ES2273166T3 - Bomba de combustible para un motor de combustion. - Google Patents
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Abstract
Una bomba de combustible para un motor de combustión interna; bomba que comprende: una primera cámara de volumen variable (13) adaptada para contener combustible, estando esta primera cámara (13) provista con una válvula de admisión (14) y una válvula de distribución (15); medios de bombeo (28) para variar el volumen de la primera cámara (13), y que comprenden una segunda cámara (20) adaptada para contener aceite, un pistón (18) montado para deslizarse dentro de la segunda cámara (20), medios de accionamiento (23) adaptados para proporcionar al pistón (18) un movimiento oscilante dentro de esta segunda cámara (20), y medios de separación (12) para separar las cámaras primera y segunda (13, 20) entre sí, de forma estanca a fugas; donde el pistón (18) tiene una superficie final activa (19), que limita la segunda cámara (20), y el medio de separación (12) comprende un diafragma deformable (12) adaptado, en uso, para ser deformado al efecto de variar el volumen de la primera cámara (13), bajo la acción de empuje ejercida por el aceite contenido en la segunda cámara (20), seguido del movimiento oscilante del pistón (18) dentro de esta segunda cámara (20); y al menos un miembro de refuerzo (40a, 40b) asegurado a una parte central (39) del diafragma (12), montado dentro de la segunda cámara (20), y adaptado para su disposición, en uso, en contacto con una pared (41) que limita esta segunda cámara (20); la bomba de combustible está caracterizada porque el miembro de refuerzo (40a, 40b) en la segunda cámara (20), está provisto con una pluralidad de canales (42), para el paso de aceite a través del miembro de refuerzo (40a, 40b).
Description
Bomba de combustible para un motor de
combustión.
La presente invención se refiere a una bomba de
combustible para un motor de combustión interna.
La presente invención se refiere, más en
concreto, a una bomba de combustible para una unidad para la
inyección directa de combustible, en este caso gasolina, a la que
se refiere la siguiente descripción sin entrar en detalles
superfluos.
En el sector de las unidades de inyección
directa de gasolina, es conocido el uso de una bomba de gasolina
del tipo que comprende un cilindro que tiene un eje longitudinal
predeterminado, un pistón montado para deslizarse dentro del
cilindro, y un medio de accionamiento, adaptado para proporcionar al
pistón un movimiento rectilíneo alterno, a lo largo de este
cilindro.
El pistón comprende una superficie final activa,
que está dispuesta transversalmente con respecto al eje mencionado
y define, junto con el cilindro, una primera cámara de volumen
variable adaptada para contener la gasolina, está configurada para
definir, junto con el cilindro, una segunda cámara de volumen
sustancialmente constante, adaptada para contener aceite, y por
último está provista con una junta anular acuñada en el pistón, para
separar la primera cámara respecto de la segunda cámara, de forma
estanca a fugas.
Puesto que el pistón tiene que tener un diámetro
sustancialmente igual al diámetro del cilindro, para reducir las
fugas de gasolina y aceite a lo largo del pistón, las bombas de
gasolina conocidas del tipo descrito arriba tienen ciertos
inconvenientes, debido principalmente al hecho de que las partículas
contaminantes que están presentes inevitablemente dentro del
cilindro, pueden provocar que el pistón se gripe dentro de este
cilindro.
Las bombas conocidas del tipo descrito arriba
tienen además otro inconveniente, pues la presencia de las
mencionadas partículas contaminantes implica un desgaste
relativamente alto de la junta anular.
El documento US - 5 520 523 - A1 revela una
bomba de tipo diafragma, que incluye un diafragma de tipo disco,
fabricado de un material elástico, que está sujeto entre un
alojamiento superior y un alojamiento inferior. En esta bomba de
tipo diafragma, el diafragma, que tiene una forma plana antes de ser
montado en la bomba, se curva a lo largo de un tapón del diafragma,
y está montado en la bomba; por consiguiente, se aplica
constantemente una fuerza de empuje al diafragma, en una dirección
para presionarlo sobre el tapón del diafragma. El diafragma es
deformado en respuesta al movimiento oscilante de un émbolo, y
cuando el émbolo alcanza el punto muerto inferior, y es disminuida
la presión de un cilindro de la cámara, el diafragma es presionado
sobre el tapón de diafragma, mediante la fuerza de empuje hacia el
tapón de diafragma, y una presión de alimentación de una bomba de
alimentación.
