ES2277601T3 - Valvula de inyeccion de combustible. - Google Patents

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Abstract

Una válvula de inyección de combustible (10) que comprende: un alojamiento (101) provisto con un orificio de inyección de combustible (103) en uno de sus extremos; un conducto de combustible a alta presión (123), conectado al orificio de inyección de combustible (103); una aguja de la válvula (105), para abrir y cerrar el orificio de inyección de combustible (103); una cámara de control (109); un conducto de alimentación; un conducto de descarga; una válvula de control.

Description

Válvula de inyección de combustible.
Campo técnico
La presente invención se refiere a una válvula de inyección de combustible acorde con el preámbulo de la reivindicación 1. Más en concreto, la presente invención se refiere a una válvula de inyección de combustible utilizada en un sistema de inyección de combustible de tipo conductor común.
Arte previo
Se conoce en el arte un sistema de inyección de combustible de tipo conductor común, de un motor de combustión interna. En un sistema de inyección de combustible de conductor común, se suministra combustible a alta presión, a un depósito (un conducto común), y es distribuido a respectivas válvulas de inyección de combustible, desde el depósito. Puesto que siempre hay combustible a alta presión almacenado en el depósito, en el sistema de inyección de combustible de conductor común puede mantenerse siempre la alta presión de la inyección de combustible, procedente de las válvulas de inyección de combustible, independientemente de la velocidad del motor. Cuando se utiliza una bomba convencional de inyección de combustible impulsada por el eje, (una denominada bomba de inyección de combustible de tipo tirón), la presión de la inyección de combustible se hace menor cuando disminuye la velocidad del motor. Por lo tanto, en comparación con un sistema de inyección de combustible que utiliza una bomba de inyección de combustible de tipo tirón, puesto que la presión de inyección de combustible puede fijarse a un valor elevado, puede obtenerse una mejor atomización del combustible a una velocidad del motor baja, utilizando el sistema de inyección de combustible de conducto común. Así, puede mejorarse las condiciones de la combustión y la emisión de gases de escape, en funcionamiento a baja velocidad, en el sistema de inyección de combustible de conducto común.
Sin embargo, hay un inconveniente en el sistema de inyección de combustible conducto común. En una bomba de inyección de combustible de tipo tirón, la presión de inyección de combustible es relativamente baja al comienzo de la inyección de combustible, y se incrementa hacia el término de inyección de combustible. En general, el combustible inyectado al comienzo de la inyección de combustible contribuye en buena medida al incremento de temperatura en la cámara de combustión. Por lo tanto, si se inyecta una gran cantidad de combustible al comienzo de la inyección de combustible, la cantidad de NO_{x} (óxido de nitrógeno) formando por la combustión, se incrementa debido a un incremento en la temperatura de combustión. Las características de la inyección de combustible, de la bomba de inyección de combustible de tipo tirón, son preferibles desde el punto de vista de la reducción de NO_{x}, puesto que la tasa de inyección de combustible es baja al comienzo de la inyección de combustible, debido a una baja presión de inyección de combustible al comienzo de la inyección de combustible. Así, la cantidad de combustible inyectado desde las válvulas de inyección de combustible al comienzo de la inyección de combustible, es relativamente pequeña en la bomba de inyección de combustible de tipo tirón, y se suprime la formación de NO_{x}.
Por otra parte, debido a que la presión de inyección de combustible es sustancialmente constante durante la inyección de combustible, la cantidad de combustible inyectado al comienzo de la inyección de combustible se hace relativamente grande. Esto provoca un incremento en la cantidad de NO_{x} formado por la combustión.
Para superar este inconveniente, se ha propuesto las válvulas de inyección de combustible que tienen las mismas características de inyección de combustible que las de la bomba de inyección de combustible de tipo tirón, incluso bajo una presión constante de inyección de combustible, de un sistema de inyección de combustible de conducto común.
Una válvula de inyección de combustible de este tipo se revela, por ejemplo, en el documento JP 05-071 438 A.
La válvula de inyección de combustible en la publicación JP 05-071 438 A, está provista con una cámara de contrapresión (una cámara de control), que mantiene el combustible a alta presión para impulsar una aguja hacia una posición en la que la aguja cierra un orificio de inyección del combustible. Además, se proporciona una válvula de tres vías activada por solenoide, que comunica la cámara de contrapresión con un conducto de combustible a alta presión, y un conducto de combustible a baja presión, selectivamente. Cuando la válvula de tres vías se mantiene en una posición en la que la cámara de contrapresión está conectada a la línea de fuelóleo a alta presión, puesto que se suministra un fuelóleo alta presión a la cámara de contrapresión, se mantiene la aguja en la posición que cierra el orificio de inyección de combustible y, de ese modo, es cerrada la válvula de inyección de combustible.
Cuando la válvula de tres vías es conmutada a la posición en que la cámara de contrapresión está conectada a la línea de combustible a baja presión, se reduce la presión en la cámara de contrapresión, y la aguja se mueve a una posición en la que se abre el orificio de inyección de combustible. La válvula de inyección de combustible en la publicación JP 05-071 438 A está, además, provista con una válvula de control en el conducto que conecta la válvula de tres vías con la línea de combustible a baja presión. La válvula de control es capaz de adoptar tres posiciones, es decir una primera posición que bloquea por completo el flujo de fuelóleo desde la cámara de contrapresión a la línea de combustible a baja presión, una segunda posición que permite un flujo parcial del fuelóleo desde la cámara de contrapresión a la línea de combustible a baja presión, y una tercera posición que permite un flujo total del fuelóleo desde la cámara de contrapresión a la línea de combustible a baja presión.
En la publicación JP 05-071 438 A, una válvula de tres vías es conmutada a la posición en que la cámara de contrapresión está conectada a la línea de combustible a baja presión, durante la inyección de combustible. Además, la válvula de control es conmutada a la segunda posición al comienzo de la inyección de combustible, y mantenida en la tercera posición a continuación.
Cuando la válvula de control es conmutada a la segunda posición, al comienzo de la inyección de combustible, se establece un flujo parcial de fuelóleo desde la cámara de contrapresión a la línea de combustible a baja presión, y la presión en la cámara de contrapresión disminuye ligeramente. Esto provoca que la aguja se eleve un poco, y habrá ligeramente el orificio de inyección de combustible al comienzo de la inyección de combustible. Cuando la válvula de control es conmutada a la tercera posición, puesto que se establece un flujo total de fuelóleo desde la cámara de contrapresión en la línea de combustible a baja presión, la presión en la cámara de contrapresión cae en gran medida. Esto provoca que el aguja se eleve mucho y abra por completo el orificio de inyección de combustible. Así, la cantidad de combustible inyectado desde el orificio de inyección de combustible es pequeña al comienzo de la inyección de combustible, y se hace mayor durante el resto del período de inyección de combustible. En otras palabras, las características de inyección de combustible de la válvula de inyección de combustible en la publicación JP 05-071 438 A, son tales que la tasa de inyección de combustible es pequeña al comienzo de la inyección de combustible, y grande durante el resto del período de inyección de combustible, es decir, pueden obtenerse características de inyección de combustible iguales a las de la bomba de inyección de combustible tipo tirón, incluso si se utiliza la válvula de inyección de combustible de la publicación JP 05-071 438 A en un sistema de inyección de combustible de conducto común.
Sin embargo, la válvula de inyección de combustible en la publicación JP 05-071 438 A, tiene también un inconveniente significativo, por cuanto que necesita dos válvulas activadas por solenoide (es decir la válvula de tres vías y la válvula de control), para obtener las características de inyección de combustible que tienen una tasa de inyección de combustible baja al comienzo de la inyección de combustible, y una tasa de inyección alta de combustible durante el resto del período de inyección.
Cuando se utiliza válvulas activadas por solenoide, se incrementa el tamaño de la válvula de inyección de combustible y se complica su construcción. Además, puesto que las respectivas válvulas funcionan simultáneamente, se necesita fuentes eléctricas separadas para las respectivas válvulas. Además de lo anterior, puesto que la sincronización del funcionamiento de las dos válvulas debe estar controlada de forma precisa para obtener las características deseadas de inyección de combustible, se necesita un control complicado para el funcionamiento de las válvulas.
