ES2284558T3 - Inyector de carburante con una varilla de control controlada por la presion de carburante en una camara de control. - Google Patents
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Abstract
Un inyector de carburante que tiene una varilla de control (17) provista de una porción (54) empujada por la presión de carburante en una cámara de control (52), e incluyendo una boquilla (13) provista de una cámara de inyección (31) alimentada con carburante presurizado a una presión de inyección predeterminada; teniendo dicha boquilla (13) al menos un orificio de inyección (16) normalmente cerrado por un pasador (19), siendo empujada una porción (20) de dicho pasador (19) por la presión de carburante en dicha cámara de inyección (31) para hacer que dicho pasador (19) enganche dicha varilla (17); teniendo dicha cámara de control (52) un conducto de admisión (57) para suministrar dicho carburante presurizado, y un conducto de descarga de carburante (59) controlado por una válvula dosificadora electromagnética (34); un muelle (24) que contribuye a hacer que dicho pasador (19) cierre dicho orificio (16); empujando la resultante de dicha presión de carburante en dichas porciones (54, 20) y dedicho muelle (24) dicho pasador (19) para cerrar dicho orificio (16), siendo operada dicha válvula (34) para descargar dicha cámara de control (52) para hacer que dicha varilla (17) y dicho pasador (19) se eleven y abran dicho orificio (16); caracterizado porque con el fin de parar dicho pasador (19) y dicha varilla (17) en una posición de elevación máxima para abrir completamente dicho orificio (16), donde según dicha presión de inyección dicha resultante es equilibrada hidráulicamente, dicho conducto de admisión (57) y dicho conducto de descarga (59) están dimensionados con una relación (D3/D4) entre el diámetro (D3) de dicho conducto de descarga (59) y el diámetro (D4) de dicho conducto de admisión (57) del orden entre 0, 8 y 1, 5 con el fin de reducir la presión de carburante en dicha cámara de control (52) a una presión baja predeterminada, y porque dicha porción (54) de dicha varilla (17) y dicha porción (20) de dicho pasador (19) están dimensionadas con una relación (D2/D1) entre eldiámetro (D2) de dicha porción (54) de dicha varilla (17) y el diámetro (D1) de dicha porción (20) de dicho pasador (19) del orden de entre 1 y 1, 3.
Description
Inyector de carburante con una varilla de
control controlada por la presión de carburante en una cámara de
control.
La presente invención se refiere a un inyector
de carburante, en particular para un motor de combustión interna,
con una varilla de control controlada por la presión de carburante
en una cámara de control.
Los inyectores de carburante conocidos incluyen
normalmente una boquilla que tiene una cámara de inyección
alimentada con carburante presurizado para inyección; la boquilla
tiene orificios de inyección que están normalmente cerrados por un
pasador conectado a la varilla de control y son activados por la
presión de carburante en la cámara de inyección; y la cámara de
control tiene un conducto de admisión de carburante calibrado, y un
conducto de descarga de cámara de control normalmente cerrado,
calibrado, controlado por una válvula dosificadora controlada a su
vez por un electroimán, que es energizado durante un intervalo de
tiempo variable dependiendo de la cantidad de carburante para
inyección.
En los inyectores conocidos, la varilla de
control es detenida normalmente mecánicamente por un tope fijo
después de un recorrido suficiente para abrir los orificios de
boquilla y antes de que termine la inyección de carburante. La
varilla es detenida normalmente por la pared de extremo de la guía
de varilla cilíndrica, pero, para eliminar el maquinado de
precisión de la pared de extremo de la guía de varilla, la varilla
del inyector conocido está provista de un saliente anular que es
detenido contra el borde de la guía cilíndrica soportada por el
cuerpo de válvula dosificadora usual.
En ambos casos anteriores, la detención mecánica
plantea varios inconvenientes. En particular, produce una cierta
cantidad de desgaste inducido por choque; y, para obtener un
recorrido predeterminado, el elemento de tope fijo y el elemento de
detención de varilla implican maquinado de precisión, trabajo de
montaje complejo, y varias provisiones para asegurar la
estanqueidad a los fluidos entre la varilla y la guía.