El documento US - 6 071 089 - A1 revela una
bomba hidráulica de diafragma, de alta presión, que tiene una
cámara de presiones en un lado del diafragma, y una cámara de
distribución de fluido en el otro lado del diafragma, con una
disposición de pistón oscilante que incluye un miembro del pistón,
que se proporciona para presurizar el fluido hidráulico en la
cámara de presión, y que tiene la cámara de presión conectada con un
regulador que mantiene la presión de descarga deseada, del fluido,
y en el que la disposición de pistón está combinada con un
mecanismo de posicionamiento del diafragma, para mantener el
diafragma en una posición deseada, relativa al miembro de pistón,
al efecto de asegurar la carrera completa del diafragma durante el
funcionamiento normal de la bomba.
El documento GB - 849 557 - A revela una bomba
de diafragma activada de forma hidráulica; una cámara de presión
hidráulica esta situada en comunicación con un depósito hidráulico,
por medio de una válvula asegurada a un diafragma, y que tiene una
parte abierta a la cámara y que conecta con ambas partes, que
comunican a través de válvulas con el depósito, de forma que el
líquido sobrante es descargado, o repuesta su deficiencia. En el
caso de exceso de presión en el lado de bombeo del diafragma, una
cara portada por el diafragma se asienta sobre una cara del
alojamiento. La cámara de bombeo comunica a través de un par de
válvulas de admisión, con conductos de admisión, y a través de un
par de válvulas de escape, con conductos de escape. La bomba puede
comprender una pluralidad de cámaras de diafragma.
El documento US - 6 554 578 - B1 se refiere a
una bomba de diafragma con un dispositivo para controlar la
posición de un diafragma, separando la cámara de transporte respecto
de la cámara de desplazamiento. Como sustitución del control
mecánico del proceso de llenado, se dispone un sensor de presión en
la cámara de desplazamiento, que está conectado con una unidad de
evaluación diseñada para generar una señal de llenado, que es
conmutada de manera que activa una válvula de llenado, a través de
una conexión operativa; ventajosamente se proporciona un segundo
sensor, para detectar el recorrido del pistón, cuyas señal es
conectada con la señal procedente del sensor de presión.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar una bomba de combustible para un motor de combustión
interna, que carezca de los inconvenientes descritos arriba, sea
simple y de fabricación económica, y que proporcione una
deformación controlada del diafragma.
La presente invención se refiere, por lo tanto,
a una bomba de combustible para un motor de combustión interna,
como la reivindicada en las reivindicaciones anexas.
La presente invención se describe abajo, con
referencia a los dibujos anexos, que muestran realizaciones no
limitativas de esta, y en los cuales:
la figura 1 es una sección longitudinal, en
diagrama, a través de una bomba de combustible que no forma parte
de la presente invención;
la figura 2 es una sección longitudinal, en
diagrama, a través de una realización de la bomba de combustible de
la presente invención;
la figura 3 es una vista en planta, de un
detalle de la figura 2.
En la figura 1 se muestra globalmente, mediante
un 1, una bomba de gasolina para un motor de combustión interna (no
mostrado) del tipo de inyección directa de gasolina.
La bomba 1 comprende un cuerpo cilindro 2 que
tiene un eje longitudinal 3 predeterminado y que comprende, a su
vez, una primera placa 4 que es axial con respecto al eje 3, está
limitada en la dimensión axial por dos superficies planas 5, 6 a
ángulos rectos respecto del eje 3, y tiene una cavidad cilíndrica 7
que se abre externamente en la localización de la placa 6, y se
cierra mediante una segunda placa 8 dispuesta en contacto con la
superficie 6, y asegurada a la placa 4.
