ES2333344T3 - Bomba de alta presion para una instalacion de inyeccion de combustible de un motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Bomba de alta presión para una instalación de inyección de combustible de un motor de combustión interna, con al menos un elemento de bomba (16), que presenta un pistón de bomba (20) accionado en un movimiento de carrera, que delimita un espacio de trabajo de la bomba (24), en el que durante la carrera de aspiración del pistón de la bomba (20) se aspira combustible a través de una válvula de entrada (30) desde una admisión de combustible (38, 53) y desde el que se desplaza combustible, durante la carrera de transporte del pistón de la bomba (20) a una zona de alta presión (12), en la que la válvula de entrada (30) presenta un miembro de válvula (46), que colabora con una superficie de obturación (49, 50; 49) con un asiento de válvula (45; 45a, 45b) para el control de la comunicación del espacio de trabajo de la bomba (24) con la admisión de combustible (38, 53), en la que el miembro de válvula (46) está impulsado a través de la presión que predomina en la admisión de combustible (38, 53) en la dirección de apertura y a través de la presión que predomina en el espacio de trabajo de la bomba (24) en la dirección de cierre, y en la que la superficie de obturación (49, 50 49) del miembro de válvula (46) y la superficie de asiento (45; 45a, 45b) del asiento de la válvula están configuradas, respectivamente, al menos aproximadamente en forma de cono, caracterizada porque la superficie de obturación (49, 50) del miembro de válvula (46) o la superficie de asiento (45a, 45b) del asiento de la válvula presenta dos secciones (49, 50; 45a, 45b) con primero y segundo ángulos cónicos (alfa1, alfa2; alfa4, alfa5), porque la otra superficie, a saber, la superficie de asiento (45) o la superficie de obturación (49) presenta un tercer ángulo cónico (alfa3; alfa6) constante, diferente del primero y segundo ángulo cónico (alfa1, alfa2; alfa4, alfa5), y porque en la transición entre las dos secciones (49, 50; 45a, 45b) está formado un canto sobresaliente (54), en el que se apoya la superficie (45; 49) con el ángulo cónico (alfa3; alfa6).
Description
Bomba de alta presión para una instalación de
inyección de combustible de un motor de combustión interna.
La invención parte de una bomba de alta presión
para una instalación de inyección de combustible de un motor de
combustión interna del tipo de la reivindicación 1.
Se conoce a través del documento DE 198 60 672
A1 una bomba de alta presión de este tipo. Esta bomba de alta
presión presenta al menos un elemento de bomba con un pistón de
bomba accionado en un movimiento de carrera, que delimita un
espacio de trabajo de la bomba. Durante la carrera de aspiración del
pistón de la bomba, se aspira combustible a través de una válvula
de entrada desde una admisión de combustible y durante la carrera
de transporte del pistón de la bomba se desplaza combustible a
través de una válvula de salida desde el espacio de trabajo de la
bomba hasta una zona de alta presión. Una válvula de entrada
presenta un miembro de válvula con una superficie de obturación,
con la que colabora con un asiento de válvula para el control de la
comunicación del espacio de trabajo de la bomba con la admisión de
combustible. La superficie de obturación y la superficie de asiento
del asiento de la válvula están configuradas en cada caso en forma
de tronco de cono, pero presentan diferentes ángulos cónicos. El
miembro de válvula está impulsado a través de la presión que
predomina en el espacio de trabajo de la bomba en la dirección de
cierre y a través de la presión que predomina en la admisión de
combustible en la dirección de apertura. En la bomba de alta presión
conocida resulta un contacto lineal entre la superficie de
obturación del miembro de válvula y la superficie de asiento del
asiento de la válvula, de manera que durante el tiempo de
funcionamiento de la bomba de alta presión, debido al desgaste, se
modifica la posición del contacto lineal, lo que conduce a una
modificación de la presión de apertura de la válvula de entrada,
puesto que en este caso se modifica la magnitud de la superficie
del miembro de válvula impulsado por la presión en la admisión de
combustible. De esta manera, se perjudica el llenado del espacio de
trabajo de la bomba con combustible, de modo que se perjudica la
curva característica de transporte de la bomba de alta presión.