Por el documento EP 0 753 659 A1 se conoce un
inyector de carburante del tipo anterior, donde una varilla es
móvil en un manguito de control que forma una cámara de control. La
varilla está provista de un extremo saliente adaptado para topar
contra un saliente frontal dispuesto en una pared de extremo del
manguito. El saliente de la varilla está provisto de un agujero
hendido hacia la cámara de control, con el fin de tener la cámara
de control siempre en comunicación con un conducto de descarga.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un inyector de carburante del tipo anterior, que es
barato de producir, altamente fiable, y permite eliminar dichos
inconvenientes típicamente asociados con los inyectores
conocidos.
Según la presente invención, se facilita un
inyector de carburante como el definido en la reivindicación 1.
Una realización no limitadora preferida de la
invención se describirá a modo de ejemplo con referencia a los
dibujos acompañantes, en los que:
La figura 1 representa una sección media de un
inyector de carburante de un motor de combustión interna según la
presente invención.
La figura 2 representa un detalle en mayor
escala de la figura 1.
La figura 3 representa otro detalle en mayor
escala de la figura 1.
La figura 4 representa un diagrama de flujo del
inyector.
El número 7 en la figura 1 indica en conjunto un
inyector de carburante para un motor de combustión interna, por
ejemplo diesel. El inyector 7 incluye un cuerpo hueco 11 conectado
por una tuerca anular 12 a una boquilla 13; la boquilla 13 tiene un
agujero axial 15 y termina con un asiento cónico 14 (véase también
la figura 2) que tiene orificios de inyección 16; y el cuerpo 11
tiene un agujero axial 25 en el que desliza una varilla de control
17.
El cuerpo hueco 11 también tiene un apéndice 26
en el que se inserta un adaptador de admisión 27 conectado a un
conducto de suministro de carburante presurizado. El apéndice 26
tiene un agujero 28, que, mediante un conducto de alimentación 29
en el cuerpo 11 y un conducto de alimentación 30 en la boquilla 13,
comunica con una cámara de inyección anular 31 formada en la
boquilla 13 y que comunica con el agujero axial 15.
Un extremo de la varilla 17 engancha un apéndice
18 de un pasador 19 para cerrar orificios 16 y que desliza dentro
del agujero axial 15. Más específicamente, el pasador 19 tiene un
extremo cónico 21 que engancha un asiento cónico 14 de la boquilla
13, e incluye una porción 20 guiada de manera estanca a los fluidos
dentro de una porción 33 del agujero 15 en la boqui-
lla 13.
lla 13.
La porción 20 termina en un extremo con un aro
22 que soporta el apéndice 18 y es guiado dentro de un asiento
cilíndrico 23 en el cuerpo 11; el aro 22 es empujado normalmente
hacia el asiento 14 por un muelle 24 que ayuda a mantener cerrados
los orificios 16; y, en el otro extremo, la porción 20 termina con
un saliente 32 empujado por el carburante en la cámara 31
presurizada a una presión de inyección predeterminada haciendo que
la unión 19 enganche la
varilla 17.
varilla 17.
Con respecto a la pared interior del agujero 15
en la boquilla 13, el pasador 19 tiene una holgura dada para
asegurar el flujo rápido de carburante de la cámara 31 a los
orificios 16 de la boquilla 13. En los inyectores conocidos, el
volumen de la cámara 31 es normalmente menos que la cantidad máxima
de carburante a inyectar por el inyector 7, de modo que los
conductos de alimentación 29 y 30 están dimensionados para permitir
también el suministro de carburante a la cámara 31 durante la
inyección.
El inyector 7 también incluye una válvula
dosificadora indicada en conjunto con 34 y que es activada por un
electroimán 36 que controla un inducido 37. El inducido 37 incluye
un disco 38 que tiene hendiduras 39 y está conectado a un vástago
40, que es empujado hacia abajo por un muelle de compresión 41
alojado en un agujero central 42 en el electroimán 36.