La placa 8 esta limitada en la dimensión axial
por dos superficies planas 9, 10, a ángulos rectos respecto al eje
3, estando la superficie 9 dispuesta en contacto con la superficie
6, y teniendo una cavidad cilíndrica 11 que se obtiene a través de
la placa 8, de forma coaxial con respecto al eje 3, y se abre
externamente en la localización tanto de la superficie 9, como de
la superficie 10.
Las cavidades 7 y 11 están separadas entre sí
por medio de un diafragma deformable 12, que esté fabricado de
acero inoxidable, está soldado entre las placas 4 y 8 en la
localización de su borde periférico y define, junto con la cavidad
7, una cámara de volumen variable 13 adaptada para contener la
gasolina con una válvula de bola de admisión 14, y una válvula de
bola de distribución 15, del tipo conocido.
La cavidad 11 comprende una parte ensanchada 16,
dispuesta en una posición frente al diafragma 12, y una parte
contraída 17 acoplada, de forma deslizante, por un pistón 18 que
tiene una superficie final activa 19, que se extiende a ángulos
rectos respecto del eje 3, al efecto de limitar axialmente este
pistón 18, y define, junto con la cavidad 11 y el diafragma 12, una
cámara 20 de volumen sustancialmente constante, adaptada para
contener el lubricante del motor (no mostrado).
La cámara 20 esta provista con una válvula de
admisión 21 del tipo conocido, adaptada para suministrar a la
cámara 20 una cantidad de lubricante sustancialmente igual a la
cantidad de lubricante que emerge desde esta cámara 20 por
extracción, entre la parte 17 y el pistón 18, y por lo tanto
adaptada para mantener constante la cantidad de lubricante en la
cámara 20, y una válvula de presión máxima 22 adaptada para estar
dispuesta en posición abierta, cuando el valor de la presión de
lubricante dentro de la cámara 20 es sustancialmente igual a un
valor predeterminado.
El pistón 18 puede moverse a lo largo de la
parte 17 al efecto de llevar a cabo, bajo el impulso de un
dispositivo de accionamiento 23, un movimiento rectilíneo alterno
que comprende una carrera hacia afuera, durante la cual el
diafragma 12 se desplaza desde una posición de bombeo operativa
(mostrada por una línea continúa en el dibujo anexo) hasta una
posición de reposo (mostrada en líneas a trazos en el dibujo anexo),
y el volumen de la cámara a 13 se incrementa para provocar la
abertura de la válvula de admisión 14, y una carrera de retorno,
durante la cual el diafragma 12 es desplazado desde su posición de
reposo hasta su posición operativa de bombeo, y el volumen de la
cámara 13 disminuye, al efecto de provocar la apertura de la válvula
de distribución 15.
El dispositivo 23 comprende un resorte 24, que
está acuñado en el pistón 18 de forma coaxial con respecto al eje
3, y se interpone entre la placa 8 y el pistón 18, para proporcionar
al pistón 18 su carrera hacia afuera, y una leva 25 que está
montada de forma giratoria, para rotar alrededor de su eje
longitudinal 26 perpendicular al eje 3, y coopera con un rodillo 27
del empujador, acoplado de forma rotatoria y fija en dimensión
axial al pistón 18, para proporcionar a este pistón 18 su carrera de
retorno.
El diafragma 12, la cámara 20, el pistón 18 y el
dispositivo de accionamiento 23 forman un dispositivo de bombeo 28,
adaptado para utilizar el lubricante en la cámara 20 al efecto de
deformar el diafragma 12 y variar así el volumen de la cámara 13.
La deformación del diafragma 12 se controla selectivamente,
disponiendo el diafragma 12 y el pistón 18 de tal forma que el
valor de la proporción entre la superficie del diafragma 12 y la
superficie de la cara 19 es, por lo menos, igual a cinco.
