ES2270969T3 - Dispositivo de inyeccion de carburante para motor de combustion interna. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de inyección de carburante para motor de combustión interna del tipo que tiene una caja de inyección (15) alimentada de carburante rematada por una boquilla cilíndrica (3) en cuyo extremo está dispuesto un orificio de inyección (5), un transductor (1) de puesta en vibración cíclica dispuesto en el interior de la caja y gobernado en cuanto a duración e intensidad por el sistema electrónico de control del motor, y medios obturadores (7) dispuestos en el extremo (6) de la boquilla (3) hechos retroceder por medios elásticos de retroceso contra dicho extremo (6), estando los medios elásticos de retroceso compuestos, por una parte, por un vástago (4) del que son solidarios dichos medios obturables (7) y que atraviesa el cuerpo del dispositivo de inyección hasta una zona (8) en la que dicho vástago es solidario del transductor (1) y solidariza los medios obturadores al transductor, y, por otra parte, por medios de amortiguación (9) del conjunto solidario formado por el transductor (1),el vástago (4) y los medios obturadores (7), de forma que los medios obturadores son hechos retroceder contra el extremo (6) de la boquilla, caracterizado porque la puesta en vibración del transductor produce una deformación alternada de contracción y dilatación en el vástago (4), de forma que en cada ciclo de vibración la dilatación experimentada por el vástago se traduce por un alargamiento de dicho vástago generando un desplazamiento de los medios obturadores (7), solidarios elásticamente de dicho vástago, con respecto al extremo de la boquilla (6), cuyo desplazamiento permite hacer aparecer durante el ciclo una abertura (21) por la que se eyecta una cantidad de carburante determinada.

Description

Dispositivo de inyección de carburante para motor de combustión interna.

El presente invento se refiere a un dispositivo de inyección de carburante para motor de combustión interna destinado especialmente a equipar un vehículo automóvil. El invento se refiere más específicamente a un dispositivo de inyección de carburante que permite pulverizar el carburante inyectado en forma de gotas muy finas según las necesidades.

Los dispositivos de inyección de carburante utilizados hoy día en los motores de combustión interna que equipan los vehículos automóviles o de carretera, que funcionan clásicamente sobre el modelo de una válvula de la que se manda de forma permanente el estado abierto o cerrado, realizándose entonces directamente la dosificación del carburante inyectado por el tiempo de apertura.

Tales sistemas de inyección comprenden una bomba eléctrica de alimentación de carburante que alimenta, por el canal de una rampa de distribución, el conjunto de los inyectores a una presión dada. Controlando electrónicamente el accionador de la válvula de cada inyector, se manda el comienzo y la duración de apertura de ésta y entonces se determina una cantidad precisa de carburante inyectado.

Los inyectores del tipo de aguja mandada electromagnéticamente tienen límites que frenan las prestaciones del motor. En especial los tiempos empleados para abrir o cerrar las agujas son todavía demasiado elevados, aproximadamente 1 a 2 ms, lo que impide realizar por fases la inyección de forma ideal en todas las zonas del motor. Además, el tiempo mínimo de apertura, que determina la dosis mínima del carburante que puede ser inyectado es todavía demasiado importante en ciertos puntos de funcionamiento del motor.

Los inyectores de aguja conocidos tienen además orificios de inyección con diámetros relativamente importantes para permitir suministrar las cantidades requeridas de carburante para los funcionamientos a plena carga y altos regímenes del motor. Esta disposición genera chorros de carburante que tienen gotas de grandes dimensiones, lo que frena la vaporización del carburante (y por tanto la preparación de la mezcla carburante) e igualmente favorece el fenómeno de mojado de las paredes.

En efecto, el carburante no vaporizado tiende a depositarse en las paredes de la cámara de combustión. Tal depósito implica problemas de dosificación, especialmente agudos en los períodos transitorios por falta de conocimiento de la cantidad de carburante mezclado efectivamente con el aire en la cámara de combustión. Este fenómeno de mojado es una de las causas importantes de las grandes emisiones de contaminantes durante los arranques en frío de los motores.

