ES2316789T3 - Sistema de inyeccion de combustible. - Google Patents
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Abstract
Sistema de inyección de combustible comprendiendo una boquilla (2) con una entrada y una válvula de control de la boquilla eléctricamente accionada (3) y una aguja (15); medios elásticos (14) que desvían la aguja (15) para cerrar la boquilla (2); un pistón de control (16) que forma una cámara de control (17) y que se apoya en la aguja (15) de tal forma que una presión más elevada en la cámara de control (17) tiende a forzar al pistón de control (16) sobre la aguja (15) para abrir y cerrar la boquilla (2); un émbolo accionado por leva (5) que forma una cámara del émbolo (7), dicha cámara del émbolo estando conectada a la entrada de la boquilla (2); un raíl común (11) para combustible; una tubería de alimentación (13); una válvula eléctricamente accionada (9) que es capaz de aislar dicha cámara del émbolo (7) del raíl común (11) y de conectar la cámara del émbolo (7) a la tubería de alimentación (13) mientras está en una tercera posición, aislar la cámara del émbolo (7) de ambos, la tubería de alimentación (13) y el raíl común (11) mientras está en una segunda posición, y aislar la cámara del émbolo (7) de la tubería de alimentación (13) y conectar la cámara del émbolo (7) al raíl común (11), mientras está en una primera posición; medios (12) para presurizar una tubería de alimentación (13) con una presión de alimentación de combustible relativamente baja; y un depósito de combustible (20), dicho sistema de inyección de combustible caracterizado porque dicha cámara de control (17) está conectada al raíl común (11).
Description
Sistema de inyección de combustible.
La presente invención se refiere a un aparato
para inyectar combustible en el interior de motores de combustión
interna, particularmente motores de encendido por compresión.
Hasta hace poco, los medios electrónicamente
controlados conocidos de inyección de combustible en el interior de
los motores diesel modernos pueden ser divididos en dos tipos
funcionalmente diferentes: sistemas mecánicamente accionados y
sistemas de raíl común. Ambos de estos sistemas tienen sus ventajas
y sus desventajas inherentes que determinan la elección del sistema
para una aplicación particular. Por ejemplo, los sistemas de raíl
común de alta presión raramente aparecen en los motores diesel para
trabajos pesados actuales debido a las limitaciones en cuanto a la
duración relacionadas con la presencia de una presión muy elevada
del combustible en el raíl y la compleja red de tuberías
hidráulicas durante la mayor parte de funcionamiento del motor.
Un sistema de inyección de combustible diesel
integrado ha sido propuesto el cual combina los dos tipos separados
de sistemas, como ha sido mencionado antes, en un único aparato de
inyección, permitiendo que el sistema de gestión del motor
seleccione el modo funcional según las condiciones de funcionamiento
del motor. Un sistema de este tipo utiliza el principio del
accionamiento mecánico de los sistemas de inyección unitarios muy
conocidos para crear alta presión para la inyección de combustible,
evitando de ese modo las limitaciones en la duración de los
sistemas de raíl común a alta presión y puede proporcionar inyección
del tipo de raíl común en tales condiciones en las que la presión
de inyección más baja es beneficiosa y en donde se requiere la
extrema flexibilidad en la temporización de la inyección. El modo
funcional de raíl común está fijado en este sistema conocido de
inyección de combustible integrado a través de la utilización de un
raíl que es común para un conjunto de inyectores y que es
alimentado con combustible bajo presión mediante una bomba separada.
Esta disposición trabaja bien pero los costes totales del sistema
integrado de inyección de combustible típicamente excederán de
aquellos de los sistemas de inyección normales o de raíl común
debido a la presencia de dos módulos de presurización del
combustible, el émbolo de inyección unitario y la bomba del raíl
común.
En el documento FR 2 797 661 se presenta un
procedimiento y un sistema para la inyección de combustible a por
lo menos dos altas presiones del combustible diferentes a través de
inyectores en el interior de una cámara de combustión de un motor
de combustión interna. La presión del combustible más elevada
estando almacenada en un depósito de presión central, la presión
más baja del combustible se genera individualmente localmente para
cada inyector, todas las veces durante el momento de la inyección
por la desviación de la presión más alta del combustible.