Se conoce a través del documento
US-A-2003/0029423 una bomba de alta
presión, que presenta una válvula de entrada, cuyo miembro de
válvula presenta una sección en forma de tronco de cono y una
sección cilíndrica, con lo que se forma un canto sobresaliente, que
se apoya en una superficie de obturación de un asiento de válvula
con un ángulo cónico diferente de la sección en forma de tronco de
cono del miembro de válvula. El canto está configurado en este caso
en ángulo agudo y durante el tiempo de funcionamiento de la bomba de
alta presión, como consecuencia del desgaste, resulta también una
modificación de la presión de apertura de la válvula de entrada y,
por lo tanto, un perjuicio de la curva característica de transporte
de la bomba de alta presión.
La bomba de alta presión de acuerdo con la
invención con las características según la reivindicación 1 tiene,
en cambio, la ventaja de que la presión de apertura de la válvula de
entrada durante el tiempo de funcionamiento de la bomba de alta
presión solamente se modifica un poco, de modo que la curva
característica de transporte de la bomba de alta presión se
mantiene al menos esencialmente igual también durante el tiempo de
funcionamiento.
En las reivindicaciones dependientes se indican
configuraciones ventajosas y desarrollos de la bomba de alta
presión de acuerdo con la invención.
Dos ejemplos de realización de la invención se
representan en el dibujo y se explican en detalle en la descripción
siguiente. La figura 1 muestra una bomba de alta presión para una
instalación de inyección de combustible de un motor de combustión
interna, la figura 2 muestra una válvula de entrada de la bomba de
alta presión en representación ampliada en una sección longitudinal
de acuerdo con un primer ejemplo de realización y la figura 3
muestra la válvula de entrada de acuerdo con un segundo ejemplo de
realización.
En la figura 1 se representa una bomba de alta
presión 10 para una instalación de inyección de combustible de un
motor de combustión interna, que es con preferencia un motor de
combustión interna de auto-encendido. A través de
la bomba de alta presión 10 se transporta combustible a alta presión
a un acumulador 12, desde el que se extrae combustible para la
inyección al motor de combustión interna. A la bomba de alta presión
10 es alimentado combustible a través de una bomba de transporte
14. La bomba de alta presión 10 presenta al menos un elemento de
bomba 16, que presenta un pistón de bomba 20 accionado al menos
indirectamente por medio de un árbol de accionamiento 18 de la
bomba de alta presión 10 en un movimiento de carrera. El pistón de
la bomba 20 está guiado herméticamente en un taladro del cilindro 22
que se extiende al menos aproximadamente radial al árbol de
accionamiento 18 y delimita un espacio de trabajo de la bomba 24 en
la zona extrema exterior del taladro del cilindro 22 alejada del
árbol de accionamiento 18. El árbol de accionamiento 18 presenta una
leva o una sección de árbol 26 excéntrica con relación a su eje de
giro 19, a través de la cual se provoca, durante el movimiento
giratorio del árbol de accionamiento 18 el movimiento de carrera del
pistón de la bomba 20. El espacio de trabajo de la bomba 24 se
puede conectar a través de una válvula de entrada 30 configurada
como válvula de retención y que se abre en el espacio de trabajo de
la bomba 24 con una admisión de combustible desde la bomba de
transporte 14. El espacio de trabajo de la bomba 24 se puede
conectar, además, a través de una válvula de salida 32 configurada
como válvula de retención y que se abre desde el espacio de trabajo
de la bomba 24 con una salida de combustible hacia el acumulador 12.
Durante la carrera de aspiración, el pistón de la bomba 20 se mueve
en el taladro del cilindro 22 radialmente hacia dentro, de manera
que se incrementa el volumen del espacio de trabajo de la bomba
24. Durante la carrera de aspiración del pistón de la bomba 20,
debido a la diferencia de presión que existe en este caso, se abre
la válvula de entrada 30, puesto que desde la bomba de transporte
14 se genera una presión más alta que la presión que predomina en el
espacio de trabajo de la bomba 24, de manera que se aspira
combustible transportado por la bomba de transporte hacia el
espacio de trabajo de la bomba 24. La válvula de salida 32 durante
la carrera de aspiración del pistón de la bomba 20, puesto que en
el acumulador 12 predomina una presión más alta que en el espacio de
trabajo de la bomba 24.