Por otra parte, con un inyector clásico de aguja, en la apertura de la aguja cuando esta última comienza a abandonar su asiento, se forma un bulbo de líquido que desaparece cuando la aguja está totalmente elevada, regularizándose entonces la circulación del fluido. Este cambio en la naturaleza de la circulación hace imposible el control exacto del caudal instantáneo del inyector.

Algunos han intentado resolver estos diferentes problemas desarrollando inyectores que utilizan accionadores piezoeléctricos para manejar la aguja de forma que disminuya la duración de la apertura y de cierre de la aguja, pero tales sistemas, que funcionan siempre según el principio de una válvula, tienen aún inconvenientes importantes relacionados especialmente con la dispersión importante que afecta al tamaño de las gotas en el chorro de carburante al salir del cabezal del inyector. Así, en el documento FR 2.758.369, un transductor piezoeléctrico en forma de vástago transmite su alargamiento a un empujador deslizante que la transmite (en empuje únicamente) a una chapeleta de válvula cuyo retorno a la posición de cierre está asegurado por medios elásticos. Tal solución tiene el inconveniente de un tiempo de respuesta demasiado largo debido a la importancia de la cadena cinemática.

Por los documentos DE 3010985 y US 5330100 se conocen dispositivos de inyección que tienen un sistema de apertura de la aguja por traslación asociada con un sistema de pulverización secundaria del chorro en la salida del cabezal de eyección, fluyendo en estos dispositivos la capa líquida de forma continua durante todo el tiempo de apertura y siendo fragmentada de nuevo por las vibraciones generadas en la proximidad del cabezal de eyección en cuanto se produce el contacto entre el líquido y el extremo del cabezal.

Un primer inconveniente de este tipo de solución reside en la débil capacidad de pulverización del líquido cuando la capa líquida eyectada es importante, hasta una capacidad de pulverización limitada solamente en un pequeño instante en el comienzo del contacto de la capa líquida así como en el fin de la eyección. Entre estos dos instantes el contacto se realiza durante un lapso de tiempo demasiado corto para que las vibraciones y desplazamientos generados en el extremo del cabezal de eyección puedan: bien ser transmitidos en forma de onda superficial en el líquido que lo nebuliza; o bien generar impulsos locales en la capa de fluido, lo que tiene el efecto de fragmentar la capa fluida.

Un segundo inconveniente de este tipo de solución es un tiempo de respuesta demasiado largo debido al modo de apertura que necesita para trasladar toda la masa de la aguja.

Por el documento US 5025766 se conoce un dispositivo de inyección cuyo cabezal vibra con de una frecuencia de aproximadamente 35 kHz y que tiene una bola de masa dada mantenida en apoyo contra el asiento del cabezal de inyección por un muelle de tensión previa. A cada oscilación aparece una abertura entre el asiento del cabezal de inyección y la bola, que permite así la eyección de una cantidad de fluido durante un lapso de tiempo muy corto que corresponde al periodo de oscilación, lo que permite nebulizar el líquido con un alto grado. Pero tiene un inconveniente debido al hecho de por una parte los rebotes de la bola sobre el asiento, y por otra parte el comportamiento oscilante del sistema compuesto por la masa de la bola y el muelle de tensión previa, que no permiten controlar rigurosamente el comportamiento vibratorio del conjunto cabezal-bola y por tanto el momento de apertura que permite dosificar el fluido, lo que se traduce en el hecho de que el carburante se inyecta de forma incontrolada.

El conjunto de los problemas citados anteriormente da lugar a una vaporización del carburante que puede ser incompleta y no homogénea durante la preparación de la mezcla carburante en la cámara de combustión, a dosificaciones imprecisas, teniendo como consecuencia una combustión incompleta que se traduce en la formación de una elevada cantidad de contaminantes gaseosos y de un déficit energético que altera el rendimiento del motor.

El objeto del invento es proponer un nuevo tipo de dispositivo de inyección de carburante que permite resolver todos estos problemas, siendo el dispositivo apto para suministrar, con una gran precisión y con un tiempo de respuesta muy corto, una nube de gotas de carburante cuyos tamaños son muy próximos, y suficientemente pequeñas para asegurar la vaporización completa y homogénea del carburante inyectado.