La válvula dosificadora 34 incluye un cuerpo 43
que tiene una pestaña 44 normalmente mantenida descansando en un
saliente del cuerpo 11 del inyector 7 por una tuerca anular 46 y por
medio de una pestaña 45 de una guía 50 para guiar el vástago 40. La
pestaña 45 tiene agujeros 47 que comunican con una cámara de
descarga 48 de la válvula dosificadora 34; y, mediante hendiduras
39 en el disco 38 y el agujero central 42, la cámara de descarga 48
comunica con un adaptador de descarga (no representado en la figura
1) que comunica con el depósito de carburante.
El cuerpo 43 de la válvula dosificadora 34 tiene
una cámara de control axial 52 (véase también la figura 3) que
comunica con un cilindro de guía 53 en el cuerpo 43 de la válvula
34. Una porción en forma de pistón 54 de la varilla 17 desliza de
manera estanca a los fluidos dentro del cilindro 53, que termina con
una pared de extremo 55 adyacente a una superficie de extremo 56 de
la porción 54 de la varilla 17.
El cuerpo 43 incluye un conducto radial
calibrado de admisión de carburante 57 que comunica con el agujero
28 en el apéndice 26 mediante una ranura anular 58; y un conducto de
descarga axial calibrado 59 para descargar el carburante
presurizado de la cámara de control 52 y que comunica con la cámara
de descarga 48.
La varilla 17 tiene un aro 64 alojado en una
porción de mayor diámetro 66 del agujero 25. El aro 64 es bloqueado
por el cuerpo de válvula 43 dentro de la porción 66 del agujero 25,
y coopera con un borde 67 del cuerpo de válvula 43 para evitar en
cualquier caso que la superficie 56 contacte la pared de extremo 55
del cilindro 53.
El carburante presurizado en la cámara de
control 52 actúa en la superficie de extremo 56 de la porción 54 de
la varilla 17; y, dado que la superficie 56 de la varilla 17 tiene
una zona más grande que el saliente 32, la resultante de la presión
del carburante en las porciones 54 y 20, con la ayuda de muelle 24,
mantiene normalmente la varilla 17 en la posición bajada,
contactando el extremo 21 del pasador 19 el asiento cónico 14 de la
boquilla 13 para cerrar los orificios de inyección 16.
El conducto de descarga 59 de la cámara de
control 52 está normalmente cerrado por un tapón en forma de una
bola 61, que descansa en una superficie de contacto de una
superficie cónica 62 de la pestaña 44, en la que termina el
conducto de descarga 59. La bola 61 es enganchada por una chapa de
guía 63 en la que actúa el vástago 40 del inducido 37.
Cuando el electroimán 36 es energizado, el
inducido 37 mueve el vástago 40 en oposición al muelle 41; y la
presión del carburante en la cámara de control 52 libera la bola 61
para descargar el carburante de la cámara 52 a la cámara de
descarga 48 y hacerlo volver al depósito. Obviamente, el conducto de
admisión 57 es incapaz de restablecer la presión en la cámara 52,
por lo que el carburante en la cámara 52 permanece a una presión
baja, y la presión de carburante en la cámara de inyección 31 supera
la presión residual en la superficie de extremo 56 de la varilla 17
para elevar el pasador 19, de modo que el carburante en la cámara 31
sea inyectado a través de los orifi-
cios 16.
cios 16.
Cuando electroimán 36 es desenergizado, el
muelle 41 baja el vástago 40 juntamente con el inducido 37. El
vástago 40 también restaura la bola 61 a la posición cerrada que
cierra el conducto de descarga 59, y el carburante presurizado
restaura la presión en la cámara de control 52 de modo que el
pasador 19 cierre los orificios 16.