Pudiéndose activar o desactivar la desviación a través de una
válvula de múltiples vías.
El sujeto de la presente invención es un sistema
integrado de inyección unitario mecánico electrónicamente
controlado de bajo coste con la funcionalidad de raíl común. El
propósito principal de la invención es reducir los costes globales
del sistema a través de la utilización de medios de accionamiento
mecánicos de la inyección tanto para la inyección directa bajo alta
presión como para crear y mantener la presión en un raíl común,
eliminando de ese modo la necesidad de una bomba de combustible
separada para la presión del raíl común.
Un objeto principal de la invención es
proporcionar un sistema integrado de inyección de combustible de
bajo coste (FIE - Fuel injecion system) que permita que sea
utilizado selectivamente el accionamiento mecánico de la inyección
y los principios del raíl común en tales condiciones que permitan la
utilización de sus respectivas ventajas y que sean selectivamente
desactivados en otras condiciones para evitar sus respectivas
desventajas. La reducción de los costes comparados con los sistemas
integrados de inyección de combustible conocidos se consigue
mediante el diseño del sistema de tal modo que permita que el
sistema de gestión del motor controle los medios de accionamiento
mecánicos de la parte de inyección unitaria del sistema tanto para
inyectar directamente combustible al interior del motor bajo alta
presión como para presurizar la parte de raíl común del sistema.
Esto elimina la necesidad de una bomba separada para el raíl común
proporcionando de ese modo una ventaja en los costes y una
simplificación en el diseño global del sistema.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de inyección de combustible con un coste
adicionalmente reducido y una uniformidad mejorada cilindro a
cilindro y explosión a explosión y una estabilidad a largo plazo
del control de la presión de abertura de la boquilla.
Todavía otro objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de inyección de combustible con una función
de modo de funcionamiento de emergencia incorporada que también
permita la incorporación de características de diagnostico avanzado
a bordo en el sistema global de control.
Las figuras 1 a 3 y 9 son vistas esquemáticas de
diversos ejemplos y las figuras 4 a 8 muestran formas de
realización de la presente invención.
En la figura 1 está provisto un inyector de
combustible 1 que incorpora una boquilla convencional normalmente
cerrada 2 y una válvula de control de la boquilla accionada
electrónicamente (NCV - Nozzle control valve) 3; medios
mecánicamente accionados 4 para presurizar el combustible que
comprende un émbolo accionado por una leva 5 con una leva 6 y una
cámara del émbolo 7, un resorte de retorno 8 y una válvula accionada
eléctricamente 9; una válvula de cierre 10; un raíl común 11
típicamente sirviendo a un conjunto de dichos inyectores de
combustible y medios accionados mecánicamente en un motor (no
representado); medios 12 para mantener una presión de alimentación
relativamente baja del combustible en una tubería de alimentación 13
y un depósito de combustible 20. La válvula eléctricamente
accionada 9 está instalada entre la cámara del émbolo 7 y el raíl
común 11. La entrada de la válvula de cierre 10 está conectada a la
tubería de alimentación 13 y la salida de la válvula de cierre está
conectada a la cámara del émbolo 7. Un sistema de gestión del motor
21 controla las válvulas 3 y 9 y recibe retroalimentación del motor
y del sistema de combustible, específicamente, retroalimentación de
la presión del raíl común a partir un sensor 22.
El inyector de combustible 1 está diseñado para
funcionar como un inyector de raíl común a alta presión del tipo
muy conocido a partir de la técnica anterior. Como es típico en los
inyectores conocidos de este tipo, el inyector 1 contiene un
resorte 14 que desvía una aguja 15 para cerrar la boquilla 2; un
pistón de control 16 con una cámara de control 17 dispuesto de tal
manera que la presión más elevada en la cámara de control tiende a
forzar al pistón de control para empujar sobre la aguja 15 para
cerrar la boquilla; un regulador de entrada 18 y un puerto de
salida 19. El regulador de entrada conecta la cámara de control 17
con la cámara del émbolo 7 y el puerto de salida 19 conecta la
cámara de control con la válvula de control de la boquilla 3. La
válvula de control de la boquilla, al recibir un mandato, puede
abrir y conectar el puerto de salida 19 a la tubería de retorno 13.
