ES2277230T3 - Inyector de combustible para motor de combustion interna. - Google Patents

Abstract

Un inyector de combustible (1) para un motor de combustión interna, que comprende: un cuerpo inyector (2) provisto con un asiento (5); una válvula de control de inyección (4), que comprende un cuerpo de válvula (17) situado en posición fija en el mencionado asiento (5), para delimitar una cámara anular (30), diseñada para recibir un combustible a presión; primeros medios estancos a fluidos (13, 17a) y segundos medios estancos a fluidos (51; 53; 56) situados en lados axiales opuestos de la mencionada cámara anular (30), para aislar la cámara anular de forma estanca a fluidos, comprendiendo el mencionado segundo medio estanco a fluidos, un elemento de sellado (51; 53; 56) situado entre el mencionado cuerpo inyector (2) y el mencionado cuerpo de válvula (17), estando el mencionado inyector caracterizado porque el mencionado elemento de sellado (51; 53; 56) reposa axialmente, en el lado axialmente opuesto a la mencionada cámara anular (30), sobre un hombro portado por el mencionado cuerpo de válvula (17).

Description

Inyector de combustible para motor de combustión interna.

La presente invención se refiere a un inyector de combustible para un motor de combustión interna.

En concreto, la presente invención se refiere a un inyector del tipo que comprende un cuerpo hueco de inyector, que tiene un eje propio y delimita un asiento para alojar una válvula de control de inyección. A su vez, la válvula comprende un cuerpo de válvula de forma tubular, insertado y bloqueado dentro del asiento del cuerpo y, coaxialmente con el mencionado eje, por medio una tuerca con anilla enroscada en el asiento de un cuerpo de inyector, para forzar un reborde externo del cuerpo de válvula, contra un hombro interno del propio cuerpo inyector. La válvula comprende además un elemento de apertura/cierre, presionado contra una superficie del cabezal del cuerpo de la válvula, mediante un elemento de presión elástica y un accionador eléctrico situado a lo largo del mencionado eje, para ejercer una acción que contrarresta la ejercida por el elemento elástico, y para habilitar al elemento de apertura/cierre para que se sitúe, por si mismo, a cierta distancia desde la mencionada superficie del cabezal. Entre el cuerpo de la válvula y el cuerpo inyector se obtiene una cámara anular, en la que se proporciona salida a un tubo, para que sea inyectado el suministro de combustible a presión. La cámara, que comparte el mencionado eje, está delimitada en una dirección axial por dos hombros enfrentados entre sí, de los que uno está portado por el cuerpo inyector y el otro por el cuerpo de válvula. Con el objeto de impedir la fuga de combustible entre el cuerpo inyector y el cuerpo de válvula, contra el hombro del cuerpo inyector, se fija un sello anular fabricado de material elastómero. En el hombro del cuerpo de válvula actúa, en cambio, en uso, la presión del combustible contenido en la cámara anular, que genera un empuje axial dirigido hacia la tuerca con
anilla.

El documento EP 0 890 729 A revela un cuerpo inyector hueco y una válvula reguladora, que tiene un cuerpo de válvula alojado en un asiento cilíndrico del cuerpo hueco de inyector.

El cuerpo de válvula tiene una cámara anular para distribuir combustible a alta presión, a una cámara de control de la válvula reguladora, mientras que hay un sello anular comprendido axialmente entre hombros inferior y superior portados, respectivamente, por una superficie del asiento cilíndrico y por una superficie externa del cuerpo de válvula.

El documento US 6 082 332 revela una clase diferente eyector de combustible, que es accionado hidráulicamente, y comprende un pistón móvil multiplicador de presión.

Si bien son de uso universal, los inyectores conocidos del tipo descrito arriba están lejos de ser eficientes y fiables, y por lo tanto no son del todo satisfactorios, sobre todo cuando la regulación de la inyección se lleva a cabo en particular con carreras o recorridos del elemento de apertura/cierre.

Lo que se ha enunciado arriba, puede atribuirse fundamentalmente al hecho de que, debido a la particular configuración del asiento anular que recibe el combustible a presión, el propio combustible genera sobre el cuerpo de válvula impulsos axiales, que se oponen al empuje elástico ejercido por el cuerpo elástico sobre el elemento de apertura/cierre. Los mencionados impulsos, que son proporcionales a la presión de entrada del combustible, son descargados sobre el cuerpo inyector a través de la tuerca con anilla, y de forma elásticamente el cuerpo de válvula. Por consiguiente, durante el funcionamiento de inyector, el elemento de apertura/cierre y el accionador elástico se fijan en posiciones relativas diferentes, respecto de las que se ha concebido en la etapa de diseño, y por lo tanto las carreras efectivas del elemento de apertura/cierre, es decir en las condiciones operativas, son diferentes respecto de las previstas.