Además en los motores diesel, en algunos casos se lleva a cabo una inyección de combustible piloto previamente a una inyección de combustible principal. Cuando se lleva a cabo una inyección de combustible piloto, en ocasiones es preferible cambiar las características de inyección de combustible de la inyección de combustible piloto respecto de la inyección de combustible principal, de acuerdo con las condiciones operativas del motor. Sin embargo, aunque la válvula de inyección de combustible en la publicación JP 05-071 438 A es capaz de proporcionar características de inyección de combustible que tienen una tasa de inyección baja de combustible al comienzo, y una tasa de inyección alta de combustible durante el resto del período de inyección de combustible, no es posible utilizar diferentes características de inyección de combustible para la inyección de combustible piloto y las inyecciones de combustible principales.
Revelación de la invención
A la vista de los problemas del arte previo enunciados arriba, el objeto de la presente invención es proporcionar una válvula de inyección de combustible que tenga una construcción simple y compacta, y sea capaz de cambiar sus características de inyección, de acuerdo con las condiciones operativas del motor, cuando se utiliza en un sistema de inyección de combustible de conducto común.
El objetivo se consigue mediante una válvula de inyección de combustible que tenga las características de la reivindicación 1. Se establece otros desarrollos ventajosos en las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona una válvula de inyección de combustible que comprende un alojamiento provisto con un orificio de inyección de combustible en uno de sus extremos, un conducto de combustible a alta presión conectado al orificio de inyección de combustible, una aguja de la válvula para abrir y cerrar el orificio de inyección de combustible, una cámara de control formada en el alojamiento en un extremo de la aguja de la válvula, opuesto al orificio de inyección de combustible, un conducto de alimentación que conecta el conducto de combustible a alta presión y la cámara de control, para suministrar combustible a alta presión a la cámara de control, de forma que la presión en la cámara de control impulsa la aguja de la válvula hacia una posición en la que la aguja de la válvula cierra el orificio de inyección de combustible, al menos dos conductos de descarga conectados a la cámara de control, para reducir la presión en la cámara de control mediante descargar combustible desde la cámara de control al exterior del alojamiento, de forma que la aguja de la válvula se mueve hacia una posición en la que la aguja de la válvula abre el orificio de inyección de combustible, una válvula de control para abrir y cerrar los conductos de descarga, la válvula de control es capaz de adoptar cualquiera entre, una primera posición en la que están cerrados la totalidad de los conductos de descarga, una segunda posición en la que al menos uno de los conductos de descarga está abierto y al menos uno de los conductos de descarga está cerrado, y una tercera posición en la que están abiertos la totalidad de los conductos de descarga.
De acuerdo con la presente invención, la cámara de control está conectada al conducto de combustible a alta presión, y siempre se suministra combustible a alta presión a la cámara de control. La presión en la cámara de control impulsa la aguja de la válvula, hacia la posición en que esta cierra el orificio de inyección de combustible. La inyección de combustible se inicia rebajando la presión en la cámara de control, por medio de descargar combustible de la cámara de control a través de conductos de descarga. Las características de la inyección de combustible son ajustadas por medio de controlar el ritmo de caída de presión, mediante ajustar el caudal a través de los conductos de descarga. En esta realización, para ajustar el caudal de combustible que fluye a través de los conductos de descarga, se proporciona una válvula de control capaz de adoptar tres posiciones.
Cuando la válvula de control adopta una primera posición, se cierra la totalidad de los conductos de descarga. Puesto que no se produce ningún derramamiento de combustible desde la cámara de control en esta condición, la presión en la cámara de control se mantiene a un valor elevado debido al combustible suministrado desde el conducto de combustible a alta presión. Así, la aguja de la válvula se mantiene en la posición en la que está cerrado el orificio de inyección de combustible, mediante lo cual no se produce la inyección de combustible.
Cuando la válvula de control adopta una segunda posición, puesto que al menos uno de los conductos de descarga está abierto y al menos uno de los conductos de descarga está cerrado en esta posición, fluye combustible de la cámara de control saliendo desde la cámara de control a través solo de los conductos de descarga abiertos. Por lo tanto, la presión en la cámara de control disminuye a una velocidad relativamente lenta. Esto provoca que la aguja de la válvula se mueva hacia la posición en la que está abierta la inyección de combustible, a una velocidad relativamente baja, y de ese modo se inicia la inyección de combustible. Sin embargo, puesto que la velocidad del movimiento de la aguja de la válvula es relativamente baja, la tasa de inyección de combustible se incrementa a un ritmo relativamente bajo, cuando la válvula de control adopta la segunda posición.
Cuando la válvula de control adopta una tercera posición, puesto que están abiertos la totalidad de conductos de descarga, una cantidad de combustible relativamente grande sale de la cámara de control a través de todos los conductos de descarga. Por lo tanto, la presión en la cámara de control disminuye rápidamente en la segunda posición de la válvula de control. Esto provoca que la aguja de la válvula se mueva hacia la posición en la que abre el orificio de inyección de combustible, y por lo tanto se lleva a cabo la inyección de combustible con un incremento relativamente grande en la tasa de inyección de combustible, cuando la válvula de control adopta la tercera posición. Así, de acuerdo con la presente invención, las características de inyección de combustible puede cambiarse mediante conmutar la posición de la válvula de control, entre la segunda y la tercera posición durante la inyección de combustible.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona además una válvula de inyección de combustible que comprende un alojamiento, provisto con un orificio de inyección de combustible en uno de sus extremos, un conducto de combustible a alta presión conectado al orificio de inyección de combustible, una aguja de la válvula para abrir y cerrar el orificio de inyección de combustible, una cámara de control formada en el alojamiento en un extremo de la aguja de la válvula opuesto al orificio de inyección de combustible, una cámara de salida conectada a la cámara de control a través de, al menos, dos conductos de retorno, un conducto de salida que conecta la cámara de salida a una parte de baja presión fuera del alojamiento, y un conducto de alimentación que conecta el conducto de combustible a alta presión en la cámara de salida, para suministrar combustible a alta presión a la cámara de salida, y una válvula de control dispuesta en la cámara de salida y provista con un elemento de válvula, para cerrar y abrir el conducto de salida, la válvula de control es capaz de adoptar cualquiera entre, una primera posición en la que el elemento de válvula cierra el conducto de salida mientras que abre la totalidad de los conductos de retorno, una segunda posición en la que el elemento de válvula abre el conducto de salida mientras que cierra al menos uno de los conductos de retorno y abre al menos uno de los conductos de retorno, y una tercera posición en la que el elemento de válvula abre el conducto de salida y la totalidad de los conductos de retorno, cuando la válvula de control adopta la primera posición, el combustible que fluye a la cámara de salida desde el conducto de alimentación, fluye a la cámara de control a través de la totalidad de los conductos de retorno y, de ese modo, la presión en la cámara de control se incrementa e impulsa la aguja de la válvula hacia una posición en la que la aguja de la válvula cierra el orificio de inyección de combustible, cuando la válvula de control adopta cualquiera entre la segunda posición y la tercera posición, el combustible que fluye a la cámara de salida desde el conducto de alimentación, sale de la cámara de salida a través del conducto de salida y, simultáneamente, fluye combustible de la cámara de control saliendo de la cámara de control, y es descargado al exterior del alojamiento por vía de la cámara de salida y el conducto de salida y, de ese modo, disminuye la presión en la cámara de control, y se permite el movimiento de la válvula hacia una posición en que la aguja de la válvula abre el orificio de inyección de combustible.