Las áreas de flujo del regulador de entrada, el puerto de salida y
la válvula de control de la boquilla se escogen de tal forma que un
orificio en la válvula de control de la boquilla pueda causar una
caída de presión en la cámara de control que sea suficiente para
permitir que la presión que actúa sobre un área diferencial de la
aguja 15 abra la boquilla 2. También típico de los inyectores de
raíl común de alta presión conocidos como el puerto de salida 19 y
el pistón de control 16 están diseñados de tal forma que el pistón
de control es capaz de reducir el puerto de salida en una posición
que corresponde a una boquilla abierta, limitando de ese modo la
fuga de combustible presurizado a través del regulador de entrada
18, el puerto de salida 19 y la válvula de control abierta 3 a la
tubería de retorno 13.
La cámara del émbolo 7 está conectada a la
entrada de la boquilla 2. La cámara del émbolo se puede conectar o
desconectar del raíl común 11, dependiendo del estado de la válvula
9. El raíl común 11 está equipado con medios (tanto accionados
automáticamente como manualmente) para extraer el aire de los
volúmenes del sistema (no representados).
El sistema de inyección de combustible trabaja
como sigue: al arrancar el motor, los medios 12 que típicamente
constan de una bomba de engranajes de baja presión y un regulador de
la presión, presurizan el sistema entero, incluyendo el raíl común
11 y la cámara del émbolo 7, con combustible bajo una presión de
alimentación relativamente baja. El combustible bajo una presión de
alimentación es suministrado al sistema a través de una válvula de
cierre 10 y la válvula abierta 9. Durante una parte inicial de la
carrera de bombeo del émbolo 5, la válvula 9 permanece abierta
hasta el instante en el que la presión creada deba iniciar una
inyección. Durante esta parte inicial de la carrera de bombeo, el
combustible es desplazado desde la cámara del émbolo 7 al raíl común
11 y la presión en el raíl común aumenta. Cuando se pueda crear una
presión del combustible para inyectar el combustible, la válvula 9
se cierra y el émbolo 5 presuriza la cámara 7 y la cámara de control
17 porque la válvula de cierre 10 está en ese momento cerrada. Para
empezar la inyección, la válvula de control de la boquilla 3 se
abre conectando la cámara de control 17 a la tubería de alimentación
13 a través del puerto de salida 19, la presión en la cámara de
control 17 cae permitiendo que el pistón de control 16 y la aguja
15 se eleven y abran la boquilla. Entonces, el combustible es
inyectado a través de la boquilla abierta bajo la presión creada
por el émbolo 5. Para terminar la inyección, la válvula 9 se abre y
la válvula de control de la boquilla se cierra. A continuación del
cierre de la válvula de control de la boquilla, las presiones en la
cámara de control 17 y la boquilla 2 se equilibran de forma que el
resorte 14 es capaz de cerrar la boquilla. Durante la parte
restante de la carrera de bombeo del émbolo 5, el combustible
presurizado escapa de la cámara del émbolo 7 a través de la válvula
abierta 9 hacia el raíl común 11. Este tipo de funcionamiento del
sistema se parece al principio de funcionamiento de los sistemas de
inyector unitario y de bomba unitaria muy conocidos en la técnica
anterior y serán referidos adicionalmente como un modo de
funcionamiento del inyector unitario electrónico (EUI - Electronic
unit injector).