El documento US 48898394 describe un inyector de carburante según el preámbulo de la reivindicación 1 aneja.

La parte solicitante ya ha propuesto dispositivos que responden al menos parcialmente a este objeto en las solicitudes de patente francesa nº 99-04732, presentada el 15/04/1999, así como en la solicitud de patente nº 99-14548, presentada el 19/11/1999. El presente invento pretende una solución alternativa.

El invento consigue su objeto gracias a un dispositivo de inyección de carburante tal como el reivindicado en la reivindicación 1 aneja.

Así, según el presente invento, se realiza un dispositivo de inyección cuya apertura al nivel del cabezal de eyección es únicamente función del estado dilatado o comprimido de la aguja que forma válvula en apoyo al nivel del cabezal, siendo la variación de estado generada por una fuente de excitación ultrasónica mandada eléctricamente. En este tipo de funcionamiento en el que la apertura se realiza por deformación de la aguja y no por traslación, se suprimen los fenómenos de oscilaciones del tipo masa-muelle. En cada oscilación se transmite una cantidad dada de energía de deformación elástica en el vástago y se emplea en dilatación-compresión con una pérdida debida a las relajaciones internas del material que constituye el vástago, siendo el resto de energía absorbida por la atenuación debida al aplastamiento de la lámina fluida situada entre el cabezal de eyección y la válvula que forma el extremo de la aguja. Las oscilaciones se producen con una frecuencia próxima a 50 KHz, lo que permite generar tiempos de apertura cortos y así pulverizar finamente el líquido eyectado.

Además, el dispositivo de inyección de acuerdo con el invento tiene una o varias de las siguientes características.

Los medios obturadores están formados por un vástago del que un extremo ensanchado forma una chapeleta, estando este vástago montado de forma que puede moverse en sentido axial en el interior del transductor y estando solidarizado elásticamente con este mismo transductor en una zona situada en una parte superior del transductor realizada con forma de cilindro menos ancho que el resto del transductor.

Los medios obturadores que forman chapeleta son hechos retroceder de forma constante contra el extremo de la boquilla que sirve de asiento para la chapeleta por un dispositivo elástico de retroceso que puede estar formado por un material amortiguador, soportando este dispositivo elástico y amortiguador el conjunto compuesto por los tres elementos que son el transductor, el vástago y la chapeleta, siendo estos tres elementos solidarios elásticamente entre sí.

Los medios obturadores que forman chapeleta son llevados contra el extremo de la boquilla después de cada apertura por la contracción del vástago que sigue a la dilatación del vástago durante cada ciclo de vibración.

Los medios obturadores que forman chapeleta permanecen apretados contra el extremo de la boquilla fuera de las fases de deformaciones del vástago gracias al medio de retroceso elástico y de amortiguación que devuelve el conjunto del transductor, del vástago y de los medios obturadores contra el extremo de la boquilla que forma un asiento para la chapeleta.

El medio de retroceso elástico y amortiguador que sirve para aplicar los medios obturadores contra el extremo de la boquilla y que soporta el conjunto del transductor y del vástago está compuesto por un material que permite amortiguar la transmisión de vibraciones entre el transductor y el cuerpo de la caja de inyección.

El medio de retroceso elástico y amortiguador que sirve para aplicar los medios obturadores contra el extremo de la boquilla permite recuperar las eventuales holguras debidas a las dilataciones térmicas entre el transductor, el vástago y la boquilla de inyección sin modificación efectiva de la tensión previa que asegura la estanquidad.

La caja de inyección encierra el transductor, el vástago y el material amortiguador.

Un limitador de caudal está situado en el interior de la boquilla en el espacio anular comprendido entre el vástago y la superficie cilíndrica interior de la boquilla, de tal forma que, durante la eyección del fluido, el flujo de líquido que atraviesa la boquilla está definido de forma precisa por el espacio comprendido entre el vástago y el limitador de caudal.

Los medios de puesta en vibración cíclica del vástago están formados por un transductor que tiene un sistema de amplificación mecánica y unido elásticamente al vástago para transmitirle las deformaciones amplificadas.