A continuación se describe en detalle la válvula
de entrada 30 con la ayuda de la figura 2, en la que se representa
la válvula de entrada 30 de acuerdo con un primer ejemplo de
realización. La válvula de entrada 30 está insertada, por ejemplo,
en un taladro 34, que se conecta radialmente hacia fuera en el
taladro del cilindro 22, de una parte de la carcasa 36 de la bomba
de alta presión 10. El taladro 34 está configurado en este caso de
diámetro mayor que el taladro del cilindro 22. La parte de la
carcasa 36 puede ser, por ejemplo, una culata, que está conectada
con otra parte de la carcasa, en la que está alojado el árbol de
accionamiento 18, o puede ser una parte de la carcasa, en la que
está alojado también el árbol de accionamiento 18. En el taladro
34, en la proximidad de su zona extrema dirigida hacia el taladro
del cilindro 22, por ejemplo aproximadamente radial al eje del
taladro 34, desemboca un canal de admisión de combustible 38, que
está conectado con la bomba de transporte 14. La válvula de entrada
30 presenta una carcasa de válvula 40, en la que está presente un
taladro 42 escalonado en el diámetro. El taladro 42 presenta una
sección 43de diámetro pequeño, una sección 44, que se conecta en la
sección 43 hacia el espacio de trabajo de la bomba 24, con diámetro
mayor y una sección 45 que se conecta en la sección 44 hacia el
espacio de trabajo de la bomba 24. La válvula de entrada 30 presenta
un miembro de válvula 46 en forma de pistón, que está guiado de
forma desplazable con un vástago cilíndrico 47 en la sección del
taladro 43. El miembro de válvula 46 presenta, además, una cabeza 48
que se conecta en el vástago 47 y de diámetro incrementado frente
al vástago 47, de manera que en la transición desde la cabeza 48
hacia el vástago 47 está dispuesta una superficie de obturación 49,
50 en el miembro de válvula 46. La superficie de obturación
presenta dos secciones 49, 50 dispuestas una detrás de la otra en la
dirección del eje longitudinal 51 del miembro de válvula 44, que
están configuradas, respectivamente, al menos aproximadamente en
forma cónica, pero presentan ángulos cónicos diferentes entre sí. La
primera sección 49 de la superficie de obturación, que está alejada
del espacio de trabajo de la bomba 24, presenta un ángulo cónico
\alpha1 y la segunda sección 50 de la superficie de obturación,
que se conecta hacia el espacio de trabajo de la bomba 24, presenta
un ángulo cónico \alpha2, que es menor que el ángulo cónico
\alpha1. La cabeza 48 del miembro de válvula 46 apunta hacia el
espacio de trabajo de la bomba 24. El vástago 47 del miembro de
válvula 46 se proyecta con su extremo alejado de la cabeza 48 fuera
de la sección del taladro 43 y en esta sección incide un muelle de
cierre 52 pretensado.
En la carcasa de la válvula 40 está practicado
al menos un canal de admisión 53, que desemboca en la sección del
taladro 44. Con preferencia, están previstos varios canales de
admisión 53 distribuidos de manera uniforme sobre la periferia de
la carcasa de la válvula 40. La sección del taladro 45 está
configurada de tal forma que su diámetro se ensancha desde la
sección del taladro 44 hacia el espacio de trabajo de la bomba 24.
La superficie envolvente de la sección del taladro 45 forma en este
caso una superficie de asiento de un asiento de válvula y está
configurada al menos aproximadamente de forma cónica y presenta un
ángulo cónico \alpha3 constante. El ángulo cónico \alpha3 es
mayor que el ángulo cónico \alpha2, pero menor que el ángulo
cónico \alpha1. En la transición entre la primera sección 49 y la
segunda sección 50 de la superficie de obturación, en el miembro de
válvula 46 está configurado un canto 54 que sobresale hacia la
superficie de asiento 45, con el que el miembro de válvula 46 se
apoya en su posición cerrada en la superficie de asiento 45 y de
esta manera el espacio de trabajo de la bomba 24 está separado de la
admisión de combustible con los canales de admisión 53. Las dos
secciones 49, 50 de la superficie de obturación del miembro de
válvula 46 forman entre sí un ángulo obtuso. La diferencia
\Delta\alpha entre el ángulo cónico \alpha1 de la sección 49
de la superficie de obturación en el miembro de válvula 46 y el
ángulo cónico \alpha3 de la superficie de asiento 45 está con
preferencia entre aproximadamente 0,1º y 20º. La diferencia
\Delta\alpha entre el ángulo cónico \alpha2 de la sección 50
de la superficie de obturación en el miembro de válvula 46 y el
ángulo cónico \alpha3 de la superficie de asiento 45 está con
preferencia entre aproximadamente 0,1º y 90º. El ángulo \beta
entre la segunda sección 50 de la superficie de obturación del
miembro de válvula 46 y el eje longitudinal 51 del miembro de
válvula 46 es mayor que 0º y menor que 90º.