Para permitir que el sistema incremente
adicionalmente la presión del combustible en el raíl común en los
siguientes ciclos del motor, la válvula 9 se cierra durante un
período de tiempo durante la retracción del émbolo. Esto evita que
la presión del raíl caiga debido al incremento del volumen por la
retracción del émbolo 5. Cuando la válvula 9 se cierra, el émbolo
reduce la presión en la cámara del émbolo 7 hasta el nivel algo por
debajo de la presión de alimentación, lo cual abre la válvula de
cierre 10 y llena la cámara del émbolo con el combustible a partir
de la tubería de alimentación 13. Por medio del ajuste de la
duración del cierre de la válvula 9 en la carrera de llenado del
émbolo, se puede controlar la cantidad de combustible extra
suministrado a partir de la tubería de alimentación a la cámara del
émbolo 7 y adicionalmente desplazado al raíl común 11. Un
incremento de la cantidad de combustible extra elevará la presión en
el raíl común y viceversa. Un control preciso de la presión del
ciclo promedio del motor en el raíl común 11 se puede conseguir
fácilmente con un sistema de gestión del motor 21 utilizando la
información de retroalimentación de la presión a partir de un
sensor 22 (referirse a la figura 1).
Una vez se ha alcanzado un nivel de la presión
en el raíl común que excede de la presión de abertura del resorte
de la boquilla, el sistema puede funcionar a modo de un raíl común.
El modo de funcionamiento de raíl común típicamente será utilizado
cuando no se requiera una elevada presión de inyección para la
inyección, por ejemplo, con el motor funcionando en vacío o con un
punto de carga relativamente bajo, así como para inyecciones piloto
y para inyecciones posteriores a baja presión. En este modo, la
válvula 9 permanece abierta a través de la carrera completa de
bombeo del émbolo 5. Durante la carrera de bombeo, el combustible es
desplazado a través de la válvula 9 de vuelta al raíl común de tal
forma que se crea una presión muy pequeña en la cámara del émbolo
7. Para iniciar una inyección, la válvula de control de la boquilla
3 se abre, la presión en la cámara de control 17 cae permitiendo
que el pistón de control 16 y la aguja 15, accionados por la presión
en la boquilla, se eleven y abran la boquilla. Entonces, el
combustible es inyectado bajo la presión del raíl común a través de
la boquilla abierta, hasta que la válvula de control de la boquilla
se cierra otra vez. A continuación del cierre de la válvula de
control de la boquilla, la presión en la cámara de control 17 se
eleva otra vez al nivel de la presión del raíl común y el pistón de
control 16, ayudado por el resorte 14, cierra la boquilla. Se debe
entender que para trabajar en el modo de funcionamiento de raíl
común, la diferencia entre las presiones en el raíl común 11 y la
tubería de retorno 13 debe ser mayor que la presión de abertura del
resorte de la boquilla 2, dicha presión de abertura del resorte
estando definida por la carga previa del resorte 14 y el tamaño del
área diferencial de la aguja cerrada 15 como es conocido en la
técnica.
El control de la presión del raíl común con el
sistema en el modo de raíl común será llevado a cabo del mismo modo
como ha sido descrito antes, esto es, impulsando a que la válvula 9
se cierre durante las carreras de llenado del émbolo 5.
El modo de funcionamiento de raíl común permite
reducir el ruido mecánico del sistema de inyección eliminando el
enrollamiento y la liberación rápida de la transmisión enrollada que
acciona los medios de accionamiento mecánicos, esto es
característico de los sistemas de inyección de combustible
accionados mecánicamente y, particularmente, los inyectores
unitarios. La disponibilidad de la presión del raíl común también
permite la inyección de combustible en cualquier punto del ciclo
del motor. El límite máximo del diseño en la presión de trabajo en
el raíl común será un compromiso entre el coste, la fiabilidad y
otros parámetros que limitan la presión máxima, por una parte, y,
por otra parte, los beneficios tales como una flexibilidad de la
temporización de la inyección, reducción de los ruidos y otros que
mejoren las características del motor.
Cuando se requiere una presión de inyección más
elevada durante un funcionamiento normal del motor, el sistema de
inyección de combustible según la presente invención será utilizado
en el modo de inyector unitario electrónico. Por medio de la
utilización del modo de funcionamiento de inyector unitario
electrónico, se pueden conseguir presiones de inyección muy
elevadas que son características de los sistemas conocidos de
inyector unitario y bomba unitaria. Sin embargo, la presente
invención está libre de las desventajas de los sistemas de raíl
común de alta presión asociadas con el hecho de que disponen de una
presión muy elevada en el raíl común y en otros volúmenes, porque
la alta presión generada para la inyección directa al interior del
motor se mantiene a volúmenes relativamente pequeños mediante la
válvula cerrada 9. De hecho, la presión del raíl común durante el
modo de funcionamiento de inyector unitario electrónico se puede
reducir hasta el nivel de la presión de alimentación deshabilitando
la función de control de la presión del raíl común de la válvula 9,
de tal forma que esté siempre abierta entre los momentos de
inyección del inyector unitario electrónico.