Para el centrado del vástago y de los medios obturadores en la proximidad del extremo de la boquilla está prevista una guía anular que tiene canales para el paso del líquido contra el cual se apoya el vástago, de forma que los medios obturadores puedan ser desplazados coaxialmente con el extremo de la boquilla.

Los canales formados en el cuello para dejar pasar el líquido pueden servir de limitador de caudal.

El transductor tiene un conjunto de más de dos componentes activos.

Los componentes activos del transductor están formados por un material piezoeléctrico.

Los componentes activos del transductor están formados por un material magnetoestrictivo.

La masa del transductor asociada con la pieza de amortiguamiento constituye un sistema disipativo que tiene un tiempo de respuesta muy grande con respecto a las duraciones de excitación del transductor, de forma que las deformaciones del vástago y los choques se producen al nivel del asiento y no provocan las puestas en movimiento del cuerpo del transductor; solamente el extremo del cilindro que remata el transductor en su parte superior oscila a una parte y a otra de la posición de equilibrio inicial, siendo transmitidas estas oscilaciones en el vástago.

Las cantidades de carburante suministradas por el inyector pueden ser mandadas de dos maneras que consisten en mandar un desplazamiento de la chapeleta:

a) más allá de un valor umbral, en cuyo caso la sección de suministro por la abertura es superior a la del limitador de caudal, y el caudal del inyector es entonces función de la presión y de la sección de paso del limitador de caudal, de forma que las cantidades inyectadas se controlan de forma precisa por el número de ciclos de apertura de la chapeleta;

b) por debajo del valor umbral citado anteriormente, la sección de suministro por la abertura es inferior a la del limitador de caudal, y el caudal instantáneo del inyector es entonces función en cada oscilación de la presión y de la sección de paso generada por la abertura, de forma que las cantidades inyectadas en este caso son controladas por la amplitud de desplazamiento y por el número de oscilaciones mandadas, permitiendo así reducir más la cantidad mínima inyectada y de aumentar el grado de nebulización del líquido.

Se comprenderán mejor los fines, aspectos y ventajas del presente invento a partir de la descripción dada a continuación de un modo de realización del invento, presentada a modo de ejemplo no limitativo, haciendo referencia a los dibujos anejos, en los
que:

la figura 1 representa una vista de conjunto, en sección axial, del dispositivo de inyección según el invento;

las figuras 2 y 3 representan, vistas desde arriba, estando la parte del limitador de caudal y la parte de guía del vástago situadas en la boquilla del dispositivo de inyección;

la figura 4 representa los desplazamientos del extremo del vástago con respecto a la boquilla a lo largo del tiempo;

la figura 5 es una vista en sección axial que representa la colocación sobre una culata del inyector representado en la figura 1 así como los elementos de los mandos eléctricos de las cerámicas piezoeléctricas.

De acuerdo con los dibujos anejos solamente se han representado los elementos necesarios para la comprensión del invento. Además, para facilitar la lectura de estos dibujos, las mismas piezas tienen las mismas referencias en todas las figuras.

Con referencia a la figura 1, se ha detallado el cuerpo del inyector objeto del presente invento. El cuerpo del inyector tiene esencialmente tres órganos distintos que cooperan unos con otros.

El primer órgano está compuesto por una caja de inyección 15, la cual tiene una cavidad interior 10 destinada a ser llenada de carburante a presión por medio de un agujero axial 16 de conducción del carburante que se conecta con un circuito de alimentación de fluido a presión. La cavidad 10 desemboca en el extremo inferior 6 de la boquilla 3 por un orificio de inyección 5. La caja 15 tiene en el interior una parte escalonada 11 en la que está dispuesto un elemento de apoyo 9 compuesto por un material amortiguador, cuyo elemento de apoyo recibe la parte trasera 18 de un transductor 1.

El segundo órgano está compuesto por medios aptos para generar vibraciones longitudinales con frecuencias ultrasónicas tal como un transductor 1, transductor que tiene una parte escalonada 12 que sirve de amplificador mecánico y que está rematado en la parte superior por un tubo de forma cilíndrica 2 en el que se transmiten las vibraciones procedentes del transductor 1, presentando el extremo del tubo 2 una zona de solidarización elástica 8 con un vástago 4 descrito más adelante, de forma que las vibraciones longitudinales se transmiten en el vástago 4 a partir de su extremo situado en la zona 8.

