ES2346577T3

ES2346577T3 - Aparato para inyeccion de combustible.

Info

Publication number: ES2346577T3
Application number: ES07103705T
Authority: ES
Inventors: Kiyomi Kawamura; Yoshihiro Hotta; Yoshifumi Wakisaka; Kiyomi Nakakita
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2010-10-18
Anticipated expiration: 2023-07-11
Also published as: JP4007103B2; EP1790848B1; EP1790847B1; ES2357256T3; EP1790847A3; US6854446B2; EP1790848A3; EP1522718B1; DE60329391D1; DE60332671D1; EP1522718A1; DE60335223D1; EP1790847A2; WO2004007947A1; EP1522718A4; ES2333788T3; US20040237930A1; EP1790848A2; JP2004044493A

Abstract

Un dispositivo de inyección de combustible que comprende: un acumulador de presión (32) comunicado con un depósito de combustible (62) en una boquilla de inyección de combustible (34) a través de una línea de combustible principal (36), que acumula presión para definir un combustible líquido, que es bombeado desde una bomba de presurización de combustible (38) hasta una presión determinada; una válvula de bloqueo de presión (40) provista a medio camino a lo largo de la línea principal de combustible 36 que comunica a la boquilla de inyección de combustible (34) con el acumulador de presión (32), el cual bloquea la salida de flujo de combustible presurizado desde el lado de la boquilla de inyección de combustible hacia el lado del acumulador de presión; una cámara de combustible (42) para control de inyección que comunica en un lado corriente abajo, con respecto a la válvula de bloqueo de presión (40) con la línea de combustible principal (36) que comunica la boquilla de inyección de combustible (34) con el acumulador de presión (32); una válvula de control de inyección (52) provista en la cámara de combustible 42 para control de inyección, que obtiene el cierre de una válvula de aguja (48) en la boquilla de inyección de combustible (34) efectuando una presión del combustible líquido en la cámara de combustible (42) para control de la inyección, y abre la válvula de aguja (48) y obtiene un rendimiento de la inyección de combustible removiendo el combustible líquido de la cámara de combustible (42) para control de la inyección; un intensificador de presión (54) que tiene un cilindro (56) y un pistón (58) que comunica con la cámara de combustible (42) para inyección de control en el lado corriente abajo, con respecto a la válvula de bloqueo de presión (40), de la línea principal de combustible (36) que comunica la boquilla de inyección de combustible (34) con el acumulador de presión (32); una válvula de control de pistón (60) que mueve el pistón (58) del intensificador de presión (54) haciendo fluir combustible desde el acumulador de presión (32) hacia el cilindro (56) o haciendo fluir combustible hacia fuera en el cilindro (56), y obtiene un incremento de la presión de combustible del lado corriente abajo con respecto a la válvula de bloqueo de presión (40); y un medio para regular la cantidad de flujo (102) capaz de cambiar las cantidades de flujo de combustible que fluye dentro del cilindro (56) o es obligado a fluir hacia fuera por la válvula de control de pistón (60) caracterizado porque dicho medio de control de cantidad de flujo (102) es un regulador de presión (102) que está provisto en un camino de entrada de combustible en el cilindro (56) o un camino de salida de combustible del cilindro (56), siendo capaz dicho regulador de presión (102) de cambiar una presión de entrada de flujo del combustible al cilindro (56) o de cambiar una presión de salida de combustible líquido que fluye hacia fuera del cilindro (56).

Description

Aparato para inyección de combustible.

La presente invención se relaciona con un dispositivo para la inyección de combustible de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Tecnología antecedente

Un dispositivo para inyección de combustible tipo acumulador a presión (tipo de guía común) es conocido en el cual la presión acumula combustible, el cual es bombeado a una bomba de alimentación a alta presión con un acumulador de presión ("una guía común") inyecta este combustible desde una boquilla de inyección de combustible en un cilindro de un motor dentro un periodo de tiempo predeterminado.

Con tal dispositivo de inyección de combustible tipo acumulador a presión, incluso si una velocidad de rotación del motor está a una velocidad lenta, puede mantenerse una presión determinada de inyección de combustible (la presión de inyección de combustible no caerá), lo cual contribuye enormemente a la mejora en el consumo de combustible e incrementa la salida de potencia, debido a la inyección de combustible a alta presión.

De cualquier manera, se sabe que el reducir el diámetro de una abertura de inyección de la boquilla en un dispositivo de inyección de combustible es efectivo para la realización de emisiones favorables (limpieza de gases de salida). Sin embargo, si hay algo más pequeño que el diámetro de una abertura de inyección corriente empleado en la presión de inyección de un dispositivo de inyección de combustible tipo acumulador a presión convencional (un sistema de inyección de guía común), los períodos de inyección a velocidades de rotación altas del motor y regiones de carga alta se hacen demasiados largos, de manera que se espera que resulte desventajoso para incrementar la salida de potencia.

Adicionalmente, en años recientes, ha habido una tendencia por velocidades de rotación más altas para ser anticipadas en motores diesel tipo pequeño. Aquí la velocidad de flujo de aire en un cilindro de motor se incrementa sustancialmente en proporción a la velocidad de rotación del motor. Por lo tanto con la misma presión de inyección, la atomización fluye más fácilmente en los momentos de velocidad exactas de rotación en comparación con los tiempos para velocidades bajas de rotación, la rata de utilización de aire en el cilindro cae, y es más probable que se expulse humo (humo negro). De acuerdo con lo anterior, con el fin de remediar esto, se desea que la presión de inyección se haga aún más alta. Sin embargo, un dispositivo de inyección de combustible tipo acumulador de presión convencional (sistema de inyección de guía común) como se describió más arriba es una estructura la cual acumula presión a una presión predeterminada constante en el acumulador de presión (por ejemplo, en un sistema de inyección de guía común actual, una presión máxima de inyección del orden de 130 MPa). Con respecto a la resistencia del dispositivo, hay un límite para incrementar la presión mas allá (en otras palabras, es difícil hacer que una presión de inyección convencionalmente incrementada se convierta en una presión de inyección muy alta).

Entre tanto, ha sido propuesto un dispositivo para inyección de combustible en el cual se suministre adicionalmente un dispositivo de intensificación de presión en tal dispositivo de inyección de combustible tipo acumulador a presión (por ejemplo, la JP-8-21332 A).