A fin de proporcionar una seguridad mejorada de
funcionamiento en el modo de inyector unitario electrónico, el
regulador de entrada 18 se puede conectar al raíl común 11 como se
representa en la figura 2. Esta forma de realización de la presente
invención permite evitar la sobre presión del inyector en el caso de
fallo de la válvula de control de la boquilla para que se abra
durante la carrera de bombeo del émbolo. La presión que abre la
boquilla en este caso estará limitada por la presión en el raíl
común 11, la carga previa del resorte de retorno 14 y el diámetro
del pistón de control 16.
El ejemplo representado en la figura 2 capacita
un diagnóstico a bordo de las condiciones de la válvula de control
de la boquilla. Para verificar si funciona completamente, un sistema
de diagnóstico a bordo puede comparar las velocidades del motor en
algunas condiciones específicas de funcionamiento del diagnóstico
con la función de control de la válvula de control de la boquilla
activada y desactivada por el sistema de gestión del motor 21. Si
la válvula de control de la boquilla funciona, puede iniciar una
inyección a una presión de abertura de la boquilla menor que el
límite definido por la presión del raíl común, la cual es conocida
por el sistema de diagnóstico a bordo en cualquier momento. Un
cambio en la presión de abertura de la boquilla afectará a la
cantidad de combustible distribuido por el inyector particular, la
cual puede ser detectada por el sistema de diagnóstico a bordo a
través de la medición de la velocidad del motor. De ese modo se
puede determinar si la válvula de control de la boquilla de un
inyector particular no funciona. El sistema de diagnóstico se puede
afinar adicionalmente para permitir la verificación de la
calibración de la válvula de control de la boquilla, si el umbral
de la presión del raíl común, más allá del cual la activación de la
válvula de control de la boquilla no produzca una diferencia sobre
la cantidad de combustible inyectado, se puede determinar con
suficiente precisión. Una vez se conoce este umbral, se puede
calcular la presión de abertura de la boquilla real y, después, la
presión de abertura de la boquilla objetivo para el inyector se
puede consultar en la tabla de los ajustes de factoría con respecto
a las temporizaciones de activación relativas de la válvula 9 y de
la válvula de control de la boquilla a las cuales se detectó el
umbral. Un acoplamiento bueno indicará que la calibración de la
factoría de la válvula de control de la boquilla es todavía válida y
viceversa.
Adicionalmente, el ejemplo de la figura 2
proporciona una función de modo de funcionamiento de emergencia en
el caso de fallo de la válvula o de las válvulas de control de la
boquilla. Esto es así porque todavía puede funcionar con la válvula
de control de la boquilla inmovilizada en la posición cerrada sin
que se cree una presión excesiva en el inyector que pueda conducir
a una rotura mecánica del motor. Una sobre presión posible de este
tipo es un tema en algunas de las versiones existentes de los
sistemas de inyección unitarios con una presión de abertura de la
boquilla controlada por la válvula de control de la boquilla.
El otro aspecto en el cual el ejemplo de la
figura 2 puede ser ventajoso es que permite que un conjunto de
inyectores de un motor de múltiples cilindros funcionen a una
presión común de abertura de la boquilla deshabilitando las
válvulas de control de la boquilla 3 todas juntas en el modo de
inyector unitario electrónico. El control de la presión del raíl
común proporcionará al sistema una capacidad variable de la presión
de abertura de la boquilla, con el beneficio de una supervisión
precisa en tiempo real de la presión de abertura de la boquilla
para cada inyector por parte del sistema de gestión del motor sobre
la base de la información de retroalimentación a partir del sensor
22. El control de la presión de abertura de la boquilla por lo tanto
dejará de ser individual para cada inyector sino que será para el
conjunto de inyectores aportando la ventaja de una mejor estabilidad
muestra a muestra, explosión a explosión y a largo plazo de este
parámetro. La calidad del final de la inyección se puede mantener
mediante la utilización del pistón de control 16 de un diámetro
incrementado.