El tercer órgano está constituido por un vástago 4 alojado de forma que puede moverse axialmente en el interior de la boquilla 3 y cuyo extremo inferior 7 de forma troncocónica se extiende en el interior de la boquilla 3. Este extremo 7 que forma la chapeleta está adaptado para entrar en contacto con la superficie interior de la boquilla 3 que delimita la abertura inferior 5 de la boquilla 3, superficie que define un asiento para dicha chapeleta, y así para obturar el orificio de inyección del carburante.

El otro extremo del vástago 4 está unido elásticamente al transductor 1 en la zona 8 situada en el extremo del tubo 2, estando la unión elástica asegurada en la masa del material por una soldadura o una unión mecánica con una tensión previa más elevada que las tensiones generadas en esta zona durante el funcionamiento del transductor.

El transductor 1 está situado coaxialmente con la boquilla 3 por medio de guías 25 en la cavidad 10 de la caja de inyección en la pieza de apoyo 9 formada por un material a la vez amortiguador y elástico. La pieza 9 está rematada en la zona de contacto con la parte escalonada 11 de la caja de inyección 15 por una arandela 14 que tiene características de rozamiento muy bajas, de forma que el transductor 1 pueda estar casi libre en rotación con respecto a la boquilla de inyección 3.

El vástago 4, que atraviesa el transductor 1 hasta su extremo en la zona 8, está insertado a través de la guía 27 que asegura la coaxialidad de los medios obturadores 7 que forman chapeleta con el asiento 6 de dicha chapeleta. Cuando la chapeleta 7 vuelve a entrar en contacto con el asiento 6, se ejerce una tensión previa de un valor fijo entre el transductor 1 y la caja de inyección 15, tensión previa que se traduce en una contracción del material 9 y una traslación suplementaria del vástago 4 con respecto al transductor 1. El vástago 4 es entonces mantenido mecánicamente en esta posición y solidarizado en el extremo del tubo 2 en una longitud correspondiente a la zona 8. En esta zona 8 el tubo 2 está entonces compuesto por una parte maciza constituida por el material del vástago 4 rodeada por el material de la parte emisora 19 del transductor, estando esta parte emisora elegida preferentemente del mismo material que el del vástago 4. La pieza 9 ejerce una fuerza de retroceso elástica que tiende a separar el transductor 1 de la boquilla 3, lo que implica la aplicación del extremo 7 del vástago 4, solidario del transductor 1, contra el asiento 6.

La masa del transductor 1 asociada con la pieza 9 de amortiguación constituyen un sistema disipativo que tiene un tiempo de respuesta muy grande con respecto a las duraciones de excitación del transductor 1, de forma que las deformaciones del vástago y los choques que se producen al nivel del asiento 6 no inducen la puesta en movimiento del cuerpo del transductor 1, solamente el extremo del cilindro 2 oscila a una parte y a otra de la posición de equilibrio inicial, oscilaciones que se transmiten en el vástago 4.

El transductor 1 está dimensionado para transmitir un máximo de tensiones previas al nivel de la unión escalonada 12 con el tubo o cilindro 2, correspondiendo este máximo de tensiones a un mínimo de amplitud de vibración del material.

El transductor 1 tiene una zona 17 constituida por componentes activos piezoeléctricos o magnetoestrictivos, que, respectivamente por la aplicación de un campo eléctrico o magnético se deforman en espesor. Esta parte 17 está cogida en bocadillo entre otros dos elementos 18 y 19 constituidos por un material elástico. La unión entre los elementos 17, 18 y 19 está asegurada por medios de tensión previa tales como un eje con rosca 20 o un tornillo. El conjunto de varios componentes activos 17 permite sumar las deformaciones de espesor generadas por cada uno de los anillos, permaneciendo la deformación resultante del desplazamiento total del conjunto de anillos por debajo del límite de deformación elástica del medio de tensión previa 20. La reducción del diámetro de la parte 19 en la parte 2 permite amplificar las deformaciones longitudinales generadas en la parte 19 hasta la zona 8 donde se produce la transmisión en el vástago 4.