De acuerdo con la presente invención, la válvula de control no está conectada directamente al conducto de combustible a alta presión, es decir el conducto de combustible a alta presión está conectado a la cámara de salida. Por lo tanto, cuando la válvula de control adopta las posiciones segunda o tercera, se descarga combustible a alta presión procedente del conducto de combustible a alta presión, desde el conducto de salida, sin que fluya a la cámara de control. Así, la presión en la cámara de control disminuye incluso si es muy elevada la presión en el conducto de combustible a alta presión. Además, cuando la válvula de control adopta la tercera posición, puesto que está cerrado el conducto de salida, fluye combustible desde el conducto de combustible a alta presión, a la cámara de control, a través de la totalidad de los conductos de retorno. Por lo tanto, se incrementa rápidamente la presión en la cámara de control, y la aguja de la válvula cierra el orificio de inyección de combustible, en un lapso corto.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se comprenderá mejor a partir de la descripción que se expone en lo que sigue, con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:
la figura 1 muestra esquemáticamente la configuración general de una realización, cuando la válvula de inyección de combustible de la presente invención se utiliza en un sistema de inyección de combustible de conducto común, para un motor diesel de un automóvil;
la figura 2 es una vista en sección longitudinal, de una válvula de inyección de combustible acorde con una realización de la presente invención;
la figura 3 es una vista en sección aumentada, de una parte de la válvula de inyección de combustible de la figura 2, mostrando la válvula de control en su posición cerrada;
la figura 4 es una vista en sección aumentada, que muestra la válvula de control en su posición de carrera media;
la figura 5 es una vista en sección aumentada, que muestra la válvula de control en su posición de carrera completa;
la figura 6 es una vista en sección aumentada, similar a la figura 3, que muestra otra realización de la presente invención;
la figura 7 es una vista en sección aumentada, que muestra una modificación de la realización de la figura 6;
la figura 8 es un cuadro de sincronización, que explica una primera realización de las características de inyección de combustible obtenidas mediante la válvula de inyección de combustible acorde con la presente invención;
la figura 9 es un cuadro de sincronización, que explica una segunda realización de las características de inyección de combustible obtenidas mediante la válvula de inyección de combustible acorde con la presente invención;
la figura 10 es un diagrama de sincronización, que explica una tercera realización de las características de inyección de combustible obtenidas mediante la válvula de inyección de combustible acorde con la presente invención;
la figura 11 es un diagrama de sincronización, que explica una cuarta realización de las características de inyección de combustible obtenidas mediante la válvula de inyección de combustible acorde con la presente invención;
la figura 12 es un diagrama de sincronización, que explica una quinta realización de las características de inyección de combustible obtenidas mediante la válvula de inyección de combustible acorde con la presente invención;
la figura 13 es una vista aumentada, en sección parcial, de una válvula de inyección de combustible acorde con una realización diferente respecto de las figuras 2 a 7; y
la figura 14 es una vista aumentada, en sección parcial, de una válvula de inyección de combustible que muestra una modificación de la realización de la figura 13.
Descripción de la realización preferida
En lo que sigue, se explicará una realización de la presente invención en detalle, con referencia a los dibujos anexos.
La figura 1 muestra esquemáticamente un sistema de inyección de combustible de un motor diesel de automóvil, que utiliza una válvula de inyección de combustible acorde con una realización de la presente invención.
En la figura 1, el número de referencia 1 designa un motor de combustión interna (en la figura 1 se utiliza un motor diesel de cuatro cilindros, que tiene cilindros números 1 a 4), y 10a a 10d de designan válvulas de inyección de combustible para inyectar directamente combustible a los respectivos cilindros números 1 a 4. Las válvulas de inyección de combustible 10a a 10d están conectadas a un depósito (un conducto común) 3, mediante respectivos conductos de combustible a alta presión 11a a 11d. El conducto común 3 almacena combustible presurizado, suministrado desde una bomba de combustible 5 a alta presión, y distribuye combustible a alta presión a las respectivas válvulas de inyección de combustible 10a a 10d, a través de tubos de combustible a alta presión 11a a 11d.
La bomba de combustible a alta presión 5 en esta realización es, por ejemplo, una de tipo émbolo con un mecanismo de control de capacidad, y presuriza combustible suministrado desde un depósito de combustible (no mostrado), a una presión predeterminada. La cantidad de combustible suministrado desde el conducto común 3 es controlada por realimentación, mediante una unidad de control electrónico (ECU) 20, de forma que se mantiene siempre una presión de combustible objetivo, predeterminada, en el conducto común 3. Por lo tanto, la presión de combustible en el conducto común 3 (es decir, la presión de inyección de combustible de las válvulas de inyección de combustible 10a a 10d) puede fijarse a un valor elevado, incluso cuando la velocidad del motor es baja. Además, aunque una parte del combustible en el conducto común 3 fluye saliendo del conducto común 3 cuando se inyecta combustible desde las válvulas de inyección de combustible 10a a 10d, la presión de combustible en el conducto común 3 no cambia demasiado, debido a que el volumen del conducto común 3 es mucho mayor que el volumen del combustible inyectado por una inyección de combustible. En otras palabras, la presión de combustible en el conducto común 3 (es decir la presión de inyección de combustible) se mantiene sustancialmente constante durante el período de inyección de combustible, de las respectivas válvulas de inyección de combustible 10a a 10d.
En la figura 1, el número de referencia 20 designa una unidad de control electrónico (ECU) 20, que controla el motor 1. La ECU 20 puede estar construida como un microordenador de un tipo conocido, y está provista con una memoria de solo lectura (ROM), una memoria de acceso aleatorio (RAM), una unidad de procesamiento (CPU), conectadas entre sí mediante un bus direccional. La ECU 20 de esta realización lleva a cabo el control sobre la presión de combustible, en el cual se controla la presión de combustible del conducto común, en un valor objetivo determinado a partir de las condiciones operativas del motor, mediante ajustar la capacidad de descarga de la bomba de combustible a alta presión 5. La ECU 20 lleva a cabo además un control básico del motor, tal como el control de inyección de combustible, que controla la sincronización de la inyección de combustible y la cantidad de inyección de combustible, mediante ajustar la sincronización de apertura y el período de las respectivas válvulas de inyección de combustible 10a a 10d.
En esta realización, se dispone un sensor 27 de presión del combustible, en el conducto común 3, para detectar la presión de combustible en el conducto común 3. Además, se dispone un sensor del acelerador 21 cerca del pedal del acelerador (no mostrado) del motor 1, para detectar el grado de abertura del acelerador (la cantidad de presión sobre el pedal del acelerador, mediante un conductor del vehículo). El número de referencia 23 en la figura 1, es un sensor del ángulo de leva, para detectar el ángulo de fase rotacional del árbol de levas del motor 1. El sensor del ángulo de la leva 23 está dispuesto cerca del árbol de levas, y entrega una señal de impulso de referencia cada 720 grados de rotación del cigüeñal. El sensor del ángulo de manivela 25 está dispuesto cerca del cigüeñal del motor 1, y entrega una señal de impulso del ángulo de manivela cada, por ejemplo, 15 grados de rotación del cigüeñal.
La ECU 20 calcula la velocidad del motor a partir del intervalo de la señal de impulso del ángulo de manivela, procedente del sensor del ángulo de manivela 25. La ECU 20 calcula además la sincronización de inyección y la cantidad de inyección de combustible de las válvulas de inyección de combustible 10a a 10d, en base a la velocidad del motor calculada y el grado de abertura del acelerador, detectado por el sensor del acelerador 21. En esta realización, puede utilizarse cualquier método conocido para calcular la sincronización de la inyección de combustible y la cantidad de inyección de combustible.
A continuación se explicará la construcción de las válvulas de inyección de combustible 10a a 10d. Puesto que las válvulas de inyección de combustible 10a a 10d son idénticas, las válvulas de inyección de combustible 10a a 10d se designarán en general por el número de referencia 10, en la explicación que sigue.
La figura 2 es una vista en sección longitudinal, de la válvula de inyección de combustible 10 de esta realización.
En la figura 2, el número 101 denota un alojamiento de la válvula de inyección de combustible que tiene forma sustancialmente cilíndrica, 103 denota un orificio de inyección formado al fondo del alojamiento 101, y 105 denota una aguja de válvula, de la válvula de inyección de combustible 10.
El número 123 es un conducto de combustible a alta presión formado en el alojamiento 101. El conducto de combustible a alta presión 123 está conectado al conducto común 3, a través del tubo de combustible a alta presión (11a a 11d en la figura 1) en uno de sus extremos, y está conectado a una cámara de presión 107 formada alrededor de la aguja de la válvula 105, en la parte por debajo de una parte 105a de guía de la aguja, de esta.