Según la invención, el inyector 7 está
dimensionado de manera que la varilla 17 y el pasador 19 sean
movidos de la posición de cierre de la boquilla 13 (como se
representa en las figuras 1-3) y son mantenidos
hidráulicamente equilibrados en una posición que abre completamente
los orificios 16 y que constituye la elevación real máxima de la
varilla 17 y el pasador 19. Esto se logra dimensionando
apropiadamente el pasador 19 y la varilla 17, así como el conducto
de admisión 57 y el conducto de descarga 59.
Ventajosamente, el equilibrio hidráulico de la
varilla 17 y el pasador 19 se puede lograr seleccionando un
diámetro D1 de 3 a 5 mm para la porción 20 del pasador 19, y
necesariamente el mismo o un mayor diámetro D2, por ejemplo, de 3 a
6,5 mm, para la porción 54 de la varilla 17. Con un muelle 24 que
ejerce una fuerza predeterminada en el pasador 19, y con una
presión predeterminada de carburante en la cámara 31 durante la
inyección, la relación D2/D1 entre el diámetro D2 de la porción 54
de la varilla 17 y el diámetro D1 de la porción 20 del pasador 19
puede ser del rango de entre 1 y 1,3.
Cuando se abre la válvula dosificadora 34, el
flujo de carburante en la cámara de control 52 puede ser tal que
mantenga la cámara de control 52 a una presión baja dada y, con la
ayuda del muelle 24, equilibre la presión de carburante en el
saliente 32 del pasador 19. Para dicha finalidad, el diámetro D3 del
conducto de descarga 59 puede ser ventajosamente del rango de entre
0,2 y 0,4 mm. Alternativamente, el conducto 59 puede ser definido
por múltiples agujeros, cuya área total debe ser igual al área de
sección del conduc-
to 59.
to 59.
Con un muelle 24 ejerciendo una fuerza
predeterminada en el pasador 19, y con una presión de carburante
entrante predeterminada en la cámara de control 52, la relación
D3/D4 entre el diámetro D3 del conducto de descarga 59 y el
diámetro D4 del conducto de admisión 57 puede ser del rango de entre
0,8 y 1,5. Obviamente, la relación D2/D1 entre los diámetros de las
porciones 54 y 20 y la relación D3/D4 entre los diámetros de los
conductos 59 y 57 puede ser seleccionada consiguientemente.
Si t0 (figura 4) es el instante en el que
electroimán 36 es energizado, la inyección comienza en instante t1
con un retardo predeterminado o desfasado con respecto al instante
t0. La varilla 17 (véase también las figuras 1 y 3) es detenida
hidráulicamente en el instante t2, cuando las fuerzas que actúan en
el conjunto de varilla 17-pasador 19 llegan a un
estado de equilibrio, y el recorrido de la varilla 17 depende de la
relación D2/D1 entre los diámetros de las porciones 54 y 20 y la
relación D3/D4 entre los diámetros de los conductos de descarga y
admisión 59 y 57. Esta posición de la varilla 17 corresponde
sustancialmente al extremo 21 del pasador 19 que abre completamente
los orificios 16, es decir, la posición de elevación máxima de la
varilla 17 y el pasador 19.
El intervalo de tiempo que el electroimán 36 es
energizado puede ser menor o mayor que el intervalo de tiempo
t2-t0. Si es menor que el intervalo
t2-t0, la cantidad de carburante Q inyectado, desde
el inicio de la carrera de apertura al final de la carrera de
cierre correspondiente de la varilla 17 y el pasador 19, aumenta de
forma sustancialmente constante desde la duración que termina en el
instante t1 a la duración que termina en el instante t2, como
representa un primer segmento gráfico 68 indicado por la línea
continua en la figura 4, y que, por lo tanto, es recto y se inclina
en un ángulo dado con respecto al eje de abscisa.
Si la longitud de tiempo que el electroimán 36
es energizado termina después del instante t2, el aumento de la
cantidad de carburante Q inyectado disminuye, como representa el
segmento gráfico muchísimo menos inclinado 69, para formar un codo
P en la duración que termina en el instante t2 en el que la varilla
17 se detiene. El segmento 69 se extiende hasta un punto F, que
define la cantidad total de carburante inyectado y corresponde a
una duración que termina en el instante t3.