La superficie de la primera sección 49,
dispuesta dentro del canto 54, de la superficie de obturación del
miembro de válvula 46 está impulsada por la presión que predomina en
la admisión de combustible 38, 53, a través de la cual se genera
una fuerza en la dirección de apertura sobre el miembro de válvula
46. La superficie frontal de la cabeza 48 del miembro de válvula
46, que está dirigida hacia el espacio de trabajo de la bomba 24,
está impulsada por la presión que predomina en el espacio de trabajo
de la bomba 24, a través de la cual se genera una fuerza en la
dirección de cierre sobre el miembro de válvula 46. Además, a través
del muelle de cierre 52 se genera una fuerza en la dirección de
cierre sobre el miembro de válvula 46. Durante el tiempo de
funcionamiento de la bomba de alta presión se presiona
aproximadamente plano el canto 53 debido al desgaste, de manera que
la superficie, impulsada por la presión que predomina en la admisión
de combustible, de la primera sección 49 de la superficie de
obturación del miembro de válvula 46 se reduce en una medida
insignificante, de manera que la presión de apertura, que es la
diferencia de la presión entre la presión que predomina en la
admisión de combustible y la presión que predomina en el espacio de
trabajo de la bomba 24, a la que se abre la válvula de entrada 30,
se incrementa en una medida insignificante.
Durante la carrera de aspiración del pistón de
la bomba 20 se abre la válvula de entrada 30 cuando la fuerza
generada por la presión que predomina en la admisión de combustible
38, 51, que actúa sobre la sección 49 de la superficie de
obturación del miembro de válvula 46, en la dirección de apertura
sobre el miembro de válvula 6, es mayor que la suma de la fuerza
generada a través de la presión que predomina en el espacio de
trabajo de la bomba 24 sobre el miembro de válvula 46 y la fuerza
generada por el muelle de cierre 52. Durante la carrera de
transporte del pistón de la bomba 20 se genera a través de éste en
el espacio de trabajo de la bomba 24 una presión elevada, a través
de la cual se cierra la válvula de entrada 30.
En la figura 3 se representa la válvula de
entrada 30 según un segundo ejemplo de realización. La válvula de
entrada 30 presenta en este caso la carcasa de la válvula 40, en la
que el taladro 42 está configurado con las secciones 43, 44 y 45. A
diferencia del primer ejemplo de realización, la sección del taladro
45, que forma la superficie de asiento del asiento de válvula, no
presenta un ángulo cónico constante, sino un a primera sección 45a
con un ángulo cónico \alpha4 y una segunda sección 45b con un
ángulo cónico \alpha5. El ángulo cónico \alpha5 de la segunda
sección 45b es mayor que el ángulo cónico \alpha4 de la primera
sección 45a. El miembro de válvula 46 presenta el vástago 47 guiado
en la sección 43 del taladro 42 y la cabeza 48 que apunta hacia el
espacio de trabajo de la bomba 24, de manera que en la transición
desde el vástago 47 hacia la cabeza 48 está dispuesta la superficie
de obturación 49 de forma cónica, que presenta un ángulo cónico
\alpha6 constante. El ángulo cónico \alpha4 de la primera
sección 45a de la superficie de asiento es menor que el ángulo
cónico \alpha6 de la superficie de obturación 49 del miembro de
válvula 46 y el ángulo cónico \alpha5 de la segunda sección 45b
de la superficie de asiento es mayor que el ángulo cónico \alpha6
de la superficie de obturación 49 del miembro de válvula 46. La
diferencia \Delta\alpha entre el ángulo cónico \alpha4 de la
primera sección 45a de la superficie de asiento y el ángulo cónico
\alpha6 de la superficie de obturación 49 del miembro de válvula
46 está con preferencia entre aproximadamente 0,1º y 90º. La
diferencia \Delta\alpha entre el ángulo cónico \alpha5 de la
segunda sección 45b de la superficie de asiento y el ángulo cónico
\alpha6 de la superficie de obturación \alpha6 de la superficie
de obturación 49 del miembro de válvula 46 está con preferencia
entre aproximadamente 0,1º y 20º. El ángulo \beta entre la
segunda sección 45b de la superficie de asiento y el eje
longitudinal 51 del miembro de válvula 46 es mayor que 0º y menor
que 90º. En la transición entre las dos secciones 45a, 45b de la
superficie de asiento está formado un canto sobresaliente 54, en el
que se apoya el miembro de válvula 46 en su posición cerrada con su
superficie de obturación 49.