En algunas aplicaciones críticas desde el punto
de vista de los costes puede resultar beneficioso utilizar la
presente invención en otra forma de realización representada en la
figura 3, en la cual únicamente existe una válvula de control
eléctricamente accionada (9) por inyector. Un sistema de este tipo
funcionará únicamente en el modo de inyector unitario electrónico,
pero tendrá una presión de abertura de la válvula variable la cual
se puede establecer a un nivel deseado mediante el control apropiado
de la presión del raíl común a través del ajuste de las duraciones
del cierre de la válvula de control durante las carreras de llenado
del émbolo 5, según el principio anteriormente descrito en este
documento. También se pueden mencionar con el objeto de completar
que un conjunto de bomba separada se puede utilizar para crear y
controlar la presión del raíl común en la forma de realización como
la de la figura 3, si se considera beneficioso.
Una forma de realización de la presente
invención representada la figura 4 incorpora una válvula de tres
vías y tres posiciones 9 entre la cámara del émbolo 7 y el raíl
común 11. La válvula 9 puede conectar alternativamente la cámara
del émbolo 7 al raíl común o a la tubería de retorno 13 o aislar la
cámara de ambos. El resto del diseño es idéntico a aquél
representado en la figura 1. Una ventaja de la configuración de la
presente invención según la forma de realización de la figura 4 es
que se puede utilizar el denominado "fin del esparcido" de la
inyección cuando sea necesario.
El modo de funcionamiento de raíl común se
consigue abriendo la válvula de control de la boquilla 3 y liberando
de ese modo la presión de la cámara de control 17, lo cual a su vez
permite que la boquilla 2 se abra. Durante la inyección en modo de
raíl común, el combustible es suministrado a la boquilla desde el
raíl común a través de la válvula de control abierta 9 como se
representa en la figura 4. Esta posición de la válvula 9 será
referida como una primera posición. El cierre de la válvula de
control de la boquilla eleva la presión en la cámara de control 17
y eventualmente cierra la boquilla. Cualquier combustible desplazado
por el émbolo 5 durante la carrera de bombeo pasa de vuelta al raíl
común a través de la válvula 9 lo cual evita que se genere en el
sistema una presión extra significante.
En el modo de funcionamiento de inyector
unitario electrónico, la válvula 9 es conmutada de la primera a la
segunda posición durante la carrera de bombeo del émbolo 5. En la
segunda posición, la válvula 9 aísla la cámara del émbolo 7 de
ambos, el raíl común 11 y la tubería de retorno 13. La presión en el
sistema se eleva entonces y, al alcanzar un nivel de presión
deseado, la válvula de control de la boquilla se abre permitiendo
que la aguja 15 abra la boquilla como ha sido descrito antes en este
documento. La inyección de combustible ocurre a una alta presión
generada por el émbolo. Para acabar una inyección, están disponibles
diversas opciones. Típicamente, la válvula de control de la
boquilla se cerrará volviendo a presurizar la cámara de control 17.
Si se desea terminar la inyección con el respaldo de la presión, la
válvula de control 9 tanto se puede dejar cerrada en la segunda
posición durante un período de tiempo que corresponda a la duración
del cierre de la boquilla, como puede ser conmutada de vuelta a la
primera posición. La boquilla se cerrará entonces a una alta
presión en la cámara de control 17, la cual estará ayudada por el
resorte de retorno 14 para cerrar más rápidamente la boquilla. Si
se desea un final de esparcir la inyección, la válvula 9 se
conmutará a una tercera posición que conecta la cámara del émbolo 7
a la tubería de retorno 13 y la aislará del raíl común. Por este
medio la boquilla se cerrará con el resorte de retorno 14 mientras
la presión de combustible en la boquilla es baja.