Además, puesto que las deformaciones elásticas del cuerpo de válvula son normalmente del orden de unas pocas micras, y dependen estrechamente del valor instantáneo de la presión del combustible en la cámara anular, no representan un desplazamiento fijo con respecto a la situación estática en ausencia de presión, y por lo tanto no pueden en modo alguno ser compensadas en la etapa de reglaje del inyector.

El propósito de la presente invención es proporcionar un inyector de combustible, cuyas características de construcción permitan que se solucione el problema enunciado arriba, de forma simple y económicamente ventajosa.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona inyector de combustible para un motor de combustión interna, que comprende: un cuerpo de inyector que tiene un asiento; una válvula de control de inyección, que comprende un cuerpo de válvula colocado en el mencionado asiento para delimitar una cámara anular diseñada para recibir un combustible a presión; y medios primero y segundo estancos a fluidos, situados en lados axiales opuestos de la mencionada cámara anular, para aislar la cámara de modo estanco fluidos, comprendiendo los mencionados medios estancos a fluidos, un elemento de sellado situado entre el mencionado cuerpo inyector y el mencionado cuerpo de válvula, estando el mencionado de inyector caracterizado porque el mencionado elemento de sellado está portado por el mencionado cuerpo de válvula.

Preferentemente, en el inyector definido arriba el mencionado elemento de sellado es un cuerpo fabricado de materiales plásticos.

Se describirá ahora la invención, con referencia a los dibujos anexos, que ilustran un ejemplo no limitativo de realización de esta, y en los cuales:

- la figura 1 es una vista en sección transversal, con piezas retiradas por razones de claridad, de un inyector de combustible fabricado de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención;

- la figura 2 es una vista en sección transversal, de una primera variante de un elemento representado en la figura 1; y

- la figura 3 es una vista seccionada parcialmente, de la segunda variante de un elemento representado en la figura 2.

En la figura 1, el número de referencia 1 designa, como un todo, un inyector de combustible para un motor de combustión interna E, ilustrado de forma esquemática, y con una línea a trazos en la figura 1.

El inyector 1 comprende: un cuerpo inyector con forma tubular 2 que tiene un eje 3; una servo válvula 4 alojada en un asiento 5 del cuerpo inyector 2; un conector 6 para conectar el inyector 1 a un tubo 7 para el suministro de combustible, a una presión superior a cien barias; y una varilla 8, que está parcialmente colocada en un asiento 9 de la servo válvula 4, y es móvil en una dirección D1 paralela al eje 3.

Siguiendo el presente tratamiento, el número de referencia 3 designa tanto del eje del cuerpo inyector 2 como el eje del inyector 1 los cuales, en la práctica, coinciden.

El cuerpo inyector 2 tiene una pared lateral 10 sustancialmente cilíndrica, en la que está fabricado el asiento 5. La pared lateral 10 tiene dos tramos del extremo axial cilíndrico, designados por 11 y 12, que se extienden compartiendo el mismo eje 3, y de los cuales el tramo 11 tiene un diámetro mayor que el tramo 12. Los tramos 11 y 12 están adaptados entre sí mediante un hombro radial 13, ortogonal al eje. Proporcionado en el tramo 12, hay un rebaje anular circunferencial 15, que comunica con el tubo de suministro 7 a través de un conducto 16 fabricado a través del tramo 12.

De nuevo con referencia a la figura 1, la servo válvula 4 comprende un cuerpo de válvula 17 con forma de T, y tiene un cabezal 17a fijo en el cuerpo de inyector 2, por medio de una tuerca con anilla 18, que empuja el cabezal 17a contra el hombro 13 del cuerpo inyector 2, proporcionando un acoplamiento estanco a fluidos. La servo válvula 4 comprende además un dispositivo accionador 20, coaxial con la varilla 8, y provisto con un electroimán 21. La servo válvula 44 comprende además: un anclaje 22, que tiene una configuración sectorizada y es deslizable axialmente en el tramo 11 bajo la acción del electroimán 21; y un resorte precargado 24, que está rodeado por el electroimán 21 y ejerce una acción de empuje sobre el anclaje 22, en un sentido opuesto a la atracción ejercida por el propio.

De acuerdo con lo que se ha ilustrado con detalle, de nuevo en la figura 1, la cámara 9 está delimitada axialmente entre una superficie terminal de la parte 26 de la varilla 8, y un disco final 27 alojado dentro de la cámara 5 del cuerpo inyector 2, en una posición fija entre el dispositivo accionador 20 y el cabezal 17a del cuerpo de válvula 17.