Como se ha indicado en la figura 5, el calculador de control del motor 33 envía dos impulsos que corresponden al comienzo y al final de la inyección, durante este intervalo un generador de frecuencia ultrasónica 32 envía un tren de ondas (nivel 5 V) a una frecuencia dada hacia la entrada de un amplificador 34, el cual permite atacar las cerámicas piezoeléctricas 17 en tensión alternativa (del orden de \pm60 V) a la misma frecuencia ultrasónica durante la duración de la inyección.

Por la aplicación de una tensión eléctrica en los electrodos de las cerámicas piezoeléctricas, éstas se deforman y generan una tensión elástica que se transmite hasta el extremo del tubo 2, propagándose después esta deformación en el vástago 4 hasta el extremo 7 donde están situados los medios obturadores.

El conjunto compuesto por el transductor 1 y el vástago 4 está dimensionado para entrar en resonancia a la frecuencia de excitación de los componentes activos 17 y para amplificar los desplazamientos longitudinales hasta el nivel del extremo inferior del vástago 4.

El vástago 4, que obtura inicialmente la abertura 21 por su extremo 7 que forma chapeleta, se deforma por la impulsión que le es suministrada cuando el extremo del tubo 2 se pone a oscilar. Esta deformación se reparte elásticamente en toda la longitud del vástago 4 y se refleja en el extremo del vástago 4, donde se produce la eyección. La respuesta propia del vástago 4 permite hacer oscilar el extremo 7 y así hacer aparecer la abertura 21 de forma cíclica.

La figura 4 describe la variación de posición del extremo 7 del vástago 4 (puntos Ai) con respecto al extremo 6 de la boquilla 3 (puntos Bi) para un ciclo de oscilación del conjunto resonador.

La apertura de la ranura anular 21 es pues oscilante e igual a la amplitud de la chapeleta 7 con respecto al extremo 6 como indica la figura 4. La frecuencia de apertura de la ranura depende entonces de la frecuencia de excitación elegida para el transductor 1.

El tiempo mínimo de apertura del dispositivo de inyección es del mismo orden que el periodo de excitación aplicado al transductor 1, excitación que puede hacerse a varias decenas de kilohercios, normalmente a 50 kHz, lo que permite tiempos de apertura mínimos, del orden de 20 \mus. Esto permite suministrar cantidades ínfimas de líquido durante un lapso de tiempo reducido con respecto a los dispositivos de inyección más clásicos en los que el tiempo mínimo para realizar la apertura y el cierre del cabezal de inyección es más bien de 300 \mus.

Con referencia a la figura 5, se ha representado un modo de implantación de un inyector según el invento en un motor de combustión interna de vehículo automóvil.

La alimentación de carburante del motor es del tipo multipunto de mando electrónico para el cual cada cámara de combustión 35 es alimentada directamente de carburante por al menos un inyector de carburante que desemboca en la cámara.

El cuerpo del inyector está fijado a la culata 24 del motor en su extremo superior por medios no representados, estando este extremo superior conectado además a un conducto de suministro del carburante que tampoco está representado.

La estanquidad a la derecha del pozo 31 del inyector está asegurada por una junta tórica 29 mantenida aplicada entre la unión 11 y el borde 30 del pozo de inyección 31.

Según un modo particular de realización del inyector objeto del presente invento, el transductor 1 comprende un cilindro 18 de acero de diámetro 20 mm y altura 25 mm que tiene en su parte superior un eje 20 con rosca.

El eje 20 con rosca del cilindro 18 permite tensionar previamente anillos de cerámicas piezoeléctricas 17 (diámetro exterior 20 mm, diámetro interior 6 mm, espesor 2 mm) entre los cilindros 18 y la parte emisora 19. Las cerámicas están dispuestas con polarizaciones antiparalelas, estando los electrodos 13 interpuestos entre cada par de cerámica. Un vástago 4 de titanio de 2 mm de diámetro y que comprende un extremo cónico 7 de 5 mm de diámetro exterior está insertado en el eje del transductor 1. Una arandela elástica y amortiguadora 9 tiene un orificio que deja pasar el vástago 4 y que se apoya en la superficie inferior 11 de la cavidad 10.