En un dispositivo de inyección de combustible divulgado en la publicación antes mencionada, se proporciona un dispositivo de intensificación de presión que presuriza adicionalmente el combustible líquido ya presurizado administrado desde un acumulador de presión (riel común), por la acción de una válvula de conmutación para la operación del pistón. Este dispositivo de intensificación de la presión está equipado con un pistón para intensificación de la presión formado de un pistón de sección grande y un pistón de sección pequeña, y una pluralidad de líneas de combustible que comunican con la válvula de conmutación para la operación del pistón. El combustible, el cual ha sido administrado desde una bomba de presurización de combustible, fluye desde el acumulador de presión hacia el dispositivo de intensificación de presión a través de la válvula de conmutación para la operación del pistón, y adicionalmente es suministrado a una cámara de combustible para el control de la inyección (una cámara de control del inyector), la cual es para el control de la boquilla de inyección, y luego hacia una boquilla de inyección. Esta es una estructura la cual, cuando se va a inyectar combustible, controla la conmutación entre inyección de baja presión, la cual envía combustible líquido desde el acumulador de presión directamente (tal como está) a la boquilla de inyección para su inyección, y una inyección a alta presión, la cual envía el combustible líquido que ha sido presurizado adicionalmente en el dispositivo de intensificación de presión hacia la boquilla de inyección para su inyección, mediante una válvula de conmutación para control de la inyección de combustible, la cual está provista en la cámara de combustible para el control de la inyección. De acuerdo con lo anterior, un estado de inyección de combustible puede definirse para que sea apropiado para las condiciones de operación del motor.

Sin embargo, en este dispositivo de inyección de combustible ha habido una desventaja en la que se presenta el problema que se describe más abajo.

Esto es, en el dispositivo de inyección de combustible descrito más arriba, un área de abertura de entrada de combustible desde el acumulador de presión hacia un lado del pistón de sección grande del intensificador de presión y un área de operación de salida de combustible de un lado de pistón de sección pequeña del intensificador de presión, que comunica con la válvula de conmutación para la operación del pistón, son estructuras fijas. Por lo tanto, el transcurso del tiempo de la presión del combustible cuando el intensificador de presión es operado se determina primariamente por la presión de combustible del acumulador de presión. Un ejemplo del mismo se muestra en las Figuras 24A y 24 B. Como se muestra en la Figura 24A, si un eje horizontal representa el tiempo (segundos), el decurso en el tiempo de la presión del combustible corriente abajo del intensificador de presión no depende de la velocidad de rotación del motor. En contraste, como se muestra en la Figura 24B, si el eje horizontal representa el ángulo de quiebre del motor, la elevación de presión se hace más lenta de acuerdo con la velocidad de rotación del motor cuando se hace más alta. Por lo tanto, particularmente con carga alta, la especificación de periodos de inyección más altos de acuerdo con velocidades de rotación del motor más altas con base en el ángulo de quiebre es inevitable. El que tales períodos de inyección se hagan demasiados largos es un factor que obstaculiza los incrementos en la salida de potencia, y no es preferible.

Como una técnica para evitar esto, es posible incrementar la presión de combustible del acumulador de presión (riel común) de acuerdo con velocidades de rotación del motor altas, incrementar una fuerza que actúa en el intensificador de presión, e incrementar una rata de elevación de la presión de combustible corriente abajo del pistón de intensificación de presión. Sin embargo, en regiones de carga media y alta, es necesario para que una presión de inyección de una inyección principal sea una presión alta. Además, en este momento, con vista a la reducción de ruido y a la mejora de las emisiones, una inyección piloto (inyección de combustible antes de la inyección principal) o una inyección múltiple (una pluralidad de ciclos de inyección de combustible) es lo que se implementa. Sin embargo, un valor óptimo de presión de inyección de esta inyección piloto es diferente de la presión de inyección principal, y es ordinariamente una presión más baja que la misma. Una razón para esto es porque la temperatura y la densidad del aire en el cilindro son bajas puesto que la inyección es considerablemente temprana con respecto al punto muerto de compresión, y así, si la presión de inyección se establece demasiado alta, la fuerza de penetración de la inyección se hace excesivamente grande y se genera la adhesión de combustible a la superficie de recubrimiento del cilindro. Sin embargo, en el dispositivo de inyección de combustible propuesto descrito más arriba, con el fin de generar una presión de inyección alta en una región de velocidad de rotación del motor alta, es necesario elevar una presión de inyección lo que se efectúa en el pistón de sección grande del intensificador de presión (la presión de combustible del acumulador de presión). Por lo tanto, una presión de inyección en el momento de la inyección piloto, que inyecta combustible del acumulador de presión tal como viene, es demasiado alta comparada con un valor óptimo, no puede evitarse la adhesión de combustible al recubrimiento interno del cilindro, y se espera que sea una causa para la generación de hidrocarburos no consumidos o humo.

Por otro lado, si se hacen las especificaciones de tal manera que una inyección piloto (presión de combustible del acumulador de presión) y una presión corriente abajo del pistón de intensificación de presión durante la operación del intensificador de presión que están definidos en un momento de la velocidad de rotación alta del motor (por ejemplo una línea de combustible hacia el lado de sección grande del pistón de intensificación de presión se agranda aún más), se precipita un aumento en la presión de combustible corriente abajo del pistón de intensificación de presión durante la operación del intensificador de presión en un momento de baja velocidad de rotación del motor, con base en un ángulo de calado. Por lo tanto, la rata de inyección del periodo inicial se hace demasiado alta, se incrementa la relación de combustión de la premezcla y los NOx y el ruido se hacen peores. Si, con el fin de evitar esto, la presión de combustible del acumulador de presión en momentos de baja velocidad de rotación del motor se disminuye y la rata de inyección del periodo inicial de la inyección principal se hace apropiada, el estado de atomización de la inyección piloto que inyecta a la presión de combustible del acumulador de presión se deteriora, lo cual lleva a la generación de humo.

En contraste, si como se muestra en la Figura 25, la rata de elevación de la presión de combustible corriente abajo del pistón de intensificación de presión durante la operación del intensificador de presión se define en un valor característico que se incrementa con el tiempo, en un estado en el cual una presión de combustible óptima de la inyección piloto (presión de combustible del acumulador de presión) se define aún a altas velocidades de rotación del motor y tiempos de alta carga, la inyección principal puede también mantener una alta presión de combustible (la presión de combustible corriente abajo del pistón de intensificación de presión). Como resultado, el problema descrito más arriba puede ser resuelto, y así es posible realizar un bajo NOx, bajo ruido, alta salida de potencia del motor. Sin embargo, tal especificación no ha sido posible hasta ahora.