Cuando la válvula de inyección de combustible 10 está cerrada, la punta de la aguja de válvula 105 es impulsada hacia un asiento de boquilla formado alrededor del orificio de inyección 103, y cierra el orificio de inyección 103. En esta posición, la presión en la cámara de presión 107 impulsa la aguja de la válvula 105 hacia arriba (en sentido abriendo el orificio de inyección 103, es decir un sentido de apertura de la válvula). La fuerza hacia arriba ejercida sobre la aguja de la válvula 105, es igual a la presión de combustible en la cámara de presión 107, multiplicada por el área que recibe la presión (es decir, el área calculada mediante sustraer el área del asiento de boquilla (105c) del área de la sección transversal de la parte de guía de la aguja 105a).
En el alojamiento 101, hay formada una cámara de control 109, en el extremo de la aguja de la válvula 105 opuesto al orificio de inyección 103. Como se explicará más abajo, el conducto de combustible a alta presión 123 está conectado a la cámara de control 109, y la presión que el combustible de esta ejerce sobre el extremo (una parte de control del pistón) de la aguja de la válvula 105, impulsa la aguja de la válvula en sentido hacia abajo (es decir, un sentido de cierre de la válvula). Además, un resorte 111 para impulsar la aguja 105 en el sentido de cierre, está dispuesto en la cámara de control 109. Cuando la presión en la cámara de presión y la presión en la cámara de control 109, son la misma, la aguja 105 es impulsada mediante el resorte 111 en el sentido de cierre. Así, se mantiene la aguja 105 en la posición que cierra el orificio de inyección 103, mediante el resorte 111 y, de ese modo, se impide una inyección de combustible errónea debida al movimiento hacia arriba de la aguja 105, provocado por la presión en una cámara de combustión.
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En el alojamiento 101, hay dispuesta una cámara de salida 130, que está conectada a la cámara de control 109 mediante conductos de retorno 201 y 203, como se explicará más abajo. La cámara de salida 130 está conectada a una parte de baja presión de combustible, fuera de la válvula de inyección de combustible (tal como el depósito de combustible) mediante un conducto de salida 127. El número 300 en la figura 2 es una válvula de control, para bloquear la comunicación entre la cámara de salida 120 y el conducto de salida 117.
La válvula de control 300 está conectada hidráulicamente a un accionador piezoeléctrico 303, por vía de una cámara hidráulica 301. El accionador piezoeléctrico 303 está provisto con un pistón 305 opuesto a la cámara hidráulica 301. Cuando se aplica una tensión eléctrica al accionador piezoeléctrico 303, el pistón 305 se mueve hacia abajo y la cantidad de desplazamiento de este se corresponde con la tensión aplicada. El desplazamiento del pistón 305 es transmitido al extremo superior de la válvula de control 300. Esto provoca que la válvula de control se mueva hacia abajo, en una cantidad calculada mediante multiplicar la proporción entre las áreas en sección transversal, del pistón 305 y de la parte superior de la válvula de control 300, por la cantidad de desplazamiento del pistón 305. Por lo tanto, mediante aplicar tensión eléctrica al accionador piezoeléctrico 303, la válvula de control 300 se mueve hacia abajo en una cantidad correspondiente a la tensión eléctrica aplicada y, por lo tanto, comunica la cámara de salida con el conducto de salida 117.
La figura 3 es una vista en sección, aumentada, de la parte de la válvula de inyección de combustible 10 que rodea la cámara de control 130 y la cámara de salida 109 en la figura 2.
Tal como puede verse a partir de la figura 3, la cámara de control 109 y la cámara de salida 130 están conectadas mediante conductos de retorno 201 y 203, que tienen reguladores 201a y 203a, respectivamente. Además, la cámara de control 109 está conectada al conducto de combustible a alta presión 123 mediante conductos de alimentación 207, 209 y un regulador 209a. Como se muestra en la figura 3, el conducto de retorno 203 se abre a la cámara de salida 130, en la posición directamente por debajo de la válvula de control 300. Por lo tanto, cuando la válvula de control 300 se mueve a la posición en que la parte inferior de esta sobresale del suelo de la cámara de salida 130, es decir cuando la válvula de control 300 adopta una posición de carrera completa, se bloquea el conducto de retorno 203. Por otra parte, el conducto de retorno 209 se abre a la cámara de salida 130, en la posición que comunica la cámara de salida 130 con la cámara de control 109, independientemente de la posición de la válvula de control 300. En esta realización, el conducto de retorno 201, la cámara de control 130 y el conducto de salida 117 forman un conducto de descarga para descargar combustible desde la cámara de control 109 al exterior del alojamiento 101, mientras que el conducto de retorno 203, la cámara de salida 130 y el conducto de salida 117 constituyen otro conducto de descarga para descargar combustible de la cámara de control 109 al exterior del alojamiento 101.
En la válvula de inyección de combustible 10 de esta realización, la inyección de combustible se lleva a cabo mediante mover la válvula de control 300, por medio de aplicar una tensión eléctrica al accionador piezoeléctrico 303. El desplazamiento (la subida) de la válvula de control 300 puede controlarse con una respuesta extremadamente buena, mediante ajustar la tensión eléctrica aplicada al accionador piezoeléctrico 303. En esta realización, la válvula de control 300 está controlada de forma que adopta selectivamente una de las siguientes tres posiciones:
una posición de cierre, en la que la válvula de control 300 bloquea la comunicación entre la cámara de salida 130 y el conducto de salida 117 (la posición de la figura 3);
una posición de carrera completa, en la que la válvula 300 es colindante con el suelo de la cámara de salida 130, y bloquea la comunicación entre la cámara de salida 130 y el conducto de retorno 203 (la posición de la figura 5); y
una posición de carrera intermedia, en la que la válvula de control 300 se desplaza a la posición entre la posición de cierre y la posición de carrera completa, donde tanto el conducto de salida 117 como el conducto de retorno 203 están conectados a la cámara de salida 130 (la posición en la figura 4).
Los modos de funcionamiento de la válvula de inyección de combustible correspondiente a estas tres posiciones, se explican con referencia a las figuras 3 a 5.
(1) Posición cerrada (figura 3)
Cuando la válvula de control 300 se mueve a la posición de cierre, la cámara de salida 130 está aislada respecto del conducto de salida 117. Sin embargo, puesto que la cámara de control 109 está conectada al conducto de combustible a alta presión 123, a través de los conductos de alimentación 207 y 209, la presión del combustible en la cámara de control 109 se mantiene a un valor igual al del conducto de combustible a alta presión 123. Por tanto la aguja de la válvula 105 es impulsada por la presión en la cámara de control 109, junto con la fuerza del resorte 111, y bloquea el orificio de inyección 103. Así, no se inyecta combustible desde la válvula de inyección de combustible 10, en esta posición.
(2) Posición de carrera intermedia (figura 4)
Cuando la válvula de control 300 adopta la posición de carrera intermedia, la cámara de salida 130 está conectada al conducto de salida 117. Además, la cámara de salida 130 está también conectada a la cámara de control 109, por vía de conductos de retorno 201 y 203, en esta posición. Así, el combustible en la cámara de control 109 fluye a la cámara de salida 130, a través de ambos conductos de retorno 201 y 203, y después fluye saliendo de la cámara de salida 130 a través del conducto de salida 117. Aunque el combustible fluye a la cámara de control 109 desde el conducto de alimentación 209, la presión en la cámara de control 109 cae rápidamente en esta condición. Cuando la presión en la cámara de control 109 disminuye hasta el punto en que la suma de la fuerza ejercida sobre la aguja 105 mediante la presión en la cámara de control 109, y la fuerza del resorte 111, se hace menor que la fuerza ejercida sobre la aguja 105 mediante la presión en la cámara de presión 107, la aguja 105 se mueve y abre el orificio de inyección 103. Así, se inyecta combustible a alta presión en la cámara de presión 107, desde el orificio de inyección 103 de la válvula de inyección de combustible 10. En la posición de carrera intermedia 107 de la válvula de control 300, puesto que la velocidad de la caída de presión en la cámara de control 109 es elevada, también se torna alta la velocidad del movimiento de la aguja 105 para abrir el orificio de inyección 103. Puesto que la tasa de inyección de combustible se hace mayor cuando el desplazamiento de la aguja 105 es mayor, el ritmo de incremento de la tasa de inyección de combustible se hace mayor cuando la válvula de control 300 adopta la posición de carrera intermedia.
