ES2276927T3 - Valvula de inyeccion de combustible. - Google Patents
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Abstract
Válvula (1) de inyección de combustible, especialmente para la inyección directa de combustible en la cámara de combustión de un motor de combustión interna de compresión de mezcla, con dispositivo de encendido externo, con una carcasa de válvula formada por un cuerpo (2) de inyector y un primer anillo (34) obturador, que obtura la válvula (1) de inyección de combustible contra una cabeza (36) de cilindro del motor de combustión interna, estrechándose el primer anillo (34) obturador en un lado (45) radialmente externo en una dirección de flujo del combustible en forma de cono y actuando conjuntamente con un segundo anillo (35) obturador con el que entra en contacto, que se estrecha en un lado (46) radialmente interno contra la dirección de flujo del combustible en forma de cono, caracterizada porque el primer anillo (34) obturador y el segundo anillo (35) obturador se disponen en una escotadura (38) del cuerpo (2) de inyector y una primera arandela (41, 42) de ajuste se dispone en la escotadura.
Description
Válvula de inyección de combustible.
La invención parte de una válvula de inyección
de combustible según el concepto genérico de la reivindicación
principal.
Por el documento DE 196 00 403 A1 se conoce por
ejemplo una válvula de inyección de combustible electromagnética y
una estructura de fijación adecuada para la misma, con las que para
un motor de combustión interna con un sistema de inyección de
cilindros se cumplen las exigencias del efecto de obturación, la
resistencia térmica y la resistencia a la presión. Se tiene
especial atención en este caso a la obturación de la zona, orientada
directamente adyacente al cilindro, en la que se fija la válvula de
inyección de combustible electromagnética, así como también a una
zona más alejada de la misma. De ello se obtiene como resultado, que
según la invención un primer segmento de obturación con un primer
anillo obturador, configurado como anillo de asiento ondulado, se
encuentra en una zona próxima al cilindro y entre la válvula de
inyección de combustible y la cabeza del cilindro. Además un
segundo segmento de obturación con un segundo anillo obturador, que
también está configurado como anillo de asiento, se sitúa en una
zona, que está más alejada del cilindro que el primer segmento de
obturación.
Es desventajoso en la válvula de inyección de
combustible conocida por el documento DE 196 00 403 A1 por un lado
el esfuerzo de fabricación así como los elevados costes de
producción para los anillos obturadores condicionados por
materiales refinados, tal como por ejemplo INCONEL enchapado de
plata.
Por otro lado con un elevado efecto de
obturación siempre se relaciona también un elevado esfuerzo de
montaje, que requiere grandes fuerzas mecánicas durante el montaje
y que puede tener como consecuencia daños de las piezas.
Por el documento EP 0 751 290 A1 ya se conoce
una válvula de inyección de combustible para la inyección directa
de combustible diésel en la cámara de combustión de motor de
combustión interna de autoignición, de compresión de la mezcla, que
presenta un cuerpo de inyector como carcasa de válvula. En el
extremo aguas abajo de la válvula de inyección de combustible se
dispone un anillo obturador, que tiene una superficie periférica
externa cónica. La válvula de inyección de combustible se inserta
en un cuerpo de manguito, que a su vez se introduce a presión en
una perforación de recepción de la cabeza del cilindro. El anillo
obturador se apoya con su superficie periférica externa cónica en
un segmento terminal que también discurre de forma cónica del cuerpo
de manguito, de modo que la válvula de inyección de combustible se
obtura mediante el cuerpo de manguito contra la cabeza de cilindro
del motor de combustión interna. El anillo obturador se estrecha en
forma de cono en su lado radialmente externo en una dirección de
flujo del combustible, mientras que el segmento terminal del cuerpo
de manguito se estrecha en forma de cono en su lado radialmente
interno contra la dirección de flujo del combustible.
La válvula de inyección de combustible según la
invención con los rasgos característicos de la reivindicación
principal tiene en cambio la ventaja de que una combinación de dos
anillos obturadores, que se estrechan en forma de cono de manera
opuesta entre sí y cuya dilatación radial es inferior al espacio de
montaje, posibilita un montaje sencillo, que ahorra esfuerzos y un
efecto de obturación fiable en el estado de montaje final.
Es especialmente ventajoso que arandelas de
ajuste por pares en el lado de entrada y en el lado de salida de
los anillos obturadores permiten una transmisión uniforme de fuerza
a los anillos obturadores.