Adicionalmente, ha sido propuesto un dispositivo de inyección de combustible equipado con un dispositivo de intensificación de presión (DE 19939428 A1). Sin embargo, este dispositivo de inyección de combustible tiene objetivos prácticos para mejorar la exactitud de la definición de la presión de inyección mejorada, durabilidad de una porción de apoyo de la boquilla, y mejoramiento de la confiabilidad y similares.

La FR 2 818 323 A muestra un dispositivo de inyección de combustible genérico de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Es el objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo de inyección de combustible, en el cual los patrones de inyección de combustible son ajustables variables de manera continua.

Este objetivo es resuelto por el dispositivo de inyección del combustible que tiene las características de la reivindicación 1. La invención se desarrolla adicionalmente como se define en las reivindicaciones dependientes.

Es una ventaja de la presente invención proveer un dispositivo de inyección de combustible capaz de inyectar combustible mediante una inyección a presión que es ata en comparación con la técnica anterior, y capaz de aumentar el grado de libertad de los patrones de inyección de combustible sin que la presión de inyección máxima sean determinada primariamente por la presión de combustible de un acumulador de presión.

En el dispositivo de inyección el combustible descrito en la reivindicación 1, el acumulador de presión, la válvula de bloque de presión, la cámara de combustible para control de inyección, la válvula de control de inyección, el intensificador de presión y la válvula de control de pistón están incorporados. En el intensificador de presión, se suministra combustible (a la presión de las guías comunes) a partir del acumulador de presión, y el mismo es intensificado en presión. Adicionalmente, aquí, un sistema de inyección de acumulador de presión (inyector de guía común) hacia la boquilla de inyección de combustible está estructurado por el acumulador de presión, la válvula de bloqueo de presión, la cámara de combustible para control de inyección y la válvula de control de inyección. Además, el intensificador de presión está dispuesto en paralelo con este sistema de inyección de acumulador de presión. En otras palabras, un sistema de inyección de intensificador de presión (inyector de pulsos) hacia la boquilla de inyección de combustibles se estructura mediante el intensificador de presión, la válvula de control del pistón, la cámara de combustible para control de inyección y la válvula de control de inyección.

Cuando se va a inyectar combustible en el sistema de inyección de acumulador de presión (el inyector de guías comunes), el intensificador de presión se define en un estado de no operación mediante la válvula de control de pistón, y adicionalmente, el combustible líquido desde el acumulador de presión es bombeado a través de la válvula de bloqueo de presión hacia un reservorio de combustible en la boquilla de inyección de combustible. En este momento, el combustible líquido de la cámara para control de inyección es retirado por la válvula de control de inyección y así el combustible líquido del acumulador de presión es inyectado directamente (tal como está) en la boquilla de inyección de combustible.

Por otro lado, cuando se va a inyectar combustible mediante el sistema de inyección intensificador de presión (el inyector de pulsos) el intensificador de presión se fija en un estado de operación por la válvula de control del pistón. De acuerdo con ello, el combustible líquido que ha sido presurizado por el intensificador de presión es bombeado hacia el reservorio de combustible en la boquilla de inyección de combustible y la cámara de combustible para el control de inyección. En este momento, el combustible líquido de la cámara de combustible para control de inyección es retirado mediante la válvula de control de inyección y así el combustible líquido que ha sido intensificado en su presión en el intensificador de presión es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible.

Así, con este dispositivo de inyección de combustible, es posible conmutar el control para la inyección de combustible entre la inyección a baja presión, que envía combustible líquido desde el acumulador de presión tal como está hacia la boquilla de inyección para inyección, que la inyección a alta presión, que envía el combustible líquido que ha sido presurizado adicionalmente en el intensificador de presión hacia la boquilla de inyección para su inyección. De acuerdo con lo anterior, este dispositivo de inyección de combustible es un instrumento que implementa esencialmente los siguientes efectos.

1) El combustible es suministrado (a la presión de guía común) desde el acumulador de presión hacia el intensificador de presión, y éste es intensificado en su presión e inyectado. Así, la conversión a una presión de inyección muy alta excede una presión de inyección desde un sistema de inyección de guía común convencional.

2) El sistema de inyección acumulador de presión (el inyector de guía común) y el intensificador de presión son dispuestos en paralelo, y son una estructura que suministra combustible desde el acumulador de presión cuando una presión de combustible corriente abajo con respecto a la válvula de bloqueo de presión se hace más baja que o igual a la presión común de guía. Así, el combustible no será inyectado a baja presión. Adicionalmente, la presión del combustible no será inferior que o igual a la presión de vapor del combustible.

3) Debido a que el sistema de inyección acumulador de presión (el inyector de guía común) y el intensificador de presión están dispuestos en paralelo, la inyección a la presión común de guía es posible aún cuando el intensificador de presión esté temporalmente fuera de funcionamiento en un estado en el cual está bloqueado entre el acumulador de presión y el intensificador de presión. Por lo tanto, el motor no se detendrá de repente.

Adicionalmente, aquí, con el dispositivo de inyección de presión descrito en la reivindicación 1, un medio para cambiar la cantidad de flujo, el cual es capaz de cambiar con variabilidad las cantidades de flujo de combustible que fluyen hacia el cilindro o fluyen fuera de la válvula de control también hace parte del presente dispositivo. De acuerdo con lo anterior, cuando se va a inyectar combustible, es posible controlar la rata de inyección del combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible.

Esto es, de acuerdo con este dispositivo de inyección de combustible, cuando una cantidad que fluye hacia dentro de combustible dentro del cilindro o una cantidad que fluye hacia afuera cambia mediante el medio de cambio de cantidad de flujo, se cambia la velocidad de movimiento del pistón, y es posible especificar arbitrariamente una rata de inyección del combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible. De acuerdo con lo anterior, pueden realizarse patrones de inyección con un grado extremadamente alto de libertad.