Cuando se utiliza el final de esparcir la
inyección, la duración del cierre de la válvula 9 durante las
carreras de llenado del émbolo 5 se tiene que incrementar para
desviar la cantidad de combustible devuelto a la tubería de
alimentación 13 durante el esparcido.
Una forma alternativa de esta forma de
realización representada en la figura 5 utiliza la disponibilidad de
la tercera posición de la válvula 9 para llevar a cabo el control
de la presión del raíl común, de forma que no se necesita utilizar
una válvula de cierre entre la tubería de alimentación 13 y la
cámara del émbolo 7 para permitir el llenado de la última. Para
llenar la cámara del émbolo a partir de la tubería de alimentación,
la válvula 9 tanto se mantiene en la tercera posición durante algún
tiempo permitiendo un final de esparcido la inyección, como se
conmuta a la tercera posición durante un tiempo antes de devolverla
a la primera posición. Esto volverá a llenar los volúmenes con el
combustible desplazado en el interior del cilindro del motor en el
ciclo de funcionamiento anterior.
En el caso en el que una utilización simultánea
de la terminación de la inyección por final de esparcido y con el
respaldo de la presión sea una ventaja, el regulador de entrada 18
se puede conectar directamente al raíl común como se representa en
la figura 6. Para terminar una inyección, la válvula de control de
la boquilla 3 se cierra y la válvula 9 se conmuta a la tercera
posición para liberar la presión de la cámara del émbolo y la
boquilla. Entonces, la aguja 15 cierra la boquilla bajo la acción
combinada del resorte de retorno 14 y la diferencia de presión
entre la cámara de control 17 y la boquilla. En esta forma de
realización de la presente invención se puede utilizar un resorte
de retorno de la boquilla relativamente débil 14, el cual puede
permitir un ajuste de la presión mínima menor en el raíl común que
puede ser utilizado para el modo de funcionamiento en raíl
común.
De forma similar al ejemplo representado en la
figura 3, la invención puede estar configurada para que tenga una
única válvula de control de tres posiciones eléctricamente accionada
(9) por inyector como se representa en la figura 7. La válvula de
tres posiciones 9 proporcionará la ventaja de una terminación más
rápida de la inyección debido a la capacidad del sistema de
inyección de esparcir la presión como ha sido descrito antes en
este documento.
Aquellos expertos en la técnica apreciarán que
en cualquiera de las formas de realización descritas antes en este
documento, la válvula de control de la boquilla de dos vías 3 puede
ser sustituida por una válvula de control de la boquilla de tres
vías como se ilustra mediante la figura 8.
Todavía otro ejemplo representado en la figura 9
incorpora una válvula de control de la boquilla eléctricamente
accionada 23 la cual controla directamente la posición de la aguja
15 de la boquilla 2. La aguja 15 puede estar mecánicamente
conectada a la armadura móvil 24 de la válvula de control de la
boquilla 23. Los modos de funcionamiento de raíl común o de
inyector unitario electrónico, así como sus combinaciones y el
control de la presión del raíl común se realizan en esta forma de
realización del mismo modo como ha sido descrito antes en este
documento. La válvula de control de la boquilla puede estar
accionada por solenoide o, preferiblemente, accionada
piezoeléctricamente para conseguir un control rápido y preciso de la
posición de la aguja 15.
Mientras la presente invención ha sido descrita
con relación a formas de realización preferidas de la misma, se
comprenderá que pueden haber otras formas de realización que queden
dentro del ámbito de la invención como se define mediante las
siguientes reivindicaciones.