Las tolerancias de los diámetros
D1-D4 desplazan el codo P a lo largo del segmento
68, y así desplazan el segmento 69 paralelo a sí mismo. En la
figura 4, el segmento de línea de trazos 69' representa la situación
en la que la varilla 17 pasa por la posición del segmento 69, y el
segmento de línea de punto y trazo 69'' la situación en la que la
varilla 17 es detenida antes de la posición del segmento 69.
Las ventajas, con respecto a la tecnología
conocida, del inyector 7 según la invención serán claras por la
descripción anterior. En particular, la varilla 17 no experimenta
impacto, cada vez que el inyector es activado, reduciendo así el
desgaste y la deformación; tampoco el aro detenido 64 ni el borde 67
del cuerpo de válvula 43 necesitan maquinado de precisión; y se
elimina toda dificultad implicada en el montaje y regulación del
recorrido de la varilla 17.
Claramente, se puede hacer cambios en el
inyector aquí descrito sin apartarse, sin embargo, del alcance de
las reivindicaciones acompañantes. Por ejemplo, el conducto de
admisión 57 puede estar situado en la cámara de control 52 en
contraposición al cilindro 53.
Además, el recorrido del pasador 19 y la varilla
17 se puede limitar mecánicamente de cualquier forma distinta de la
descrita. Por ejemplo, el recorrido del pasador 19, en
contraposición al aro 64 de la varilla 17, se puede limitar de la
misma forma.
Claims (2)
1. Un inyector de carburante que tiene una
varilla de control (17) provista de una porción (54) empujada por
la presión de carburante en una cámara de control (52), e incluyendo
una boquilla (13) provista de una cámara de inyección (31)
alimentada con carburante presurizado a una presión de inyección
predeterminada; teniendo dicha boquilla (13) al menos un orificio
de inyección (16) normalmente cerrado por un pasador (19), siendo
empujada una porción (20) de dicho pasador (19) por la presión de
carburante en dicha cámara de inyección (31) para hacer que dicho
pasador (19) enganche dicha varilla (17); teniendo dicha cámara de
control (52) un conducto de admisión (57) para suministrar dicho
carburante presurizado, y un conducto de descarga de carburante
(59) controlado por una válvula dosificadora electromagnética (34);
un muelle (24) que contribuye a hacer que dicho pasador (19) cierre
dicho orificio (16); empujando la resultante de dicha presión de
carburante en dichas porciones (54, 20) y de dicho muelle (24)
dicho pasador (19) para cerrar dicho orificio (16), siendo operada
dicha válvula (34) para descargar dicha cámara de control (52) para
hacer que dicha varilla (17) y dicho pasador (19) se eleven y abran
dicho orificio (16); caracterizado porque con el fin de parar
dicho pasador (19) y dicha varilla (17) en una posición de
elevación máxima para abrir completamente dicho orificio (16),
donde según dicha presión de inyección dicha resultante es
equilibrada hidráulicamente, dicho conducto de admisión (57) y
dicho conducto de descarga (59) están dimensionados con una relación
(D3/D4) entre el diámetro (D3) de dicho conducto de descarga (59) y
el diámetro (D4) de dicho conducto de admisión (57) del orden entre
0,8 y 1,5 con el fin de reducir la presión de carburante en dicha
cámara de control (52) a una presión baja predeterminada, y porque
dicha porción (54) de dicha varilla (17) y dicha porción (20) de
dicho pasador (19) están dimensionadas con una relación (D2/D1)
entre el diámetro (D2) de dicha porción (54) de dicha varilla (17)
y el diámetro (D1) de dicha porción (20) de dicho pasador (19) del
orden de entre 1 y 1,3.
2. Un inyector según la reivindicación 1,
caracterizado porque el diámetro (D1) de dicha porción (20)
de dicho pasador (19) es del rango de entre 3 y 5 mm, y el diámetro
(D3) de dicho conducto de descarga (59) es del rango de entre 0,2 y
0,4 mm.
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