En el dispositivo de inyección de combustible descrito más arriba, cuando se va a inyectar combustible, la presión de entrada del combustible al cilindro o una cantidad de sobreflujo es cambiada por el regulador de presión. Así, se cambia la velocidad de movimiento del pistón, y es posible especificar arbitrariamente la rata de inyección del combustible que está siendo inyectado desde la boquilla de inyección de combustible.

En otras palabras, cuando se va a inyectar combustible, si el regulador de presión es regulado de acuerdo con una rata de inyección óptima de combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible (por ejemplo, una rata de inyección óptima de una inyección piloto, una inyección principal o similares de acuerdo con la velocidad de rotación del motor, condiciones de carga y similares), la inyección de combustible puede llevarse a cabo a la rata de inyección óptima cuando la válvula de aguja se abre y cuando la inyección de combustible se lleva a cabo. De acuerdo con lo anterior, pueden realizarse patrones de inyección de combustible con un grado extremadamente alto de libertad. En particular, en este caso, puesto que la presión de operación del intensificador de presión (el pistón) y la presión del combustible del acumulador de presión pueden especificarse independientemente, por ejemplo, una presión de inyección de una inyección piloto que inyecta combustible mediante el sistema de inyección acumulador de presión (el inyector de guía común) y la presión de inyección de una inyección principal que inyecta combustible mediante el sistema de inyección intensificador de presión (el inyector de pulso) pueden ser controlados independientemente, y las presiones de inyección óptimas respectivas pueden ser especificadas para la inyección piloto y la inyección principal.

Preferiblemente, la presión dentro del cilindro en los momentos en los que no hay operación de la válvula de control del pistón pueden ser regulados a la presión predeterminada mediante medios reguladores de la presión residual.

Aquí, cuando las diferencias de presión entre antes y después de que la porción de reposo de la válvula de control del pistón (la porción de reposo corriente arriba y corriente abajo) es grande, tiende a ocurrir cavitación. Con respecto a esto, puesto que la presión en el cilindro en el momento en que no hay operación de la válvula de control es regulada a la presión predeterminada mediante medios reguladores de la presión residual (puesto que el interior del cilindro del lado del pistón de sección grande del intensificador de presión se mantiene a la presión predeterminada), la diferencia de presión entre antes y después de la porción de reposo (la porción de reposo corriente arriba corriente abajo) puede hacerse más pequeña, y la ocurrencia de la cavitación puede ser prevenida, aún inmediatamente después de que la válvula de control del pistón es operada. Por lo tanto, la corrosión de los miembros causada por cavitación que se presenta en la porción de reposo de la válvula puede ser prevenida, y la confiabilidad y la durabilidad se mejoran
grandemente.

Preferiblemente el combustible que es descargado desde el cilindro de acuerdo con el movimiento del pistón puede de nuevo ser suministrado a la bomba de presurización del combustible por los medios de resuministro. Por lo tanto, puede recuperarse la energía de presión de combustible (reutilizadas), y la eficiencia del sistema de inyección puede ser mejorada.

De paso, la estructura anterior preferida que se aplica de manera característica en la reivindicación 3 teniendo los medios de re-suministro implementa una operación similar incluso si se combina con las estructuras descritas en la reivindicación 2.

Breve descripción de los dibujos

Las primera, segunda, tercera, cuarta, sexta, séptima, octava y novena realizaciones no son parte de la invención pero se mantienen en la especificación por razones de explicación.

La Figura 1 es una vista estructural global de un dispositivo de inyección de combustible con respecto a un primer ejemplo comparativo.

La figura 2 es una vista estructural de una porción principal del dispositivo de inyección de combustible con respecto al primer ejemplo comparativo.

La Figura 3A es una gráfica que muestra una relación de correspondencia entre la cantidad de movimiento de una válvula de control del pistón con un área de camino de flujo en el dispositivo de inyección de combustible con respecto al primer ejemplo comparativo.

La Figura 3B es una gráfica que muestra una relación de correspondencia de tiempo desde el inicio de una operación del intensificador de presión con la presión del combustible en el dispositivo de inyección de combustible respecto al primer ejemplo comparativo.

La Figura 4 es una gráfica que muestra un ejemplo representativo de un patrón de inyección de combustible arbitrario que puede ser ejecutado por el dispositivo de inyección de combustible con respecto al primer ejemplo comparativo.

La Figura 5A muestra un ejemplo de un método para especificar una rata de inyección cambiando un área de camino de flujo de combustible de acuerdo con el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización, y es una gráfica esquemática que muestra los cambios de un área de abertura de una válvula de control de pistón de intensificación de presión.

La Figura 5B muestra el ejemplo del método para especificar la rata de inyección cambiando el área del camino de flujo de combustible de acuerdo con el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización, y es una gráfica comparativa que muestra cambios de una posición del pistón de intensificación de presión.

La Figura 5C muestra el ejemplo del método para especificar la rata de inyección cambiando el área del camino de flujo de combustible de acuerdo con el dispositivo de inyección del combustible con respecto a la primera realización, y es una gráfica esquemática que muestra cambios en presión inmediatamente antes de una porción de reposos de la boquilla.

La figura 5D muestra el ejemplo del método para especificar la rata de inyección cambiando el área del camino de flujo del combustible de acuerdo con el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización, y es una gráfica esquemática que muestra cambios en la presión de inyección.

La Figura 6A muestra un ejemplo de un método para especificar la rata de inyección cambiando el área de camino de flujo de combustible de acuerdo con el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización, y es una gráfica esquemática que muestra cambios del área de abertura de la válvula de control del pistón de intensificación de presión.

La Figura 6B muestra el ejemplo del método para especificar la rata de inyección cambiando el área del camino de flujo de combustible de acuerdo con el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización, y es una gráfica esquemática que muestra cambios de la posición del pistón de intensificación de presión.

La Figura 6C muestra el ejemplo del método para especificar la rata de inyección cambiando el área del camino de flujo de combustible de acuerdo con el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización, y es una gráfica esquemática que muestra cambios en la presión inmediatamente antes de la porción de reposos de la boquilla.

La Figura 6D muestra el ejemplo del método para especificar la rata de inyección cambiando el área de camino de flujo de combustible de acuerdo con el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización, y es una gráfica esquemática que muestra cambios de la presión de inyección.

La Figura 7A muestra un ejemplo de un método para especificar la rata de inyección cambiando el área de camino de flujo de combustible de acuerdo con el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización, y es una gráfica esquemática que muestra cambios del área de abertura de la válvula de control del pistón de intensificación de presión.