La apertura de la válvula de 15 durante la
carrera de retorno del pistón 18, y por tanto la cantidad de
gasolina suministrada por vía de la válvula 15, en cada ciclo
operativo de la bomba 1, son controlados selectivamente mediante un
dispositivo de regulación de flujo 29, que comprende un dispositivo
de accionamiento electromagnético 30 montado en la localización de
la válvula 14. El dispositivo de accionamiento 30 comprende una
varilla de salida 31, que se extiende dentro de la válvula 14,
paralela al eje 3, y está montada de forma deslizante para moverse
entre una posición operativa (mostrada en línea a trazos en el
dibujo anexo) en la cual la varilla 31 esta dispuesta para provocar
la apertura de la válvula 14, y una posición de reposo (mostrada en
líneas continuas en el dibujo anexo) en la que la varilla 31 está
dispuesta para permitir el cierre de la válvula 14.
Puesto que la válvula 15 está calibrada para
abrirse, durante la carrera de retorno del pistón 18, solo cuando
la válvula 14 está cerrada, la activación del dispositivo de
dispositivo de accionamiento 30 hace posible controlar
selectivamente la apertura de esta válvula 15.
El funcionamiento de la bomba 1 puede deducirse
fácilmente a partir de la descripción anterior, y no se requiere
mayor explicación.
La variante mostrada en la figura 2 se refiere a
una bomba 32, que difiere respecto de la bomba 1 por cuanto que la
válvula de bola de admisión 14, es reemplazada por una válvula de
admisión 33 que comprende una placa 34, que está montada a ángulos
rectos respecto de un eje longitudinal 35 de un conducto 36, que
suministra combustible a la cámara 13, y está provista con una
pluralidad de agujeros de alimentación 37, obtenidos a través de la
placa 34, en paralelo al eje 35, y una chapa deformable 38 que está
asegurada la placa 34 en su borde periférico, está normalmente
dispuesta en una posición que cierra (figura 2) los agujeros 37, y
se mueve, durante la carrera hacia fuera del pistón 18, desde la
posición cerrada hasta una posición abierta (no mostrada) de estos
agujeros 37, para permitir que el combustible entre en la cámara
13.
La bomba 32 también difiere de la bomba 1, en
que el diafragma 12 comprende una parte central 39 sujeta entre dos
miembros de refuerzo 40, sustancialmente con forma de taza, de los
cuales uno (designado en lo que sigue como 40a) está dispuesto en
la cámara 13, y el otro (designado en lo que sigue como 40b) está
dispuesto en la cámara 20.
Como se muestra en la figura 2, la cámara 40b
está perfilada para disponerse en contacto, durante la carrera
hacia fuera del pistón 18, con una pared 21 que limita la cámara 20,
y controlar así la deformación del diafragma 12, y además esta
provista con una pluralidad de canales radiales 42, adaptados para
permitir el paso de lubricante a través del miembro 40b, cuando
este miembro 40b esta dispuesto en contacto con la pared 41.
Finalmente, la bomba 32 difiere de la bomba 1 en
que la válvula de admisión 21, la válvula de presión máxima 22 y el
dispositivo de accionamiento electromagnético 30, son reemplazados
por una sola válvula electromagnética 43 montada dentro de una
cavidad 44, que está provista en la placa 8, tiene un eje
longitudinal 45 transversal al eje 3, y comunica con la cámara 20
por vía de un agujero 46 obtenido a través de esta placa 8.
La válvula 43 comprende una camisa tubular
externa 47 que tiene sustancialmente forma de taza, está alojada
dentro de la cavidad 44 en disposición coaxial con respecto al eje
45, y está provista con una pluralidad de agujeros radiales 48
distribuidos uniformemente alrededor del eje 45, para permitir que
sea suministrado el lubricante a esta camisa 47, y con un agujero
axial 49.
La camisa 47 está cerrada en la dimensión axial
mediante un electroimán 50, y aloja un obturador de bola 51 que
está acoplado de forma deslizante a la camisa 47, y tiene una bola
52 que cierra el agujero 49. El obturador 51 y por lo tanto la bola
52, están dispuestos normalmente, bajo el impulso de un resorte 53
interpuesto entre el electroimán 50 y el obturador 51, en una
posición (figura 2) que cierra el agujero 49, y son desplazados por
el electroimán 50, contra la acción del resorte 53, en una posición
(no mostrada) que abre el agujero 49, en la que es suministrado el
lubricante al agujero 49, por medio pluralidad de canales de su
ministro 54 obtenidos en la superficie externa de la bola 52, en
paralelo al eje 45.