Claims (6)
1. Bomba de alta presión para una instalación de
inyección de combustible de un motor de combustión interna, con al
menos un elemento de bomba (16), que presenta un pistón de bomba
(20) accionado en un movimiento de carrera, que delimita un espacio
de trabajo de la bomba (24), en el que durante la carrera de
aspiración del pistón de la bomba (20) se aspira combustible a
través de una válvula de entrada (30) desde una admisión de
combustible (38, 53) y desde el que se desplaza combustible, durante
la carrera de transporte del pistón de la bomba (20) a una zona de
alta presión (12), en la que la válvula de entrada (30) presenta un
miembro de válvula (46), que colabora con una superficie de
obturación (49, 50; 49) con un asiento de válvula (45; 45a, 45b)
para el control de la comunicación del espacio de trabajo de la
bomba (24) con la admisión de combustible (38, 53), en la que el
miembro de válvula (46) está impulsado a través de la presión que
predomina en la admisión de combustible (38, 53) en la dirección de
apertura y a través de la presión que predomina en el espacio de
trabajo de la bomba (24) en la dirección de cierre, y en la que la
superficie de obturación (49, 50 49) del miembro de válvula (46) y
la superficie de asiento (45; 45a, 45b) del asiento de la válvula
están configuradas, respectivamente, al menos aproximadamente en
forma de cono, caracterizada porque la superficie de
obturación (49, 50) del miembro de válvula (46) o la superficie de
asiento (45a, 45b) del asiento de la válvula presenta dos secciones
(49, 50; 45a, 45b) con primero y segundo ángulos cónicos (\alpha1,
\alpha2; \alpha4, \alpha5), porque la otra superficie, a
saber, la superficie de asiento (45) o la superficie de obturación
(49) presenta un tercer ángulo cónico (\alpha3; \alpha6)
constante, diferente del primero y segundo ángulo cónico (\alpha1,
\alpha2; \alpha4, \alpha5), y porque en la transición entre
las dos secciones (49, 50; 45a, 45b) está formado un canto
sobresaliente (54), en el que se apoya la superficie (45; 49) con el
ángulo cónico (\alpha3; \alpha6).
2. Bomba de alta presión de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque la diferencia entre el
primero y el segundo ángulos cónicos (\alpha1, \alpha2;
\alpha4, \alpha5), y el tercer ángulo cónico (\alpha3;
\alpha6) está aproximadamente entre 0,1º y 90º, con preferencia
entre 0,1º y 20º.
3. Bomba de alta presión de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque las dos secciones
(49, 50) con los ángulos cónicos (\alpha1, \alpha2) diferentes
entre sí están dispuestas en la superficie de obturación del
miembro de válvula (46), porque la primera sección (49) está
dispuesta dirigida hacia la admisión de combustible (38, 52) y
presenta el primer ángulo cónico (\alpha1) y porque la segunda
sección (50) está dispuesta dirigida hacia el espacio de trabajo de
la bomba (24) y presenta el segundo ángulo cónico (\alpha2), que
es menor que el primer ángulo cónico (\alpha1).
4. Bomba de alta presión de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque el primer ángulo
cónico (\alpha1), de la primera sección (49) de la superficie de
obturación del miembro de válvula (46) es mayor que el tercer
ángulo cónico (\alpha3) de la superficie de asiento (45) y porque
el segundo ángulo cónico (\alpha2) de la segunda sección (50) de
la superficie de obturación del miembro de válvula (46) es menor
que el tercer ángulo cónico (\alpha3) constante de la superficie
de asiento (45).
5. Bomba de alta presión de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque las dos secciones
(45a, 45b) con ángulos cónicos (45a, 45b) diferentes entre sí están
dispuestas en la superficie de asiento, la primera sección (45a)
está dispuesta dirigida hacia la admisión de combustible (38, 53) y
presenta el primer ángulo cónico (\alpha4) y porque la segunda
sección (45b) está dispuesta dirigida hacia el espacio de trabajo de
la bomba (24) y presenta el segundo ángulo cónico (\alpha5), que
es mayor que el primer ángulo cónico (\alpha4).
6. Bomba de alta presión de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizada porque el primer ángulo
cónico (\alpha4) de la primera sección (45a) de la superficie de
asiento es menor que el tercer ángulo cónico (\alpha6) constante
de la superficie de obturación (49) del miembro de válvula (46) y
porque el segundo ángulo cónico (\alpha5) de la segunda sección
(45b) de la superficie de asiento es mayor que el tercer ángulo
cónico (\alpha6) constante de la superficie de obturación (49)
del miembro de válvula (46).
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