La Figura 7B muestra el ejemplo del método para especificar la rata de inyección cambiando el área del camino de flujo de combustible de acuerdo con el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización, y es una gráfica esquemática que muestra cambios de la posición del pistón de intensificación de presión.

La Figura 7C muestra el ejemplo del método para especificar la rata de inyección cambiando el área del camino de flujo de combustible de acuerdo con el dispositivo de inyección con respecto a la primera realización, y es una gráfica esquemática que muestra cambios en la presión inmediatamente antes de la porción de reposo de la boquilla.

La figura 7D muestra el ejemplo del método para especificar la rata de inyección cambiando el área del camino de flujo de combustible de acuerdo con el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización, y es una gráfica esquemática que muestra cambios de la presión de inyección.

La Figura 8A es una gráfica que muestra las influencias sobre el ruido de expulsión y combustión causado por un dispositivo de inyección de combustible convencional.

La Figura 8B es una gráfica que muestra los efectos sobre los ruidos de expulsión y combustión causados por el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización.

La Figura 9A es una gráfica que muestra las influencias sobre la entrega de potencia causadas por un dispositivo de inyección de combustible convencional.

La Figura 9B es una gráfica que muestra los efectos sobre la entrega de potencia causados por el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización.

La Figura 10A es una vista transversal que muestra la estructura de una válvula de control de pistón con una forma de reposo plano ordinaria.

La Figura 10B es un vista transversal que muestra la estructura de una válvula de control de pistón con una forma de reposo plana ordinaria.

La Figura 11 es una gráfica que muestra una relación de correspondencia de la cantidad de movimiento de la válvula de control del pistón con el área de camino de flujo efectiva en el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización, en comparación con la convencional.

La Figura 12A es una gráfica que muestra un ejemplo de definición de una relación de correspondencia de la cantidad de movimiento de la válvula de control del pistón con el área de camino de flujo efectiva en el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización, en comparación con la convencional.

La figura 12B es una gráfica que muestra un ejemplo de definición de una relación de correspondencia de la cantidad de movimiento de la válvula de control del pistón con el área de camino de flujo efectiva en el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización, en comparación con la convencional.

La Figura 13A es una gráfica que muestra una relación de posición del pistón de un intensificador de presión con respecto al ángulo de calado, con el fin de explicar el punto de implementación de efecto adicional controlando una diferencia de fase entre la operación de la válvula de control del pistón y una válvula de control de inyección en el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización.

La Figura 13B es una gráfica que muestra una relación del área de abertura de una válvula de control de pistón de intensificación de presión con respecto al ángulo de calado, con el fin de explicar el punto de implementación de efecto adicional controlando la diferencia de fase entre la operación de la válvula de control del pistón y la válvula de control de inyección en el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la primera realización.

La Figura 13C es una gráfica que muestra una relación de la presión de combustible con respecto a un ángulo de calado con el fin de explicar el punto de implementación de un efecto adicional controlando la diferencia de fase entre la operación de la válvula de control del pistón y la válvula de control de inyección en el dispositivo de inyección del combustible con respecto a la primera realización.

La Figura 13D es una gráfica que muestra una relación de presión de inyección con respecto al ángulo de calado, con el fin de explicar el punto de implementación del efecto adicional controlando la diferencia de fase entre la operación de la válvula de control del pistón y la válvula de control de inyección en el dispositivo de inyección con respecto a la primera realización.

La Figura 13E es una gráfica que muestra una relación de presión de inyección con respecto a un ángulo de calado, con el fin de explicar el punto de implementación de efecto adicional controlando la diferencia de fase entre la operación de la válvula de control del pistón y la válvula de control de inyección en el dispositivo de inyección con respecto a la primera realización.

La Figura 14 es una vista estructural de una porción principal de un dispositivo de inyección de combustible con respecto a una segunda realización.

La Figura 15A es una gráfica que muestra una relación de correspondencia de cantidad de movimiento de una válvula de control de pistón con el área de camino de flujo del dispositivo de inyección de combustible con respecto a la segunda realización.

La Figura 15B es una gráfica que muestra una relación de correspondencia de la cantidad de movimiento de la válvula de control del pistón con la presión del combustible en el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la segunda realización.

La Figura 16 es una vista estructural global de un dispositivo de inyección con respecto a la tercera realización.

La Figura 17 es una vista estructural de una porción principal del dispositivo de inyección de combustible respecto a una cuarta realización.

La Figura 18A es una gráfica que muestra una relación de correspondencia de la velocidad de rotación del motor con presión de gobierno en el dispositivo de inyección de combustible con respecto a la cuarta realización.

La Figura 18B es una gráfica que muestra una relación de correspondencia de la velocidad de rotación del motor con el área de camino de flujo efectiva en el dispositivo de inyección con respecto a la cuarta realización.

La Figura 19 es una vista estructural global de un dispositivo de inyección de combustible con respecto a una quinta realización.

La Figura 20 es una vista estructural global de un dispositivo de inyección de combustible con respecto a una sexta realización.

La Figura 21 es una vista estructural global de un dispositivo de inyección de combustible con respecto a a una séptima realización.

La Figura 22 es una vista estructural global de un dispositivo de inyección de combustible con respecto a una octava realización.

La Figura 23 es una vista estructural global de un dispositivo de inyección de combustible con respecto a una novena realización.

La Figura 24A es una gráfica que muestra una condición de variación de presión en un punto corriente abajo del intensificador de presión con respecto al tiempo en un caso en el cual la inyección de combustible se lleva a cabo mediante un método de inyección de combustible en un dispositivo de inyección de combustible convencional.

La Figura 24B es una gráfica que muestra una condición de variación de la presión en el punto corriente abajo del intensificador de presión con respecto al ángulo de calado en el caso en el cual la inyección de combustible se lleva a cabo mediante el método de inyección de combustible en el dispositivo de inyección de combustible convencional.

La Figura 25 es una gráfica con respecto a la figura 24B, la cual muestra una condición preferible de variación de presión en un punto corriente abajo del intensificador de presión en un caso en el cual se lleva a cabo la inyección de combustible.

Mejor modo para llevar a cabo la invención

Primera Realización

En la Figura 1, se muestra la estructura global de un dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a un primer realización.