En una fase inicial de llenado de la cámara 20,
el electroimán 50 es excitado para desplazar el obturador 51, y por
tanto la bola 52, a su posición de abertura del agujero 49, al
efecto de suministrar una cantidad inicial de lubricante
predeterminada al agujero 46, y por tanto a la cámara 20. La
cantidad de aceite inicial suministrada a la cámara 20 puede
mantenerse constante, en uso, mediante abrir selectivamente la
válvula 43 para suministrar a la cámara 21 cantidad de aceite
sustancialmente igual a la cantidad de aceite que emerge de vez en
cuando desde la cámara 20, como resultado de las fugas entre la
parte 17 y el pistón 18.
Se apreciará de lo anterior, que la presión
ejercida sobre el diafragma 12 durante la carrera de retorno del
pistón 18, y por tanto el desplazamiento del diafragma 12 desde su
posición de descanso a su posición de bombeo operativa, es decir la
apertura de la válvula de distribución 15, dependen de la cantidad
de aceite contenido en la cámara 20, y están controladas de forma
selectiva por medio de la válvula 43.
El posicionamiento de la válvula 43 dentro del
circuito de suministro de aceite, de la cámara 20, hace posible
suministrar el combustible succionado en la cámara 13, directamente
a la válvula de distribución 15 e impedir, en contraste con lo que
ocurre cuando se utiliza el dispositivo de accionamiento
electromagnético 30, las pérdidas de energía derivadas del reflujo
del combustible succionado a la cámara 13, a través de la válvula
de admisión 14.
El resorte 53 está también calibrado para
impulsar el obturador 51 a su posición cerrando el agujero 49, con
una fuerza que es en todos los casos menor que la fuerza en sentido
opuesto ejercida, sobre el obturador 51, por el aceite contenido en
la cámara 20, y en el agujero 46, cuando el valor de la presión del
aceite en la cámara 20 es sustancialmente igual a un valor
predeterminado. De este modo, el aceite es descargado a través de
los agujeros 48, evitando así fugas del diafragma 12.
Claims (16)
1. Una bomba de combustible para un motor de
combustión interna; bomba que comprende:
- una primera cámara de volumen variable (13) adaptada para contener combustible, estando esta primera cámara (13) provista con una válvula de admisión (14) y una válvula de distribución (15);
- medios de bombeo (28) para variar el volumen de la primera cámara (13), y que comprenden una segunda cámara (20) adaptada para contener aceite, un pistón (18) montado para deslizarse dentro de la segunda cámara (20), medios de accionamiento (23) adaptados para proporcionar al pistón (18) un movimiento oscilante dentro de esta segunda cámara (20), y medios de separación (12) para separar las cámaras primera y segunda (13, 20) entre sí, de forma estanca a fugas; donde el pistón (18) tiene una superficie final activa (19), que limita la segunda cámara (20), y el medio de separación (12) comprende un diafragma deformable (12) adaptado, en uso, para ser deformado al efecto de variar el volumen de la primera cámara (13), bajo la acción de empuje ejercida por el aceite contenido en la segunda cámara (20), seguido del movimiento oscilante del pistón (18) dentro de esta segunda cámara (20); y
- al menos un miembro de refuerzo (40a, 40b) asegurado a una parte central (39) del diafragma (12), montado dentro de la segunda cámara (20), y adaptado para su disposición, en uso, en contacto con una pared (41) que limita esta segunda cámara (20);
- la bomba de combustible está caracterizada porque el miembro de refuerzo (40a, 40b) en la segunda cámara (20), está provisto con una pluralidad de canales (42), para el paso de aceite a través del miembro de refuerzo (40a, 40b).
2. Una bomba de combustible como la
reivindicada en la reivindicación 1, en la que el diafragma (12) y
la superficie activa (19) del pistón (18), comprenden una primera y
una segunda superficie, respectivamente, siendo la proporción entre
la primera y la segunda superficie, al menos igual a cinco.