La utilización de una arandela de ajuste en el
lado de salida del anillo obturador es especialmente ventajosa,
porque con esta medida puede prevenirse en su mayor parte un
contacto perjudicial entre el anillo obturador y las mezclas
existentes en la cámara de combustión. Además es ventajoso que se
intensifique el efecto de obturación mediante la solicitación de
los anillos obturadores a través de la arandela de ajuste en el lado
de salida durante el funcionamiento de la válvula de inyección de
combustible.
Con las medidas indicadas en las
reivindicaciones dependientes son posibles perfeccionamientos
ventajosos de la válvula de inyección de combustible indicada en la
reivindicación principal.
En los dibujos se representa un ejemplo de
realización de la invención de forma simplificada y se explica con
más detalle en la siguiente descripción. Muestran
la figura 1, un corte esquemático a través de un
ejemplo de realización de una válvula de inyección de combustible
según la invención en una vista global, y
la figura 2A-B, un corte
esquemático en la zona II de la figura 1 del ejemplo de realización
de la válvula de inyección de combustible según la invención en dos
estados de montaje sucesivos.
Una válvula 1 de inyección de combustible está
configurada en forma de una válvula de inyección de combustible
para instalaciones de inyección de combustible de motores de
combustión interna encendidas por un dispositivo externo, de
compresión de la mezcla. La válvula 1 de inyección de combustible es
adecuada para la inyección directa de combustible en una cámara de
combustión no representada de un motor de combustión interna.
La válvula 1 de inyección de combustible se
compone de un cuerpo 2 inyector, en el que se dispone una aguja 3
de válvula. La aguja 3 de válvula tiene una relación funcional con
un cuerpo 4 de cierre de la válvula, que actúa conjuntamente con
una superficie 6 de asiento de válvula dispuesta sobre un cuerpo 5
de asiento de válvula para obtener un asiento de junta. En el caso
de la válvula 1 de inyección de combustible se trata en el ejemplo
de realización de una válvula 1 de inyección de combustible que se
abre hacia dentro, que dispone de una abertura 7 de inyección.
El cuerpo 2 de inyección se obtura mediante una
junta 8 contra un polo 9 externo de una bobina 10 magnética así
como mediante un anillo obturador de dos piezas según la invención,
que se compone de un primer anillo 34 obturador y un segundo anillo
35 obturador, contra una cabeza 36 de cilindro del motor de
combustión interna. En este caso se estrecha el primer anillo 34
obturador en forma de cono en un lado 45 radialmente externo en una
dirección de flujo del combustible, mientras que el segundo anillo
35 obturador se estrecha en un lado 46 radialmente interno en forma
de cono contra la dirección de flujo. Los anillos 34 y 35
obturadores se componen preferiblemente de Teflon®, para conseguir
un efecto de obturación fiable con una elevada estabilidad.
La válvula 1 de inyección de combustible aún no
ha adoptado en el estado de montaje según la figura 2A su posición
de montaje definitiva en la cabeza 36 del cilindro. Una vez que la
válvula 1 de inyección de combustible se introduce a presión
adicionalmente en una perforación 39 de recepción de la cabeza 36
del cilindro, se produce mediante un desplazamiento axial del
primer anillo 34 obturador en el segundo anillo 35 obturador y una
expansión posterior de este último el efecto de obturación deseado.
De la descripción de las figuras 2A y 2B debe deducirse una
representación detallada de los anillos 34 y 35 obturadores así como
de su modo de funcionamiento.
La bobina 10 magnética se encapsula en una
carcasa 11 de bobina y se enrolla en un soporte 12 de bobina, que
se dispone en un polo 13 interno de la bobina 10 magnética. El polo
13 interno y el polo 9 externo están separados entre sí por un
intersticio 26 y se apoyan en una pieza 29 de unión. La bobina 10
magnética se excita a través de una línea 19 de conducción por una
corriente eléctrica que puede alimentarse a través de un contacto 17
enchufable eléctrico. Un revestimiento 18 de plástico, que puede
estar inyectado en el polo 13 interno, rodea el contacto 17
enchufable.
La aguja 3 de válvula se encuentra en una guía
14 de aguja de válvula, configurada en forma de arandela. Para el
ajuste de la elevación sirve una arandela 15 de ajuste por pares. Al
otro lado de la arandela 15 de ajuste se encuentra un inducido 20.
Éste está conectado a través de una primera brida 21 en arrastre de
fuerza a la aguja 3 de válvula, que se une a través de un cordón 22
de soldadura a la primera brida 21. Sobre la primera brida 21 se
apoya un muelle 23 de retorno, que se tensa previamente en la
presente forma de construcción de la válvula 1 de inyección de
combustible a través de un manguito 24.