El dispositivo de inyección de combustible 30 está equipado con un acumulador de presión (guía común) 32. Este acumulador de presión 32 está comunicado, a través de una línea principal de combustible 36, con un reservorio de combustible 62 en una boquilla de inyección de combustible 34. Este acumulador de presión 32 puede acumular a presión combustible líquido que es bombeado desde una bomba de presurización de combustible 38 a una presión determinada de acuerdo con la velocidad de rotación del motor, carga y similares. Adicionalmente, el camino a lo largo de la línea principal de combustible 36 que comunica la boquilla de inyección de combustible 34 con el acumulador de presión 32, se proporciona una válvula bloqueadora de presión 40. Esta válvula bloqueadora de presión 40 controla el flujo de salida de la presión de combustible desde un lado de la boquilla de inyección de combustible 34 a un lado del acumulador de presión 32.

Adicionalmente, se proporciona una cámara de combustible para control de inyección la cual comunica, a través de un orificio 44, con un lado corriente abajo con respecto a la válvula de bloqueo de presión 40 de la línea de combustible principal 36 que comunica la boquilla de inyección de combustible 34 con el acumulador de presión 32. Se acomoda un pistón de comando 46 en esta cámara de combustible para control de inyección 42. Adicionalmente, el pistón de comando 46 está conectado con una válvula de aguja 48 en la boquilla de inyección de combustible 34. De acuerdo con lo anterior, la presión de combustible en la cámara de combustible para el control de inyección 42 actúa de manera que empuja contra la válvula de aguja 48 en la boquilla de inyección de combustible 34 y mantiene la válvula de aguja 48 en reposo en una posición de reposo 50 de la boquilla.

Aun adicionalmente, una válvula de control de inyección 52 se provee en la cámara de combustible para control de inyección 42. Esta válvula de control de inyección 52 está estructurada de manera que obtiene de manera continua el cierre de la válvula de aguja 48 en la boquilla de inyección de combustible 34 como se describe anteriormente efectuando una presión sobre el combustible líquido en la cámara de combustible para el control de inyección 42, y para abrir la válvula de aguja 48 y obtener el rendimiento de la inyección de combustible retirando el combustible líquido en la cámara de combustible para control de inyección 42.

Aún adicionalmente, se dispone un intensificador de presión 54 para comunicar con la cámara de combustible para control de inyección 42 en el punto corriente abajo con respecto a la válvula de bloqueo de presión 40 de la línea de combustible principal 36 que comunica la boquilla de inyección de combustible 34 con el acumulador de presión 32. Este intensificador de presión 54 tiene un cilindro 56 y un pistón 58, y está estructurado de manera que es capaz de intensificar adicionalmente la presión del combustible líquido desde el acumulador de presión 32 y suministrar el mismo a la cámara de combustible para control de inyección 42 y la boquilla de inyección de combustible 34, mediante el movimiento del pistón 58.

Adicionalmente, se proporciona una válvula de control de pistón 60 en el intensificador de presión 54. Esta válvula de control de pistón 60 corresponde con el pistón 68 en un lado de sección grande del intensificador de presión 54 y está provista en una línea de combustible 64 desde el acumulador de presión 32, mueve el pistón 58 moviendo combustible líquido que es suministrado desde el acumulador de presión 32 en el cilindro 56 a través de la línea de combustible 64, y es una estructura capaz de obtener un incremento de la presión de combustible en un punto corriente abajo con respecto a la válvula de bloqueo de presión 40.

De paso, el cilindro 56 en el cual se proporciona la válvula de control de pistón 60 (una porción correspondiente al lado de sección grande del pistón 58) se abre a la atmósfera a través de un orificio 59.

Adicionalmente, como se muestra en detalle en la Figura 2, en una porción del extremo distal de la válvula de control del pistón 60, se proporciona una protrusión 61 para servir como medio para cambio de la cantidad de flujo. Esta protrusión 61 es una estructura capaz de cambiar un área de abertura práctica de un camino de flujo de combustible 57 al cilindro 56 de acuerdo con el movimiento de la válvula de control del pistón 60 (es una estructura que controla el orificio, puesto que posee una "función de variabilidad del área de camino de flujo de combustible" con la protrusión 61). Así, una cantidad de flujo de entrada de combustible líquido que fluye hacia el cilindro 56 puede ser controlada por la válvula de control del pistón 60.

De paso, puede implementarse un movimiento (elevación) de la válvula de control de pistón 60 llevando a cabo el control de posición utilizando una fuerza electromagnética o una actuador PZT como un elemento supermagnetorestrictivo o similares. Adicionalmente, es más efectivo si el control de la posición se lleva a cabo de manera que se detenga parcialmente el camino a lo largo del movimiento (elevación) de la válvula de control del pistón 60(en una posición intermedia).

A continuación, se describirá la operación de la presente realización.

En el dispositivo de inyección 30 de la estructura descrita más arriba, el acumulador de presión 32, la válvula de bloqueo de presión 40, la cámara de combustible para control de inyección 42, la válvula de control de inyección 52, el intensificador de presión 54 y la válvula de control de pistón 60 son provistos. En el intensificador de presión 54, se suministra combustible líquido (de una presión de guía común) desde el acumulador de presión 32, y éste es intensificado en presión mediante el movimiento del pistón 58. Adicionalmente, aquí, se estructura un sistema de inyección de acumulador de presión (un inyector de guía común) hacia la boquilla de inyección de combustible 34 mediante el acumulador de presión 32, la válvula de bloqueo de presión 40, la cámara de combustible para control de inyección 42 y la válvula de control de inyección 52, y además, es una estructura en la cual el intensificador de presión 54 está dispuesto en paralelo con este sistema de inyección acumulador de presión. En otras palabras, se estructura un sistema de inyección intensificador de presión (un inyector de pulso) hacia la boquilla de inyección de combustibles 34 mediante el intensificador de presión 54, la válvula de control de pistón 60, la cámara de combustible para control de inyección 42 y la válvula de control de inyección 52.

Aquí:

1) Un caso de inyección de combustible mediante el sistema de inyección acumulador de presión (el inyector de guía común).

Antes de comenzar la inyección, la válvula de control de inyección 52 se mantiene en un estado cerrado y hace presión en la cámara de combustible para el control de inyección 42 iguala la presión en el acumulador de presión 32 (la presión de guía común). De acuerdo con lo anterior, la válvula de aguja 48 en la boquilla de inyección de combustible 34 empuja contra la parte de reposo de la boquilla 50 a través del pistón de comando 58, y la válvula de aguja 48 se mantiene en un estado cerrado.