(3) Posición de carrera completa (figura 5)
Cuando la válvula de control 300 adopta la posición de carrera completa, el conducto de retorno 203 se cierra mediante la válvula de control 300, y la cámara de salida 130 y la cámara de control 109 se conectan solo mediante el conducto de retorno 201. Por lo tanto, fluye fuelóleo saliendo de la cámara de control 109, solo a través del conducto de retorno 201, mediante lo que se hace relativamente pequeña la velocidad de la caída de presión en la cámara de control 109. Así, la aguja 105 se mueve a una velocidad relativamente lenta, y el ritmo de incremento en la tasa de inyección de combustible se hace pequeño cuando la válvula de control 300 adopta su posición de carrera completa.
Cuando la válvula de control 300 vuelve a su posición cerrada, en la figura 3, bien desde la posición o de carrera intermedia (figura 4) o desde la posición de carrera completa (figura 5), se detiene la salida de combustible a través del conducto de salida 117, puesto que el conducto de salida 117 está cerrado por la válvula de control 300, y se reduce el ritmo de caída de presión en la cámara de control 109, y se incrementa la presión en la cámara de control 109, por medio del fuelóleo que fluye desde los conductos de retorno 207 y 209. Así, cuando la válvula de control 300 vuelve a su posición cerrada en la figura 3, la aguja 105 es presionada contra el orificio de inyección 103, y se detiene la inyección de combustible.
La velocidad del movimiento de la aguja 105, en la posición de carrera completa y en la posición de carrera intermedia de la válvula de control 300, puede determinarse mediante ajustar por anticipado los tamaños de los reguladores 201a y 203a de los conductos de retorno 201 y 203, y el regulador 209a del conducto de alimentación 209.
En la realización de la figura 5, la precisión de la inyección de combustible (es decir, la precisión en la cantidad y la sincronización de la inyección de combustible) es baja si es prolongado el tiempo requerido para detener realmente la inyección de combustible (es decir, el tiempo requerido por la aguja 105 para cerrar completamente el orificio de inyección 103), después de que la válvula de control 300 vuelve a la posición cerrada. Por lo tanto, es preferible incrementar la presión en la válvula de control 300 tan rápidamente como sea posible. Es cierto que el ritmo del incremento de presión en la cámara de control 109 puede incrementarse mediante incrementar el caudal de un flujo de combustible hacia la cámara de control 109, después de que la válvula de control 300 vuelva a la posición cerrada, mediante incrementar el tamaño del regulador 209a del conducto de alimentación 209. Sin embargo, si el caudal del flujo de combustible hacia la cámara de control 109 se incrementa, se reduce también el ritmo de la caída de presión al comienzo de la inyección de combustible, y se torna pequeña la velocidad de la elevación de la aguja al comienzo de la inyección de combustible.
La figura 6 muestra otra realización de la válvula de inyección de combustible 10, que resuelve este problema. En la realización de la figura 6, puede acortarse el tiempo requerido para detener la inyección de combustible después de que la válvula de control 300 vuelve a su posición cerrada, mientras que se mantiene alta la velocidad de elevación de la aguja 105, al comienzo de la inyección de combustible.
Como se muestra en la figura 6, se proporciona un segundo conducto de alimentación 211, con un regulador 211a que conecta el conducto de retorno 203 al conducto de alimentación 207, en la parte corriente arriba del regulador 209a. Mediante conectar el conducto de alimentación 207 al conducto de alimentación 209, a través del segundo conducto de alimentación 209 y el regulador 209a, fluye siempre combustible a alta presión hacia el conducto de retorno 203, desde el conducto de combustible a alta presión 123. Sin embargo, puesto que el regulador 203a está provisto en el conducto de retorno 203, la mayor parte del combustible que fluye al conducto de retorno 203 desde el segundo conducto de alimentación 211, fluye a la cámara de salida 130 sin fluir a la cámara de control 109, cuando el conducto de retorno 203 no está cerrado (es decir, cuando la válvula de control 300 está en la posición de carrera intermedia). En otras palabras, la mayor parte del combustible suministrado desde el segundo conducto de alimentación 211 se fuga al conducto de salida 117 desde la cámara de salida 130, sin fluir a la cámara de control 109. Por lo tanto, en la posición de carrera intermedia de la válvula de control 300, donde es preferible mantener una velocidad de elevación de la aguja 105 grande, la velocidad de elevación de la aguja 105 es sustancialmente la misma que en la realización de la figura 3.
Por otra parte, cuando la válvula de control 300 está en la posición de carrera completa de la posición cerrada, fluye combustible a alta presión suministrado desde el segundo conducto de alimentación 211, a la cámara de control 109 a través del conducto de retorno 203 y el regulador 203a. Por lo tanto, en la posición de carrera completa de la válvula de control 300, donde es preferible mantener más baja la velocidad de elevación de la aguja, la velocidad de elevación de la aguja 105 puede fijarse a un valor menor que en la realización de la figura 3. Además, puesto que el ritmo de caída de presión en la cámara de control 109 es incrementado mediante el combustible que fluye a la cámara de control 109 desde el segundo conducto de alimentación 211, en la posición de cierre de la válvula de control 300, se reduce el tiempo requerido para detener por completo la inyección de combustible después de que la válvula de control 300 vuelve a la posición cerrada. Así, en esta realización se mejora más la precisión de la inyección de combustible.
La figura 7 muestra un ejemplo de modificaciones a la válvula de inyección de combustible 10 en la figura 6. Aunque el segundo conducto de alimentación 211 está conectado al conducto de retorno 203 en la figura 6, el segundo conducto de alimentación 211 está conectado directamente a la cámara de salida 130 en esta realización. Mediante conectar el segundo conducto de alimentación 211 directamente a la cámara de salida 130, el maquinado del segundo conducto de alimentación 211 y el regulador 211a de este, pueden simplificarse enormemente en comparación con la realización de la figura 6.
Como se ha explicado arriba, puede cambiarse las características de inyección de combustible de la válvula de inyección de combustible, mediante activar solo la válvula de control 300, es decir no se necesita ninguna otra válvula además de la válvula de control 300, en la válvula de inyección de combustible de la realización explicada en las figuras 3 a 7. Por lo tanto, la construcción de la válvula de inyección de combustible puede ser compacta y sencilla de acuerdo con estas realizaciones. Además, puesto que solo es necesaria la válvula de control para manejar la válvula de inyección de combustible, solo se necesita una fuente eléctrica, y puede simplificarse el sistema de control para cambiar las características de inyección de combustible, de la válvula de inyección de combustible.
A continuación, se explica ejemplos del control de la velocidad de elevación de la aguja 105 (es decir, el control de las características de inyección de combustible de la válvula de inyección de combustible), utilizando válvulas de inyección de combustible de las figuras 3, 6 y 7.
Como se ha explicado antes, la posición de la válvula de control 300 puede conmutarse libremente entre la posición cerrada, la posición de carrera intermedia y la posición de carrera completa, mediante cambiar la tensión eléctrica aplicada al accionador piezoeléctrico 303 en las válvulas de inyección de combustible de las figuras 3, 6 y 7. Además, puesto que la respuesta del accionador piezoeléctrico 303 es extremadamente alta, la posición de la válvula de control 300 puede conmutarse durante un período de inyección de combustible. Por lo tanto, las características de inyección de combustible de las válvulas de inyección de combustible de las figuras 3, 6 y 7 pueden modificarse durante el funcionamiento del motor, de acuerdo con la condición operativa, como se explica a continuación en las figuras 8 hasta 12.
(1) Figura 8
La figura 8 es un ejemplo de características de inyección de combustible utilizadas cuando el intervalo entre la inyección de combustible piloto y la inyección de combustible principal, es relativamente pequeño. En la figura 8, el eje horizontal y el eje vertical representan el tiempo y la tasa de inyección de combustible, respectivamente. En esta realización, cuando el intervalo entre la inyección de combustible piloto y la inyección de combustible principal son relativamente pequeños, (A) la válvula de control 300 se mantiene en la posición de carrera intermedia durante la inyección de combustible piloto, para obtener una alta velocidad de elevación de la aguja 105 y, (B) la válvula de control 300 se mantiene en la posición de carrera completa durante la inyección principal de combustible, para obtener una velocidad de elevación de la aguja 105 relativamente baja.