La cámara 9 comunica permanentemente con el tubo 7, para recibir combustible a presión a través de un conducto radial calibrado 29 fabricado en el cuerpo de válvula 17, y una cámara anular 30. La cámara 30, que está fabricada en una posición adyacente al cabezal 17a, está delimitada por el rebaje 15 de en un lado, y por una parte cilíndrica intermedia del propio cuerpo de válvula 17.

La cámara 9 comunica además, por vía de un conducto calibrado 32 que comparte el eje 3, con otra cámara 33 que también comparte el mismo eje 3, y está fabricada en un cuerpo de distribución 35 situado en una posición axial intermedia entre el propio disco 17 y el dispositivo accionador 20.

El cuerpo 35 comprende una base 36 empaquetada axialmente de forma compacta contra el disco 27, de forma estanca fluidos y en una posición fija, por medio de la tuerca con anilla 18 enroscada en una superficie interna del tramo 11, y acoplada axialmente de forma que se apoya sobre una parte anular externa de la base 36. El cuerpo 35 comprende además un vástago o clavija 37, que se extiende desde la base 36 a lo largo del eje 3, en lados opuestos de la base 36 con respecto al disco 27, está delimitado por el exterior mediante una superficie cilíndrica 39, y está fabricado de una sola pieza con la base 36.

Una vez más con referencia la figura 3, la cámara 33 se extiende a través de la base 36, y de parte del vástago 37, compartiendo el eje 3, y comunica, en lados diametralmente opuestos, con respectivos agujeros radiales 41 fabricados en el vástago 37. Los agujeros 41 proporcionan salida, en una posición axial adyacente a la base 36, a la cámara anular 42 excavada a lo largo de la superficie 39.

La cámara 42 define, en una posición radialmente externa, una separación anular u orificio, diseñado para ser abierto/cerrado mediante un elemento de apertura/cierre definido por un manguito 43 activado por el dispositivo accionador 20, para variar la presión en la cámara de control 9 y, por lo tanto, controlar la traslación axial de la varilla 8.

El manguito 43 está fabricado de una sola pieza con el anclaje 22, y tiene una superficie cilíndrica interna acoplada con la superficie 39, de forma sustancialmente estanca a fluidos, de modo que es deslizable axialmente entre una posición de fin de trayecto avanzado, y una posición de fin de trayecto retraído.

En concreto, en la posición de fin de trayecto avanzado, el manguito 43 cierra la separación anular externa de la cámara 42, mediante ser acoplado, de forma que se apoya, en un punto 44 de sus extremos, sobre un hombro cónico 45 que conecta la superficie 39 del vástago 37, a la base 36. En esta posición, el combustible ejerce una fuerza resultante cero de impulso axial sobre el manguito 43, puesto que la presión en la cámara 42 actúa radialmente sobre la superficie cilíndrica interna del propio manguito 43.

En la posición de fin de trayecto retraída, el extremo 44 del manguito 43 está situado a una distancia desde el hombro 43, y delimita con este una separación para el paso de combustible hacia un canal anular 48, delimitado por la tuerca con anilla 18 y por el propio manguito 43. El canal anular 48 comunica, a través de la cavidad 42 del cuerpo inyector 2, con un respectivo conducto de escape o reciclaje (no ilustrado).

Una vez más con referencia la figura 1, el cuerpo de válvula 17 comprende, además del cabezal 17a, un vástago hueco cilíndrico 17b, con el eje 3, que se extiende dentro del tramo 12 del asiento 5, y está provisto con una ranura anular 50, que está fabricada en un tramo intermedio del vástago 17b situado por debajo de, y axialmente a cierta distancia desde, la cámara anular 30. La ranura 50 está acoplada mediante un cuerpo de sellado anular 51, que está fabricado de material plástico apropiado, preferentemente PTFE con rellenos de bronce, o de los materiales conocidos por los nombres comerciales "Turcite" o "Tucon", y se proyecta en forma de voladizo desde la periferia externa del vástago 17b para cooperar, mediante apoyarse sobre este, con un hombro apropiado unido al cuerpo de válvula 17, y mediante acoplamiento radial con una parte del tramo 12 adyacente a la cámara anular 30, para proporcionar estanqueidad a fluidos. Convenientemente, el cuerpo 51 está moldeado directamente sobre el vástago 17b, para hacerlo integral con el cuerpo de válvula, por deposición del material que forma el propio cuerpo 51, directamente en la ranura 50.

Alternativamente, de acuerdo con lo que se ilustra en la figura 2, el cuerpo 51 es reemplazado con un cuerpo helicoidal 53, que tiene preferentemente una vuelta completa y dos vueltas finales truncadas. El cuerpo helicoidal 53 está fabricado por separado respecto del cuerpo de válvula, y es subsiguientemente acoplado al cuerpo de válvula, siendo para ello insertado en el asiento 50.