Cuando se va a inyectar combustible líquido, el intensificador de presión 54 se define en un estado de no operación mediante la válvula de control de pistón 60 que se coloca en un estado cerrado. Adicionalmente, se bombea combustible líquido desde el acumulador de presión 32 hacia el reservorio de combustible 62 en la boquilla de inyección 34 a través de la válvula de bloqueo de presión 40. En este momento, cuando el combustible líquido de la cámara de combustible para control de inyección 42 es retirado mediante la válvula de control de inyección 52 que es abierta, la presión que cierra la válvula de aguja 48 en la boquilla de inyección de combustible 34 es reducida. Entre tanto, en la boquilla de inyección de combustible 34 (el reservorio de combustible 62), la presión de guía común se mantiene. Así, la válvula de aguja 48 en la boquilla de inyección de combustible 34 es abierta, y el combustible líquido del acumulador de presión 32 es inyectado directamente (tal como está) desde la boquilla de inyección de combustible 34.

Cuando la inyección de combustible va a terminar, la presión de la cámara de combustible para control de inyección 42 se hace de nuevo igual a la presión de guía común mediante la válvula de control 52 cerrándola. Así, la válvula de aguja 48 en la boquilla de inyección de combustible 34 es empujada de nuevo contra la misma en una dirección de cierre, a través del pistón de comando 58, y se mantiene en reposo en la sección de reposo de la boquilla 50, y termina la inyección del combustible.

2) Un caso de inyección de combustible mediante el sistema de inyección intensificador de presión (el inyector de pulsos).

Antes de comenzar la inyección, la válvula de control de inyección 52 se mantiene en el estado cerrado y hace que la presión en la cámara de combustible para control de inyección 42 sea igual a la presión en el acumulador de presión 32 (presión de guía común). De acuerdo con lo anterior, la válvula de aguja 48 en la boquilla de inyección de combustible 34 empuja contra la sección de reposo de la boquilla 50 a través del pistón de comando 58, y la válvula de aguja 48 se mantiene en el estado cerrado.

Cuando se va a inyectar combustible líquido, el combustible líquido se hace fluir hacia el intensificador de presión 54 (el cilindro 56) mediante la válvula de control de pistón 60 en abertura. De acuerdo con lo anterior el pistón 58 se mueve y la presión de combustible es intensificada en presión. Entonces, el combustible líquido que ha sido presurizado mediante el intensificador de presión 54 es bombeado hacia el reservorio de combustible 62 en la boquilla de inyección de combustible 34 y la cámara de combustible para el control de inyección 42. De paso, en este estado, la válvula de bloqueo de presión 40 se mueve, y evita que el combustible líquido intensificado en presión fluya fuera del acumulador de presión 32. Adicionalmente, cuando el combustible líquido intensificado en presión ha alcanzado una presión predeterminada, la presión que cierra la válvula de aguja 48 en la boquilla de inyección de combustible 34 es reducida por el combustible líquido de la cámara de combustible para control de inyección 42 siendo retirado mediante la válvula de control de inyección 52. Entre tanto, en la boquilla de inyección de combustible 34 (el reservorio de combustible 62), actúa la presión del combustible líquido que ha sido presurizado mediante el intensificador de presión 54. Así, la válvula de aguja 48 en la boquilla de inyección de combustible 34 se abre, y el combustible líquido que había sido intensificado en su presión en el intensificador de presión 54 es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible 34.

Cuando va a terminar la inyección de combustible, la presión de la cámara de combustible para control de inyección 42 se hace igual de nuevo a la presión (el reservorio de combustible 62) en la boquilla de inyección de combustible 34 mediante la válvula de control de inyección 52. Así, la válvula de agujas 48 de la boquilla de la inyección de combustible 34 es empujada en contra en la dirección de cierre y se mantiene en reposo en la sección de reposo de la boquilla 50 y termina la inyección de combustible.

Adicionalmente, en preparación para una siguiente inyección, la válvula de control de pistón 60 del intensificador de presión 54 se cierra, el combustible en el intensificador de presión 54 (el cilindro 56) se abre a la atmósfera a través del orificio 59, y el pistón 58 se mueve a su posición original de nuevo. De acuerdo con ello, la presión de combustible corriente abajo con respecto a la válvula de bloqueo de presión 40 se hace más baja que o igual a la presión de guía común y la válvula de bloqueo de presión 40 se abre rápidamente, y se convierte en una presión de combustible sustancialmente igual a la presión de guía común.

Así, en el dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto al presente realización, pueden conmutarse de manera controlada para la inyección de combustible, una inyección a baja presión, que suministra el combustible líquido desde el acumulador de presión 32 a la boquilla de inyección de combustible 34 tal como esta para la inyección, y una inyección a alta presión, que suministra el combustible líquido que ha sido presurizado adicionalmente en el intensificador de presión 54 hacia la boquilla de inyección de combustible 34 para inyección. Por lo tanto, el dispositivo de inyección de combustible 30 es básicamente un dispositivo que implementa los siguientes efectos.

(1) Puesto que el combustible (presión de guía común) del acumulador de presión 32 es suministrado al intensificador de presión 54 y este es intensificado en presión para inyección, puede realizarse la conversión a una presión de inyección muy alta (por ejemplo, una presión de inyección máxima de 300 MPa) la cual excede sobradamente una presión de inyección de un sistema de inyección de guía común convencional. Por lo tanto, el combustible puede ser inyectado en un periodo de inyección apropiado aún en momentos de alta velocidad de rotación del motor y alta carga, y puede anticiparse una alta elevación de la velocidad, junto con lo cual se permite una combustión favorable, y una entrega de potencia alta del motor con bajas emisiones.

Adicionalmente, convirtiendo a una presión muy alta de la presión de inyección, se posibilita la compensación de una reducción de la fuerza de penetración de la atomización debido a la reducción de un diámetro de apertura de la boquilla de inyección de combustible. Consecuentemente, el oxígeno en una cámara de combustión puede ser utilizado de manera efectiva. Así, pueden realizarse estados de combustión favorable con pequeñas emisiones de humo aún a altas velocidades de rotación.

