindicación 4, caracterizada porque dicho casquillo (62) de grosor calibrado (S) está situado entre dicha primera superficie de extremo (63) y una segunda superficie de extremo (64) del manguito (48) de dicho inducido (27), y está dimensionado para formar con dichas superficies de extremo primera y segunda (63, 64) una holgura axial de 0,05 a 0,1 mm.
6. Una válvula como la reivindicada en una de las reivindicaciones anteriores 2 a 5, caracterizada porque dicho casquillo (62) de grosor calibrado (S) tiene una sección rectangular de una anchura (L) sustancialmente igual al grosor de dicho manguito fijo (53); siendo dicho grosor calibrado (S) al menos igual a dicha anchura (L).
7. Una válvula como la reivindicada en una de las reivindicaciones anteriores 4 a 6, caracterizada porque dicho segundo muelle es un muelle helicoidal de compresión (61) situado entre dicho disco (38) y una pestaña (54) integral con dicho manguito fijo (53).
8. Una válvula como la reivindicada en una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho elemento intermedio (47) incluye una pestaña (57) móvil dentro de una cámara de remolino (58) situada entre dicha cámara de control (41) y una cámara de descarga (37) en la que descargar carburante de dicha cámara de control (41).
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