El vástago 4 es hecho solidario del transductor 1 en la zona 8 después de haber tensionado la arandela 9 hasta un cierto valor de tensión previa, permaneciendo el transductor 1 en apoyo sobre la arandela 9. Esta tensión previa residual permite aplicar el extremo cónico 7 del vástago 4 en la zona 6 de la boquilla 3, estando entonces la fuerza de contacto mantenida por la elasticidad del conjunto vástago 4 y arandela 9. La tensión previa aplicada permite, por una parte, la estanquidad de la abertura 21 de la boquilla 3 cuando se alimenta el fluido 16 con una presión dada y, por otra parte, la recuperación de debilitamiento eventual en la zona de contacto de la chapeleta 7 con la boquilla 3.

La elasticidad del material del que está formada la arandela 9 se elige de forma que permita recuperar variaciones de longitud entre el vástago 4 y la boquilla 3 debidas a dilataciones térmicas sin modificación efectiva del valor de la tensión previa que asegura la estanquidad.

La masa del transductor y la rigidez de la arandela 9 están elegidas para formar un sistema que tiene un tiempo de respuesta muy grande con respecto a las duraciones de excitación del transductor del orden de 1 a 20 milisegundos como máximo. El material del que está constituida la copela puede ser a base de polímeros que tienen un alto grado de atenuación de las deformaciones elásticas dinámicas.

Cuando se aplica una tensión variable del orden de 60 voltios a las bornas de las cerámicas por medio de los electrodos comunes 13, las cerámicas se deforman en espesor y las deformaciones se transmiten al conjunto de la estructura.

La amplitud de oscilación para una tensión de 60 voltios aplicados en cada electrodo es cercana a 20 micrómetros, dejando así una abertura 5 que genera una película de fluido cuyo espesor es del mismo orden (20 micrómetros). Esta película fluida es fragmentada por el cierre de la abertura 21 que interviene transcurrido un intervalo de tiempo muy corto (cada 20 \mus).

El dispositivo permite así generar, según las necesidades, gotitas muy finas. La modulación de la amplitud de la abertura 21 permite modular el tamaño de las gotas y por tanto el caudal con tiempos de respuesta del orden de 20 \mus.

Cuando se manda un desplazamiento de la chapeleta 7 más allá de un valor umbral, la sección de suministro de la abertura 21 es superior a la del limitador de caudal 26 y el caudal del inyector es entonces función de la presión y de la sección de paso del limitador de caudal 26. Las cantidades inyectadas son controladas de forma exacta por el número de ciclos de apertura y el tamaño de las gotas por el valor del desplazamiento.

Cuando se manda un desplazamiento de la chapeleta 7 por debajo del valor umbral citado anteriormente, la sección de suministro por la abertura 21 es inferior a la del limitador de caudal 26, y el caudal instantáneo del inyector es entonces función, en cada oscilación, de la presión y de la sección de paso generada por la abertura 21. Las cantidades inyectadas son controladas en este caso por la amplitud de desplazamiento y por el número de oscilaciones mandadas, pudiendo la cantidad mínima inyectada ser reducida todavía más y aumentado el grado de nebulización del líquido.

Claims (8)

1. Dispositivo de inyección de carburante para motor de combustión interna del tipo que tiene una caja de inyección (15) alimentada de carburante rematada por una boquilla cilíndrica (3) en cuyo extremo está dispuesto un orificio de inyección (5), un transductor (1) de puesta en vibración cíclica dispuesto en el interior de la caja y gobernado en cuanto a duración e intensidad por el sistema electrónico de control del motor, y medios obturadores (7) dispuestos en el extremo (6) de la boquilla (3) hechos retroceder por medios elásticos de retroceso contra dicho extremo (6), estando los medios elásticos de retroceso compuestos, por una parte, por un vástago (4) del que son solidarios dichos medios obturables (7) y que atraviesa el cuerpo del dispositivo de inyección hasta una zona (8) en la que dicho vástago es solidario del transductor (1) y solidariza los medios obturadores al transductor, y, por otra parte, por medios de amortiguación (9) del conjunto solidario formado por el transductor (1), el vástago (4) y los medios obturadores (7), de forma que los medios obturadores son hechos retroceder contra el extremo (6) de la boquilla, caracterizado porque la puesta en vibración del transductor produce una deformación alternada de contracción y dilatación en el vástago (4), de forma que en cada ciclo de vibración la dilatación experimentada por el vástago se traduce por un alargamiento de dicho vástago generando un desplazamiento de los medios obturadores (7), solidarios elásticamente de dicho vástago, con respecto al extremo de la boquilla (6), cuyo desplazamiento permite hacer aparecer durante el ciclo una abertura (21) por la que se eyecta una cantidad de carburante determinada.