Manteniendo una velocidad de elevación alta, la verdadera presión de inyección de combustible en el orificio de inyección 103 de la válvula de inyección de combustible (una presión eficaz de la inyección de combustible), se incrementa rápidamente en la inyección de combustible piloto, y puede inyectarse una pequeña cantidad a una velocidad elevada, durante la inyección de combustible piloto. Puesto que el combustible inyectado a alta velocidad tiene una gran capacidad de penetración, el combustible inyectado se quema después de alcanzar la periferia exterior de la cámara de combustión, incluso aunque la cantidad de inyección de combustible sea pequeña. Por lo tanto, cuando se lleva a cabo la inyección de combustible principal, el combustible inyectado mediante la inyección de combustible principal empieza a quemarse desde la parte que contacta con la combustión de gas formada por la inyección de combustible piloto, en la periferia exterior de la cámara de combustión. En otras palabras, la combustión del combustible inyectado por la inyección de combustible principal, procede desde la periferia externa de la cámara de combustión hacia el centro de la cámara de combustión. Así, la temperatura de combustión del combustible inyectado por la inyección de combustible principal se hace baja y, de ese modo, se suprime la formación de NO_{x}.
Además, puesto que la velocidad de elevación de la aguja es relativamente pequeña durante la inyección de combustible principal, la tasa de inyección de combustible al comienzo de la inyección de combustible principal es relativamente baja, en las características de inyección de combustible de la figura 8. Por tanto en esta realización, puede anticiparse la sincronización del inicio de la inyección de combustible principal, sin perjudicar la combustión. Así, se hace posible completar la inyección de combustible principal en una sincronización relativamente anticipada, antes de que la temperatura en la cámara de combustión se haya reducido cerca del término de la carrera de expansión para, de ese modo, suprimir el incremento de humo del gas de escape, provocado por el combustible inyectado durante la carrera de expansión.
(2) Figura 9
La figura 9 muestra una segunda realización de las características de inyección de combustible utilizadas por las válvulas de inyección de combustible de las realizaciones explicadas arriba. En esta realización, de forma similar a la figura 8, (A) la válvula de control 300 se mantiene en la posición de carrera intermedia durante la inyección de combustible piloto, para obtener una alta velocidad de elevación de la aguja 105, y (B) la válvula de control 300 se mantiene en la posición de carrera completa, para obtener una velocidad de elevación de la aguja 105 relativamente baja, durante la primera mitad de la inyección de combustible principal. Sin embargo, (C) la válvula de control 300 es conmutada entre la posición de carrera completa y la posición de carrera intermedia, en la mitad de la inyección principal. Mediante mantener la válvula de control 300 en la posición de carrera intermedia durante la segunda mitad de la inyección de combustible principal, se incrementa la tasa de inyección de combustible rápidamente, durante la segunda mitad de la inyección de combustible, de forma similar al caso en que se utiliza una bomba de inyección de combustible de tipo tirón. Por lo tanto, la inyección de combustible principal se completa antes que en la figura 8, y se suprime adicionalmente la formación de humo en el gas del escape.
(3) Figura 10
La figura 10 muestra una tercera realización de las características de inyección de combustible utilizadas cuando se lleva a cabo la inyección de combustible piloto en una sincronización previa a la de las figuras 8 y 9. En este caso, puesto que se lleva a cabo la inyección de combustible piloto en un periodo relativamente temprano, de una carrera de compresión de un cilindro, la presión y la temperatura en la cámara de combustión no son lo suficientemente elevadas. Además, puesto que la posición del pistón es relativamente baja en el cilindro, cuando se lleva a cabo la inyección de combustible piloto, el combustible inyectado mediante la inyección de combustible piloto es apto para alcanzar la pared del cilindro sin evaporarse, y para pegarse a la pared en forma líquida. Cuando el combustible líquido se pena la pared del cilindro, puede producirse la dilución del combustible y el deterioro de la lubricación de los anillos del pistón debido al combustible líquido.
Para impedir estos problemas, se mantiene la válvula de control 300 en su posición de carrera completa, cuando se lleva a cabo la inyección de combustible piloto anticipada. Mediante mantener la válvula de control 300 en la posición de carrera completa durante la inyección de combustible piloto anticipada, puesto que se reduce el ritmo de incremento de la presión eficaz de la inyección de combustible, el combustible inyectado por la inyección de combustible piloto forma un spray que tiene baja penetración y, por lo tanto, el combustible inyectado por la inyección de combustible piloto no alcanza la pared del cilindro en forma líquida. Así, no se tiene los problemas provocados por el combustible líquido adherido al cilindro.
(4) Figura 11
La figura 11 muestra una cuarta realización de las características de inyección de combustible de las válvulas de inyección de combustible, cuando se lleva a cabo una inyección de combustible posterior. Una inyección de combustible posterior, es una inyección de combustible que se lleva a cabo después de que se ha completado una inyección de combustible principal. La inyección de combustible posterior es necesaria cuando la cantidad de inyección de combustible es excesivamente grande, y puede provocar un incremento en el humo del gas de escape, debido a combustión incompleta. En este caso, puesto que la inyección de combustible posterior se lleva a cabo durante la carrera de expansión del cilindro, donde la posición del pistón es baja en el cilindro, y la presión y la temperatura en el cilindro se reducen, puede producirse problemas debido a la adhesión de combustible líquido a la pared del cilindro. Por lo tanto, de forma similar al caso de la figura 10, en este caso la válvula de control 300 se mantiene en la posición de carrera completa, durante la inyección posterior de combustible. Mediante mantener la válvula de control 300 en la posición de carrera completa, el combustible inyectado durante la inyección posterior de combustible forma spray, que tiene una baja penetración, y no se produce la unión de combustible líquido a la pared del cilindro.
(5) Figura 12
La figura 12 muestra una quinta realización de las características de inyección de combustible, de las válvulas de inyección de combustible.
En esta realización, (A) la válvula de control 300 es conmutada primero a la posición de carrera intermedia, al comienzo de la inyección de combustible y, (B) la válvula de control 300 es de nuevo conmutada a la posición de carrera completa, cuando la aguja 105 comienza a elevarse. En las realizaciones primera y segunda de las características de inyección de combustión (figuras 8 y 9), se mantiene la válvula de control 300 en la posición de carrera completa, al comienzo de la inyección de combustible, para obtener una tasa de inyección de combustible relativamente baja al comienzo de la inyección de combustible. Sin embargo, como se ha explicado en las figuras 3 y 5, el ritmo de disminución en la presión en la cámara de control 109 se hace pequeño cuando la válvula de control 300 está en la posición de carrera completa puesto que, en esta posición, el combustible sale de la cámara de control 109 solo a través del conducto de retorno 201 (figura 5). Por lo tanto, se necesita un tiempo relativamente largo antes de que la presión en la cámara de control 109, sea lo suficientemente baja para comenzar la elevación de la aguja, desde el momento en que se recibe una señal ordenando la inyección de combustible (es decir, se aplica una tensión eléctrica al accionador piezoeléctrico 303). Esto provoca un retardo relativamente grande del verdadero inicio de la inyección de combustible, después de haberse recibido la señal que ordena la inyección de combustible. Cuando el retardo temporal se hace grande, puesto que la desviación de la sincronización real de inyección de combustible y la cantidad respecto de los valores objetivo se hace grande, la precisión de la inyección de combustible se torna baja.
Por lo tanto, para reducir el retardo del arranque real de la inyección de combustible, en esta realización se mantiene la válvula de control 300 en la posición de carrera intermedia. Cuando la válvula de control 300 se mantiene en la posición de carrera intermedia, puesto que el combustible en la cámara de control 109 fluye saliendo de ambos conductos de retorno 201 y 203, la presión en la cámara de control 109 cae rápidamente y, por lo tanto, la aguja 105 comienza a elevarse un breve lapso después de que se recibe la orden de inyección de combustible. Así, mediante mantener la válvula de control 300 en la posición de carrera intermedia, al comienzo de la inyección de combustible, en esta realización se reduce el retardo del comienzo real de la inyección de combustible. Además, la válvula de control 300 es conmutada a la posición de carrera completa una vez que la aguja empieza a elevarse en esta realización. Mediante conmutar la posición de la válvula de control 300 a la posición de carrera completa, se torna baja la posición de elevación de la aguja después de que ha comenzado a elevarse. Por lo tanto, el incremento en la tasa de inyección de combustible se reduce después del inicio de la inyección de combustible, y la tasa de inyección de combustible al comienzo de la inyección de combustible se mantiene en un valor bajo.