En el lado de salida del inducido 20 se dispone
una segunda brida 31, que sirve de tope inferior de inducido. Está
unida con la aguja 3 de válvula en arrastre de fuerza a través de un
cordón 33 de soldadura. Entre el inducido 20 y la segunda brida 31
se dispone un anillo 32 intermedio para amortiguar un rebote del
inducido durante el cierre de la válvula 1 de inyección de
combustible.
En la guía 14 de la aguja de válvula, en el
inducido 20 y en el cuerpo 5 de asiento de válvula pasan canales
30a hasta 30c de combustible, que conducen el combustible, que se
alimenta a través de una alimentación 16 central de combustible y
se filtra a través de un elemento 25 de filtración, hacia la
abertura 7 de inyección. La válvula 1 de inyección de combustible
se obtura mediante una junta 28 contra una línea distribuidora no
representada con más detalle.
En estado de reposo de la válvula 1 de inyección
de combustible el muelle 23 de retorno solicita la primera brida 21
en la aguja 3 de válvula contra su dirección de elevación de tal
manera, que el cuerpo 4 de cierre de válvula en el asiento 6 de
válvula se mantiene en una disposición de obturación. El inducido 20
se encuentra sobre el anillo 32 intermedio, que se apoya sobre la
segunda brida 31. Cuando se excita la bobina 10 magnética ésta
genera un campo magnético, que desplaza el inducido 20 contra la
fuerza de muelle del muelle 23 de retorno en la dirección de
elevación. En este caso el inducido 20 arrastra la primera brida 21,
que está soldada a la aguja 3 de válvula, y con ello también la
aguja 3 de válvula en la dirección de elevación. El cuerpo 4 de
cierre de válvula en relación funcional con la aguja 3 de válvula se
eleva de la superficie 6 de asiento de válvula, por lo que se
inyecta el combustible conducido a través de los canales 30a hasta
30c de combustible hacia la abertura 7 de inyección.
En caso de desconectar la corriente de la
bobina, desciende el inducido 20 tras una reducción suficiente del
campo magnético mediante la presión del muelle 23 de retorno hasta
la primera brida 21 del polo 13 interno, por lo que se desplaza la
aguja 3 de válvula contra la dirección de elevación. De este modo el
cuerpo 4 de cierre de válvula se coloca sobre la superficie 6 de
asiento de válvula, y se cierra la válvula 1 de inyección de
combustible. El inducido 20 se coloca sobre el tope de inducido
formado por la segunda brida 31.
Las figuras 2A y 2B muestran en una
representación seccionada en cada caso el corte designado con II en
la figura 1 de la válvula 1 de inyección de combustible configurada
según la invención en diferentes estados de montaje. Las piezas
correspondientes están provistas en todas las figuras con números de
referencia correspondientes.
Tal como ya se explicó en la descripción de la
figura 1, los anillos 34 y 35 obturadores se configuran en su
dilatación radial de tal manera que pueden deslizarse con la válvula
1 de inyección de combustible en primer lugar sin esfuerzo en la
perforación 39 de recepción de la cabeza 36 del cilindro. Para el
montaje de los anillos 34 y 35 obturadores se introduce en primer
lugar una primera arandela 41 de ajuste en una escotadura 38 con
forma de ranura del cuerpo 2 de inyector. A continuación se deslizan
los anillos 34 y 35 obturadores axialmente hacia el cuerpo 2 de
inyector hasta que también se disponen en la escotadura 38.
Finalmente se introduce una segunda arandela 42 de ajuste en la
escotadura 38.
Por la forma especial de los anillos 34 y 35
obturadores, que se estrechan entre sí de forma opuesta en forma de
cono, dos superficies de revestimiento cónicas limitan entre sí con
el lado 45 radialmente externo del primer anillo 34 obturador y el
lado 46 radialmente interno del segundo anillo 35 obturador, de modo
que los anillos 34 y 35 obturadores pueden deslizarse uno dentro de
otro mediante la aplicación de una presión axial. Con ello el
segundo anillo 35 obturador puede expandirse con un esfuerzo
reducido de tal manera que se consigue el efecto de obturación
deseado en la perforación 39 de recepción de la cabeza 36 del
cilindro. La presión necesaria surge durante el montaje de la
válvula 1 de inyección de combustible en la perforación 39 de
recepción y se transmite a través de la primera arandela 41 de
ajuste al primer anillo 34 obturador. La primera arandela 41 de
ajuste se encuentra en este caso en un borde 47 en el lado de la
entrada de la escotadura 38 del cuerpo 2 de inyector y se presiona
por la presión de montaje que actúa en la dirección de salida contra
el primer anillo 34 obturador. Éste se introduce por la presión en
el segundo anillo 35 obturador y lo expande. Adicionalmente la
dilatación radial del primer anillo 34 obturador también aumenta por
la presión reinante y los grados de libertad limitados con
disminución de la extensión axial. Con ello puede conseguirse tanto
el efecto de obturación como la posición de construcción definitiva
de la válvula 1 de inyección de combustible en la perforación 39 de
recepción de la cabeza 36 de cilindro.