2. Dispositivo de inyección de carburante según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios obturadores (7) que forman chapeleta son llevados de nuevo contra el extremo de la boquilla (6) después de cada apertura por la contracción del vástago (4) que sigue a la dilatación de dicho vástago durante cada ciclo de vibración.

3. Dispositivo de inyección de carburante según las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque los medios obturadores que forman chapeleta (7) permanecen apretados contra el extremo de la boquilla (6) fuera de las fases de deformaciones del vástago (4) gracias al medio de retroceso elástico y amortiguador (9) que lleva de nuevo el conjunto del transductor (1), del vástago (4) y de los medios obturadores (7) contra el extremo de la boquilla (6) que forman un asiento para la chapeleta.

4. Dispositivo de inyección de carburante según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios obturadores formados por el extremo ensanchado que forma chapeleta (7) del vástago (4) son solidarios elásticamente con dicho vástago (4), estando montado dicho vástago (4) de forma que puede moverse axialmente en el interior del transductor (1) y siendo él mismo solidario elásticamente con este mismo transductor (1) en una zona (8) situada en la parte superior (2) del transductor (1).

5. Dispositivo de inyección de carburante según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de retroceso elástico y amortiguador (9) que sirven para aplicar los medios obturadores (7) contra el extremo de la boquilla (6) y que soportan el conjunto del transductor (1) y del vástago (4) están compuestos por un material que permite amortiguar la transmisión de vibraciones entre el transductor (1) y el cuerpo de la caja de inyección (15).

6. Dispositivo de inyección de carburante según la reivindicación 1, caracterizado porque la masa del transductor (1) asociada con la pieza (9) de amortiguación constituyen un sistema disipativo que tiene un tiempo de respuesta muy grande con respecto a las duraciones de excitación del transductor (1), de forma que las deformaciones del vástago y los choques que se producen al nivel del asiento (6) no provocan la puesta en movimiento del cuerpo del transductor (1), oscilando únicamente el extremo de la parte superior (2) del transductor a una parte y a otra de la posición de equilibrio inicial, siendo estas oscilaciones transmitidas en el vástago (4).

7. Dispositivo de inyección de carburante según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de retroceso elástico y amortiguador (9) que sirven para aplicar los medios obturadores (7) contra el extremo de la boquilla (6) permiten recuperar las holguras eventuales debidas a las dilataciones térmicas entre el transductor (1), el vástago (4) y la boquilla (3) sin modificación efectiva de la tensión previa que asegura la estanquidad.

8. Dispositivo de inyección de carburante según la reivindicación 1, caracterizado porque las cantidades de carburante suministradas por el inyector pueden ser mandadas de dos maneras que consisten en mandar un desplazamiento de la chapeleta (7)

a) más allá de un valor umbral, en cuyo caso la sección de suministro por la abertura (21) es superior a la de un limitador de caudal (26), y el caudal del inyector es entonces función de la presión y de la sección de paso del limitador de caudal (26), de forma que las cantidades inyectadas son controladas de forma precisa por el número de ciclos de apertura de la chapeleta (7),

b) por debajo del valor umbral citado anteriormente, la sección de suministro por la abertura (21) es inferior a la del limitador de caudal (26), y el caudal instantáneo del inyector es entonces función en cada oscilación de la presión y de la sección de paso generada por la abertura (21), de forma que las cantidades inyectadas son controladas en esta caso por la amplitud de desplazamiento y por el número de oscilaciones mandadas, permitiendo así reducir todavía más la cantidad mínima inyectada y aumentar el grado de nebulización del líquido.