El periodo entre momento en que la aguja empieza a elevarse y el momento en que se recibe la orden de inyección de combustible, cambia de acuerdo con la presión en la cámara de control 109 (es decir, la presión del conducto común). En esta realización, el tiempo requerido por la aguja para comenzar a elevarse se determina experimentalmente, utilizando una válvula de inyección de combustible real. En este experimento, se lleva a cabo inyecciones de combustible mientras que la válvula de control 300 se mantiene en la posición de carrera intermedia, y se mide el tiempo requerido por la aguja 105 para empezar a moverse, bajo diversas presiones de conducto común, y la relación entre la presión de conducto común y el tiempo necesario antes del inicio real de la inyección de combustible, se almacena en la ECU 20 en forma de tabla numérica.
En el control de inyección de combustible llevado a cabo por la ECU 20, se determina el tiempo necesario antes del verdadero inicio de la inyección de combustible, a partir de la presión del conducto común, utilizando la tabla numérica explicada arriba. Al comienzo de la inyección de combustible, la ECU 20 mantiene la válvula de control 300 en la posición de carrera intermedia para el período temporal indicado arriba y, después de que ha transcurrido este período de tiempo, conmuta la posición de la válvula 300 a la posición de carrera completa. Así, en esta realización se reduce enormemente el retardo del arranque real de la inyección de combustible.
Además, aunque el tiempo requerido antes del arranque real de la inyección de combustible, se determina a partir de la tabla numérica basada en las medidas reales, si la válvula de inyección de combustible está equipada con un sensor de elevación de la aguja, que detecta la cantidad de elevación de la aguja 105, o un sensor de sincronización de la elevación de la aguja, que detecta que la aguja 105 ha comenzado a elevarse, puede llevarse a cabo la conmutación de la válvula de control 300 desde la posición de carrera intermedia hasta la posición de carrera completa, cuando se detecta el inicio de la elevación de la aguja mediante alguno de los sensores indicados arriba. Esto incrementa adicionalmente la precisión de la inyección de combustible.
A continuación se explicará realizaciones de la construcción de la válvula de inyección de combustible acorde con la presente invención, que son diferentes respecto de las de las figuras 3, 6 y 7, con referencia a las figuras 13 y 14.
Como puede verse a partir de las figuras 13 y 14, la construcción de la válvula de inyección de combustible en esta realización, es diferente respecto de la dada en la figura 3, por cuanto que el conducto de alimentación 209 está conectado a la cámara de salida 130, en lugar de a la cámara de control 109. En la construcción de la figura 3, puesto que el conducto de alimentación 209 está conectado a la cámara de control 109, fluye combustible a la cámara de control 109 desde el conducto de alimentación 209, incluso cuando el combustible en la cámara de control 109 fluye saliendo de esta a través de los conductos de retorno 201 y 203 (o solo desde el conducto de retorno 201).
Por lo tanto, una cantidad relativamente grande de combustible fluye a la cámara de control 109 desde el conducto de alimentación 209, especialmente cuando es elevada la presión del conducto común (es decir, la presión en el conducto de combustible a alta presión 123). Por otra parte, la cantidad de combustible que fluye saliendo de la cámara de control 109 se hace relativamente pequeña, especialmente cuando la válvula de control 300 está en la posición de carrera completa. Por lo tanto, en este caso debe reducirse la cantidad de combustible que fluye a la cámara de control 109 a través del conducto de alimentación 209, a un valor menor que la cantidad de combustible que fluye saliendo de la cámara de control 109 a través del conducto de retorno 201, para llevar a cabo la inyección de combustible. Así, el regulador 209a está dispuesto en el conducto de alimentación 209 en la figura 3, para reducir la cantidad de combustible que fluye a la cámara de control 109.
Sin embargo, en la construcción de la figura 3 es difícil determinar el tamaño del regulador 200a en el conducto de alimentación 209. Si se determina el tamaño del regulador 209a de tal forma que la cantidad de combustible que fluye a través del conducto de alimentación 209 se reduce a un valor apropiado, cuando la presión de conducto común (es decir, la presión en el conducto de combustible a alta presión 123) es elevada, la cantidad de combustible que fluye a la cámara de control 109 a través del conducto de alimentación 209, se hace excesivamente pequeña cuando la presión del conducto común es baja. Esto provoca un retardo en la sincronización de la detención de la inyección de combustible, y reduce la precisión de la inyección de combustible.
La realización en la figura 13 soluciona este problema mediante conectar el conducto de alimentación 209 a la cámara de salida 130. Mediante conectar el conducto de alimentación 209 a la cámara de salida 130, el combustible que fluye a través del conducto de alimentación 209, fluye a la cámara de salida 130 y es descargado desde el conducto de salida 117 durante la inyección de combustible (es decir, cuando la válvula de control 300 está en la posición de elevación media o en la posición de carrera completa), sin fluir a la cámara de control 109. Así, de acuerdo con la presente invención, el inicio de la inyección de combustible (es decir, el movimiento de la aguja 105) no está afectado mediante el combustible que fluye a través del conducto de alimentación 209. Además, cuando la válvula de control 300 está en la posición cerrada, el combustible que fluye a la cámara de salida 130 desde el conducto de alimentación 209, fluye además a la cámara de control 109 a través de ambos conductos de retorno 201 y 203. Por lo tanto, la presión en la cámara de control 109 se incrementa en un breve lapso, incluso si es baja la presión del conducto común. Así, se mantiene la precisión de la inyección de combustible, incluso cuando la presión de la inyección de combustible (la presión del conducto común) es baja.
En esta realización, si el tamaño (el diámetro) del conducto de alimentación 209 es demasiado pequeño, se retardará la finalización de la inyección de combustible. Además, si el tamaño del conducto de alimentación 209 es demasiado grande, puesto que la cantidad de combustible descargado a través del conducto de salida 117 se incrementa durante la inyección de combustible, se incrementa la pérdida de energía en la bomba de combustible. Por lo tanto, es preferible determinar el tamaño del conducto de alimentación 209 con una base experimental, de tal forma que el tamaño del conducto de alimentación 209 sea adecuado para todas las condiciones operativas del motor.
La figura 14 muestra un ejemplo de una modificación de la realización de la figura 13. En la figura 14, aunque el conducto de alimentación 209 está también conectado a la cámara de salida 130, se proporciona un segundo conducto de alimentación 213 que conecta el conducto de combustible a alta presión 213 a la cámara de control 109, además de al conducto de alimentación 209. Además, hay dispuesto un regulador 213a en el segundo conducto de alimentación 213, para reducir la cantidad de combustible que fluye hacia la cámara de control 109. En esta realización, como puede verse a partir de la figura 14, fluye combustible a la cámara de control 109 a través del segundo conducto de alimentación 213, incluso cuando la válvula de control 300 está en la posición de elevación media o en la posición de carrera completa, y fluye combustible saliendo de la cámara de control 109 a través de los conductos de retorno 201 y 203. Por lo tanto, el tamaño del regulador 213a del segundo conducto de alimentación 213, se fija en un valor relativamente pequeño, de forma que la presión en la cámara de control 109 disminuye a un ritmo razonable cuando la válvula de control 300 es conmutada a la posición de elevación media o a la posición de carrera completa, e incluso cuando la presión del conducto común es elevada. Por otra parte, cuando la válvula de control 300 es conmutada la posición cerrada, fluye combustible a la cámara de control 109 a través del segundo conducto de alimentación 213, así como desde el conducto de alimentación 209, por vía de los conductos de retorno 201 y 203. Por lo tanto, el ritmo de incremento de presión en la cámara de control 109 se incrementa, y puede reducirse el retardo en el cierre de la válvula de inyección de combustible (el retardo en la parada de la inyección de combustible).
Como se ha explicado arriba, de acuerdo con la presente invención, la construcción de la válvula de inyección de combustible es sencilla y compacta, y puede obtenerse fácilmente las características deseadas de inyección de combustible, de acuerdo con la condición operativa del motor, cuando se utiliza en un sistema de inyección de combustible de conducto común.