3. Una bomba de combustible como la
reivindicada en la reivindicación 1 o la 2, en la que la segunda
cámara (20) está provista con una válvula de presión máxima (22),
adaptada para disponerse en una posición abierta, cuando el valor
de la presión del aceite dentro de la segunda cámara (20), es
sustancialmente igual a un valor predeterminado.
4. Una bomba de combustible como la
reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en
la que el diafragma (12) es un diafragma de acero.
5. Una bomba de combustible como la
reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en
la que el movimiento oscilante del pistón (18) comprende una carrera
hacia afuera y una carrera de retorno, comprendiendo el medio de
accionamiento (23), un primer medio de empuje para proporcionar al
pistón (18) su carrera hacia afuera, y un segundo medio de empuje
para proporcionar al pistón (18) su carrera de retorno.
6. Una bomba de combustible como la
reivindicada en la reivindicación 5, en la que el primer medio de
empuje comprende un medio de empuje elástico.
7. Una bomba de combustible como la
reivindicada en la reivindicación 5 o la 6, en la que el segundo
medio de empuje comprende una leva, y un rodillo (27) de empujador
montado en el pistón (18) y cooperativo con esta leva (25).
8. Una bomba de combustible como la
reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en
la que la segunda cámara (20) está provista con una válvula de
admisión (21) adicional, adaptada para mantener una cantidad de
aceite contenido en esta segunda cámara (20), sustancialmente
constante.
9. Una bomba de combustible como la
reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en
la que el movimiento oscilante del pistón (18) comprende una carrera
hacia afuera, para incrementar el volumen de la primera cámara (13)
y controlar la apertura de la válvula de admisión (14), y una
carrera de retorno para disminuir el volumen de la primera cámara
(13) y permitir la apertura de la válvula de distribución (15),
proporcionándose medios de regulación de flujo (29; 43), para
controlar de forma selectiva la apertura de la válvula de
distribución (15), durante la carrera de retorno.
10. Una bomba de combustible como la
reivindicada en la reivindicación 9, en la que el medio (29) de
regulación de flujo comprende un medio de accionamiento (30)
adicional, adaptado para abrir la válvula de admisión (14) durante
la carrera de retorno, estando configurada la válvula de
distribución (15) para abrirse, durante la carrera de retorno, solo
cuando la válvula de admisión (14) está cerrada.
11. Una bomba de combustible como la
reivindicada en la reivindicación 10, en la que el medio de
accionamiento (30) adicional, comprende un medio de accionamiento
electromagnético.
12. Una bomba de combustible como la
reivindicada en la reivindicación 9, en la que el medio de
regulación de flujo (43) comprende una válvula de suministro (43),
adaptada para controlar de forma selectiva el suministro de aceite
a la segunda cámara (20).
13. Una bomba de combustible como la
reivindicada en la reivindicación 12, en la que la válvula de
suministro (43) comprende un obturador (51), terceros medios de
empuje (53), adaptados normalmente para mantener el obturador (51)
en una posición que cierra la válvula de suministro (43), y cuartos
medios de empuje (50), adaptados para desplazar el obturador (51)
desde la posición cerrada a una posición abierta de la válvula de
suministro (43).
14. Una bomba de combustible como la
reivindicada en la reivindicación 13, en la que el cuarto medio de
empuje (50) comprende un dispositivo de accionamiento
electromagnético, suplementario.
15. Una bomba de combustible como la
reivindicada en la reivindicación 13 o la 14, en la que los terceros
medios de empuje (53) están calibrados para mantener el obturador
(51) en la posición cerrada, con una fuerza que es, en todo caso,
menor que la fuerza en sentido opuesto ejercida sobre el obturador
(51), por el aceite contenido en la segunda cámara (20), cuando el
valor de la presión del aceite dentro de esta segunda cámara (20),
es sustancialmente igual a un valor predeterminado.
16. Una bomba de combustible como la
reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en
la que la segunda cámara (20) está provista con una pluralidad de
canales (42), para el paso del aceite proporcionado en la pared
(41).
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