La segunda arandela 42 de ajuste que se
encuentra sobre un borde 37 de la cabeza 36 de cilindro cumple en
este caso la función de un apoyo, que soporta el segundo anillo 35
obturador y evita la introducción del primer anillo 34 obturador en
la dirección de salida a través del segundo anillo 35 obturador.
Adicionalmente puede prevenirse mediante la segunda arandela 42 de
ajuste un contacto posiblemente perjudicial entre las mezclas
existentes en la cámara de combustión y que penetran a través de un
intersticio 43 en la perforación 39 de recepción y el material de
los anillos 34 y 35 obturadores.
Puesto que la presión de la cámara de combustión
en el lado de la cámara de combustión de los anillos 34 y 35
obturadores es superior a la presión circundante apartada de la
cámara de combustión de los anillos 34 y 35obturadores, se solicita
el primer anillo 34 obturador a través del intersticio 43 entre el
cuerpo 2 de inyector y la cabeza 36 de cilindro con presión de la
cámara de combustión, de modo que se intensifica el efecto de
obturación durante el funcionamiento de la válvula 1 de inyección de
combustible mediante la presión del primer anillo 34 obturador a
través de la primera arandela 41 de ajuste contra el borde 47 del
cuerpo 2 de inyector. Condicionado por un intersticio 44 anular
generado tras la presión del cuerpo 2 de inyector en la escotadura
38 se intensifica este efecto aún adicionalmente.
La invención no se limita al ejemplo de
realización representado y puede aplicarse también para otras formas
de anillos 34, 35 obturadores que puedan deslizarse uno en otro,
que presentan lados cónicos, radiales así como para cualquier
construcción de válvulas 1 de inyección de combustible, por ejemplo
para válvulas 1 de inyección de combustible con conexión a un
sistema de conducto común
("Common-Rail-System").
Claims (7)
1. Válvula (1) de inyección de combustible,
especialmente para la inyección directa de combustible en la cámara
de combustión de un motor de combustión interna de compresión de
mezcla, con dispositivo de encendido externo, con una carcasa de
válvula formada por un cuerpo (2) de inyector y un primer anillo
(34) obturador, que obtura la válvula (1) de inyección de
combustible contra una cabeza (36) de cilindro del motor de
combustión interna, estrechándose el primer anillo (34) obturador
en un lado (45) radialmente externo en una dirección de flujo del
combustible en forma de cono y actuando conjuntamente con un segundo
anillo (35) obturador con el que entra en contacto, que se estrecha
en un lado (46) radialmente interno contra la dirección de flujo
del combustible en forma de cono, caracterizada porque el
primer anillo (34) obturador y el segundo anillo (35) obturador se
disponen en una escotadura (38) del cuerpo (2) de inyector y una
primera arandela (41, 42) de ajuste se dispone en la
escotadura.
2. Válvula de inyección de combustible según la
reivindicación 1, caracterizada porque la primera arandela
(41) de ajuste se dispone en el lado de entrada del primer anillo
(34) obturador.
3. Válvula de inyección de combustible según la
reivindicación 2, caracterizada porque la primera arandela
(41) de ajuste se encuentra en un borde (47) de la escotadura
(38).
4. Válvula de inyección de combustible según una
de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque en el
lado de salida del segundo anillo (35) obturador se dispone una
segunda arandela (42) de ajuste.
5. Válvula de inyección de combustible según la
reivindicación 4, caracterizada porque la segunda arandela
(42) de ajuste se encuentra en un borde (37) de la cabeza (36) del
cilindro.
6. Válvula de inyección de combustible según una
de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el primer
anillo (34) obturador puede deslizarse axialmente en el segundo
anillo (35) obturador.
7. Válvula de inyección de combustible según la
reivindicación 6, caracterizada porque un deslizamiento axial
de los anillos (34, 35) obturadores uno respecto al otro tiene como
consecuencia un ensanchamiento radial del primer anillo (34)
obturador y del segundo anillo (35) obturador.
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