En la otra variante ilustrada en la figura 3, el vástago 17b carece de ranuras externas, tiene una generatriz rectilínea y lleva, ajustado de forma que está axialmente fijo, un cuerpo de soporte adicional 55, sobre el que descansa un cuerpo anular 56, que se extiende también más allá de la periferia externa del vástago 17b y del cuerpo adicional 35, para proporcionar estanqueidad a fluidos.

En uso, el combustible a presión introducido en la cámara anular 30 ejerce, sobre los cuerpos 51, 53 o 56, un empuje axial dirigida hacia abajo, es decir hacia el elemento nebulizador (no ilustrado). Puesto que los mencionados cuerpos son portados por el cuerpo de válvula, el mencionado impulso es descargado sobre el cuerpo de válvula. El mencionado empuje tienen una dirección opuesta a la ejercida por la presión sobre el propio cuerpo de válvula, debido al sellado proporcionado por el acoplamiento del cabezal 17a de la válvula, contra el hombro 13. De ese modo, el cuerpo de válvula está sometido a la acción de dos empujes que actúan en sentidos opuestos, y con una magnitud sustancialmente igual, y por lo tanto está sustancialmente equilibrado. El mencionado equilibrio impide desplazamientos y/o deformaciones locales elásticas, del propio cuerpo de válvula en la dirección del dispositivo accionador 20, lo que asegura, de este modo, una invariancia del cuerpo de válvula y una constancia del posicionamiento relativo de las diversas partes en el movimiento relativo, independientemente de la presión del combustible.

Moldear los cuerpos de sellado directamente sobre el cuerpo de válvula, permite que el cuerpo de sellado este bloqueado de forma permanente en el cuerpo de válvula. El uso de cuerpos de sellado helicoidales y/o un cuerpo de soporte adicional permite, en cambio, que se simplifique y acelere las operaciones de instalación del cuerpo de sellado sobre el cuerpo de válvula, garantizando no obstante, a la vez, un posicionamiento estable y correcto, y un sellado eficaz.

De la descripción precedente aparece como claramente evidente, que puede realizarse modificaciones y variaciones al inyector 1 aquí descrito, sin apartarse del radio de protección definido por las reivindicaciones que se siguen. En concreto, los cuerpos de sellado portados por el cuerpo de válvula pueden fabricarse de formas que difieren respecto de las indicadas aquí, y utilizar materiales que son diferentes respecto de los descritos aquí, puramente a modo de ejemplo.

Claims (10)

1. Un inyector de combustible (1) para un motor de combustión interna, que comprende: un cuerpo inyector (2) provisto con un asiento (5); una válvula de control de inyección (4), que comprende un cuerpo de válvula (17) situado en posición fija en el mencionado asiento (5), para delimitar una cámara anular (30), diseñada para recibir un combustible a presión; primeros medios estancos a fluidos (13, 17a) y segundos medios estancos a fluidos (51; 53; 56) situados en lados axiales opuestos de la mencionada cámara anular (30), para aislar la cámara anular de forma estanca a fluidos, comprendiendo el mencionado segundo medio estanco a fluidos, un elemento de sellado (51; 53; 56) situado entre el mencionado cuerpo inyector (2) y el mencionado cuerpo de válvula (17), estando el mencionado inyector caracterizado porque el mencionado elemento de sellado (51; 53; 56) reposa axialmente, en el lado axialmente opuesto a la mencionada cámara anular (30), sobre un hombro portado por el mencionado cuerpo de válvula (17).

2. El inyector acorde con la reivindicación 1, caracterizado porque el mencionado elemento de sellado (51; 53; 56) es un cuerpo fabricado de material plástico.

3. El inyector acorde con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el mencionado elemento de sellado (51; 53; 56) está situado en una posición axial, a cierta distancia desde la mencionada cámara anular (30).

4. El inyector acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mencionado hombro está radialmente acoplado a una parte del mencionado cuerpo inyector (2).

5. El inyector acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mencionado cuerpo de válvula (17) comprende un asiento perimétrico exterior (50), y porque el mencionado elemento (51; 53) está parcialmente alojado en el mencionado asiento perimétrico (50).

6. El inyector acorde con la reivindicación 5, caracterizado porque el mencionado asiento perimétrico (50) es un asiento circunferencial.

7. El inyector acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mencionado elemento de sellado (51) está moldeado directamente sobre el mencionado cuerpo de válvula (17).

8. El inyector acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el mencionado elemento de sellado (53) tiene forma helicoidal.

9. El inyector acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el mencionado hombro está definido por un cuerpo de soporte (55) que es distinto del mencionado cuerpo de válvula (17), y está conectado establemente al cuerpo de válvula (17).

10. El inyector acorde con la reivindicación 9, caracterizado porque el mencionado cuerpo de soporte (55) está ajustado en el mencionado cuerpo de válvula (17).