Se proporciona una válvula de inyección de combustible con una aguja de válvula que es impulsada, mediante la presión del combustible en una cámara de control, a una posición cerrada en la que la aguja de la válvula cierra el orificio de inyección de combustible. Un conducto de alimentación con una parte estrangulada, conecta un conducto de combustible a alta presión, con la cámara de control. La cámara de control está conectada a una cámara de salida, mediante los conductos de retorno. La cámara de salida tiene un conducto de salida para descargar combustible de la cámara de salida, al exterior de la válvula de inyección de combustible. Se proporciona una válvula de control en la cámara de salida. La válvula de control es capaz de adoptar cualquiera entre, una posición cerrada en la que está cerrado el conducto de salida, una posición de elevación media en la que el conducto de salida y los conductos de retorno están abiertos, y una posición de carrera completa en la que están abiertos el conducto de salida y solo un conducto de retorno. En la posición cerrada de la válvula de control, la presión en la cámara de control es elevada, y la aguja de la válvula se mantiene en una posición cerrada. En la posición de carrera intermedia y en la posición de elevación total, el combustible en la cámara de control es descargado a través del conducto de salida, por vía de conductos de retorno y la cámara de salida. Esto provoca que la aguja de la válvula se mueva a la posición en que está abierto el orificio de inyección de combustible. Sin embargo, en la posición de elevación total, puesto que solo está abierto un conducto de retorno, el ritmo de caída de presión en la cámara de control es menor, y la velocidad de la elevación de la aguja de la válvula es menor. Por lo tanto, puede cambiarse las características de inyección de combustible, mediante conmutar la posición de la válvula de control, entre la posición de elevación media y la posición de elevación total, durante la inyección de combustible.

Claims (4)

1. Una válvula de inyección de combustible (10) que comprende:
un alojamiento (101) provisto con un orificio de inyección de combustible (103) en uno de sus extremos;
un conducto de combustible a alta presión (123), conectado al orificio de inyección de combustible (103);
una aguja de la válvula (105), para abrir y cerrar el orificio de inyección de combustible (103);
una cámara de control (109) formada en el alojamiento, en un extremo de la aguja de la válvula (105) opuesto al orificio de inyección de combustible (103);
un conducto de alimentación (207, 209), que conecta el conducto de combustible a alta presión (123) y la cámara de control (109), para suministrar combustible a alta presión a la cámara de control (109), de forma que la presión en la cámara de control (109) impulsa la válvula de la aguja (105), hacia una posición en la que la aguja de la válvula (105) cierra el orificio de inyección de combustible (103),
un conducto de descarga (203, 130, 117) conectado a la cámara de control (109), para reducir la presión en la cámara de control (109) mediante descargar combustible de la cámara de control (109) al exterior del alojamiento, de forma que la aguja de la válvula (105) se mueve hacia una posición en la que la aguja de la válvula (105) abre el orificio de inyección de combustible (103); y
una válvula de control (300) para abrir y cerrar el conducto de descarga (203, 130, 117),
caracterizado por
un segundo conducto de descarga (201, 130, 117) conectado a la cámara de control (109) para reducir la presión en la cámara de control (109) mediante descargar combustible de la cámara de control (109) al exterior del alojamiento, de forma que la aguja la válvula (105) se mueve hacia una posición en la que la aguja de la válvula (105) abre el orificio de inyección de combustible (103); donde la válvula de control (300) es capaz de adoptar cualquiera de entre una primera posición en la que la totalidad de los conductos de descarga (201, 130, 117 y 203, 130, 117) están cerrados, una segunda posición en la que al menos uno de los conductos de descarga (201, 130, 117) está abierto y al menos uno de los conductos de descarga (203, 130, 117) está cerrado, y una tercera posición en la que la totalidad de los conductos de descarga (201, 130, 117 y 203, 130, 117) están abiertos.
2. Una válvula de inyección de combustible (10) como la expuesta en la reivindicación 1, en la que al menos uno de los conductos de descarga (201, 130, 117 y 203, 130, 117) está provisto con una parte estrangulada (201a, 203a) en la parte que hay entre la cámara de control (109) y la válvula de control (300), para limitar el combustible que fluye a su través, y el conducto de combustible a alta presión (123) está conectado a, al menos, un conducto de descarga (203, 130, 117) en la parte que hay entre la parte estrangulada (203a) y la válvula de control (300).
3. Una válvula de inyección de combustible (10) acorde con la reivindicación 1, en la que el conducto de alimentación (207, 209) conecta el conducto de combustible a alta presión (123) y la cámara de control (109), por vía de una cámara de salida (130) y una parte de los conductos de descarga (201, 203).
4. Una válvula de inyección de combustible (10) como la expuesta la reivindicación 3, que comprende además un segundo conducto de alimentación (213) con una parte estrangulada (213a), que conecta directamente el conducto de combustible a alta presión (123) con la cámara de control (109).
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1041272B1 (en) * 1999-04-01 2004-10-27 Delphi Technologies, Inc. Fuel injector
DE10131619A1 (de) * 2001-06-29 2003-01-23 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffinjektor mit Einspritzverlaufsformung
DE10131640A1 (de) * 2001-06-29 2003-01-16 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffinjektor mit Einspritzverlaufsformung durch schaltbare Drosselelemente
DE10131618A1 (de) * 2001-06-29 2003-01-23 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffinjektor mit zuschaltbarem Steuerraumzulauf
JP2005534864A (ja) * 2002-07-29 2005-11-17 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング ニードル速度制御可能な、増圧を伴う及び増圧なしの燃料インジェクター、並びにこの燃料インジェクターを制御するための方法
KR20040017596A (ko) * 2002-08-22 2004-02-27 현대자동차주식회사 디젤엔진의 연료누설방지용 인젝터
DE10254749A1 (de) 2002-11-23 2004-06-17 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem 3/3-Wege-Steuerventil zur Einspritzverlaufsformung
EP1576276A1 (de) * 2002-12-05 2005-09-21 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem 3/3-wege-steuerventil zur einspritzverlaufsformung
JP2006257874A (ja) 2004-04-30 2006-09-28 Denso Corp インジェクタ
FR2894631A1 (fr) * 2005-12-13 2007-06-15 Renault Sas Injecteur a vitesse de levee de soupape a aiguille variable et moteur comprenant un tel injecteur
DE102005060274A1 (de) * 2005-12-16 2007-06-21 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
JP2007205324A (ja) * 2006-02-06 2007-08-16 Denso Corp 燃料噴射弁
DE102006009071A1 (de) * 2006-02-28 2007-08-30 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
DE102006054064A1 (de) * 2006-11-16 2008-05-21 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor
JP6130280B2 (ja) * 2013-09-25 2017-05-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射装置の駆動装置
DE102013112752A1 (de) * 2013-11-19 2015-05-21 Denso Corporation Kraftstoffinjektor
DE102014211287A1 (de) * 2014-06-12 2015-12-17 Engineering Center Steyr Gmbh & Co. Kg Fluid-Einspritzvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
JP6683143B2 (ja) * 2016-11-14 2020-04-15 株式会社デンソー 燃料噴射装置
JP6988350B2 (ja) * 2017-10-06 2022-01-05 株式会社デンソー 燃料噴射装置
CN116181537B (zh) * 2023-02-08 2024-01-23 钧风电控科技(泰州)有限责任公司 一种电磁阀下沉偏置双进油道喷油器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0571438A (ja) 1991-09-11 1993-03-23 Nippondenso Co Ltd 燃料噴射装置
DE59506715D1 (de) * 1994-06-06 1999-10-07 Ganser Hydromag Brennstoffeinspritzventil für Verbrennungskraftmaschinen
US5687693A (en) * 1994-07-29 1997-11-18 Caterpillar Inc. Hydraulically-actuated fuel injector with direct control needle valve
DE19640826B4 (de) * 1995-10-03 2004-11-25 Nippon Soken, Inc., Nishio Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung und Druckregelvorrichtung hierfür
DE19742320A1 (de) * 1997-09-25 1999-04-01 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil
JP2002516952A (ja) * 1998-05-28 2002-06-11 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 内燃機関に用いられる燃料噴射弁

Also Published As

Publication number Publication date
EP1164283A3 (en) 2003-11-05
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EP1164283A2 (en) 2001-12-19
JP3551898B2 (ja) 2004-08-11
DE60125098T2 (de) 2007-06-28

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