Claims (7)
1. Sistema de inyección de combustible
comprendiendo una boquilla (2) con una entrada y una válvula de
control de la boquilla eléctricamente accionada (3) y una aguja
(15); medios elásticos (14) que desvían la aguja (15) para cerrar
la boquilla (2); un pistón de control (16) que forma una cámara de
control (17) y que se apoya en la aguja (15) de tal forma que una
presión más elevada en la cámara de control (17) tiende a forzar al
pistón de control (16) sobre la aguja (15) para abrir y cerrar la
boquilla (2); un émbolo accionado por leva (5) que forma una cámara
del émbolo (7), dicha cámara del émbolo estando conectada a la
entrada de la boquilla (2); un raíl común (11) para combustible;
una tubería de alimentación (13); una válvula eléctricamente
accionada (9) que es capaz de aislar dicha cámara del émbolo (7)
del raíl común (11) y de conectar la cámara del émbolo (7) a la
tubería de alimentación (13) mientras está en una tercera posición,
aislar la cámara del émbolo (7) de ambos, la tubería de
alimentación (13) y el raíl común (11) mientras está en una segunda
posición, y aislar la cámara del émbolo (7) de la tubería de
alimentación (13) y conectar la cámara del émbolo (7) al raíl común
(11), mientras está en una primera posición; medios (12) para
presurizar una tubería de alimentación (13) con una presión de
alimentación de combustible relativamente baja; y un depósito de
combustible (20), dicho sistema de inyección de combustible
caracterizado porque dicha cámara de control (17) está
conectada al raíl común (11).
2. El sistema de inyección de combustible según
la reivindicación 1 en el que una válvula de cierre (10) está
instalada entre dicha tubería de alimentación (13) y la cámara del
émbolo (7), con la entrada de dicha válvula de cierre conectada a
la tubería de alimentación (13).
3. El sistema de inyección de combustible según
cualquiera de las reivindicaciones 1-2
adicionalmente comprendiendo una válvula de control de la boquilla
eléctricamente accionada (NCV) (3), dicha válvula de control de la
boquilla siendo capaz de aislar dicha cámara de control (17) de
dicha tubería de alimentación (13) y abrir la comunicación
hidráulica entre la cámara de control (17) y dicho raíl común (11)
mientras está en una primera posición y siendo capaz de aislar la
cámara de control (17) del raíl común (11) y conectar
hidráulicamente la cámara de control (17) a la tubería de
alimentación (13) mientras está en una segunda posición.
4. El sistema de inyección de combustible según
cualquiera de las reivindicaciones 1-3
adicionalmente comprendiendo una válvula de control de la boquilla
eléctricamente accionada (NCV) (3), dicha válvula de control de la
boquilla siendo capaz de aislar dicha cámara de control (17) de
dicha tubería de alimentación (13) y abrir la comunicación
hidráulica entre la cámara de control (17) y dicha cámara del émbolo
(7) mientras está en una primera posición y siendo capaz de aislar
la cámara de control (17) de la cámara del émbolo (7) y conectar
hidráulicamente la cámara de control (17) a la tubería de
alimentación (13) mientras está en una segunda posición.
5. El sistema de inyección de combustible según
cualquiera de las reivindicaciones 1-4 en el que
dicha cámara de control (17) está provista de un regulador de
entrada (18) y un puerto de salida (19), además en el que dicho
regulador de entrada (18) está conectado a dicho raíl común (11) y
la única función de dicha válvula de control de la boquilla (3) es
abrir o cerrar la comunicación hidráulica entre dicho puerto de
salida (19) y dicha tubería de alimentación (13), dicho sistema de
inyección de combustible caracterizado porque las áreas de
flujo efectivas de dicho regulador de entrada (18), puerto de salida
(19) y la válvula de control de la boquilla (3) y la fuerza de
dichos medios elásticos (14) se escogen de tal forma que una
abertura de la válvula de control de la boquilla pueda causar que
dicha aguja (15) abra dicha boquilla (2) cuando la presión en la
entrada de la boquilla sea suficientemente elevada.
6. El sistema de inyección de combustible según
cualquiera de las reivindicaciones 1-5 en el que
dicho puerto de salida (19) y el pistón de control (16) están
diseñados de tal forma que el pistón de control (16) es capaz de
reducir el área del flujo del puerto de salida (19) en una posición
que corresponde a una boquilla abierta (2), limitando de ese modo
la fuga de combustible presurizado a través del regulador de entrada
(18), el puerto de salida (19) y de abrir la válvula de control de
la boquilla (3) a la tubería de alimentación (13).
7. El sistema de inyección de combustible según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que está
provisto un sensor (22) para suministrar información sobre la
presión del combustible en el raíl común a un sistema de gestión
del motor (21).
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