Adicionalmente, puesto que no hay necesidad de acumular presión constantemente a presiones de inyección muy altas, en comparación con un sistema de inyección de guía común convencional que acumula presión constantemente a una presión de inyección predeterminada alta, hay una ventaja con respecto a la resistencia del sistema de inyección, y puede anticiparse una reducción en costes.

(2) Puesto que el sistema de inyección acumulador de presión (el inyector de guía común) y el intensificador de presión 54 están dispuestos en paralelo, y son una estructura en la cual el combustible del acumulador de presión 32 es suministrado cuando la presión de combustible corriente abajo con respecto a la válvula de bloqueo de presión 40 es inferior que o igual a la presión de guía común, el combustible no será inyectado a una presión más baja que o igual a la presión de guía común, aún en un caso de una inyección posterior en un momento de alta velocidad de rotación o alta carga. Por lo tanto, puesto que la atomización es inyectada posteriormente en un estado de atomización favorable, el combustible inyectado posteriormente no se convertirá en causa para la generación de humo, y el combustible inyectado posteriormente puede eliminar los efectos de generación de combustión debidos a las localizaciones de combustión perturbadoras hasta un límite máximo.

Adicionalmente, puesto que la inyección a baja presión y la inyección a alta presión pueden ser controladas conmutablemente para la inyección de combustible, las presiones de inyección óptimas pueden ser especificadas para cada una de las inyecciones piloto, inyecciones principales y las inyecciones posteriores.

Adicionalmente, es posible combinar libremente e inyectar inyecciones a la presión de guía común e inyecciones en las cuales el intensificador de presión 54 es operado, y el grado de libertad de los patrones de inyección es grande.

(3) Puesto que el sistema de inyección acumulador de presión (el inyector de guía común) y el intensificador de presión 54 están dispuestos en paralelo, y son una estructura en la cual el combustible del acumulador de presión 32 es suministrado cuando la presión de combustible corriente abajo respecto a la válvula de bloqueo de presión 40 es inferior que o igual a la presión de guía común, la presión de inyección no será más baja que o igual a la presión de vapor del combustible. Por lo tanto, no hay preocupación acerca de la erosión de las líneas de combustible debidas a la ocurrencia de la cavitación, y la durabilidad mejora marcadamente.

(4) Puesto que el sistema de inyección acumulador de presión (el inyector de guía común) y el intensificador de presión 54 están dispuestos en paralelo, la inyección en la presión de guía común es posible aun cuando el intensificador de presión 54 esté temporalmente fuera de servicio en un estado que es bloqueado entre el acumulador de presión 32 y el intensificador de presión 54. Por lo tanto, el motor no se detendrá de repente.

Adicionalmente aquí, en el dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a la primera realización, el control de conmutación entre la inyección a baja presión y la inyección a alta presión para inyectar combustible es posible como se describió más arriba. Por lo tanto, las presiones de inyección óptima pueden ser especificadas para cada una de las inyecciones piloto, inyección principal y una inyección posterior. Además, es posible combinar libremente e inyectar inyecciones a la presión de guía común e inyecciones en las cuales el intensificador de presión 54 es operado, e inyecciones de combustible con diversos patrones de inyección que son posibles. Adicionalmente, se provee la protrusión 61 para servir como medio para cambiar la cantidad de flujo la cual es capaz de cambiar las cantidades de flujo de combustible que está fluyendo hacia el cilindro 56 con la válvula de control de pistón 60. Por lo tanto, al controlar las cantidades de flujo entrante del combustible líquido cambiando el área del camino de flujo de combustible 57, el área de abertura práctica del camino de flujo) en el cilindro 56 (ejecutando el control de orificios), es posible controlar las ratas de inyección del combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección 34, y el combustible puede ser inyectado con patrones de inyección arbitrarios.

Esto es, de acuerdo con este dispositivo de inyección de combustible 30, cuando se va a inyectar combustible, cuando la válvula de control de pistón 60 se mueve, el área de abertura práctica del camino de flujo de combustible 57 del cilindro 56 cambia debido a la protrusión 61 de acuerdo con cantidades de movimiento (cantidades de elevación) de esta válvula de control de pistón 60. Cuando el área de abertura del camino de flujo de combustible 57 del cilindro 56 se cambia, la cantidad de flujo entrante de combustible dentro del cilindro 56 cambia, se cambia la velocidad de movimiento (velocidad de desplazamiento) del pistón 58, y es posible especificar arbitrariamente una velocidad de intensificación de presión del combustible que es enviado a la boquilla de inyección de combustible 34, esto es, la rata de inyección del combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible 34. De acuerdo con lo anterior, pueden realizarse patrones de inyección de combustible con un grado extremadamente alto de libertad.

Por ejemplo, en un caso en el cual la corriente abajo de combustible del intensificador de presión 54 va a ser intensificada en presión por etapas, la cantidad de elevación de la válvula de control de pistón 60 se hace mayor y el área de abertura del camino de flujo de combustible 57 se hace mayor. Consecuentemente, la presión en el cilindro 56 se incrementa rápidamente, y así la velocidad de desplazamiento del pistón 58 se hace más rápida y puede obtenerse un incremento por etapas en la presión. Por otro lado, en un caso en el cual la corriente abajo de combustible del intensificador de presión 54 va a intensificarse en presión gradualmente, la cantidad de elevación de la válvula de control del pistón 60 se hace más pequeña y el área de abertura del camino de flujo de combustible 57 se hace más pequeño. Consecuentemente, la presión en el cilindro 56 se incrementa gradualmente, y así la velocidad de desplazamiento del pistón 58 se hace más lenta, y se puede obtener un incremento gradual en la presión.

De acuerdo con lo anterior, por ejemplo, como se muestra en las figuras 3A y 3B, puede especificarse una característica en la cual la velocidad de elevación de la presión de combustible corriente abajo del intensificador de presión 54 se incremente con el tiempo.

En otras palabras, cuando se va a inyectar combustible, si la forma y otras características similares de la protrusión 61 han sido especificadas de acuerdo con una rata de inyección óptima del combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible 34 (por ejemplo, una rata de inyección óptima de una inyección piloto, inyección principal o similares correspondientes a una velocidad de rotación del motor, condiciones de carga y similares), puede ejecutarse una inyección de combustible a la rata de inyección óptima cuando la válvula de aguja 48 está abierta y la inyección de combustible se lleva a cabo. Adicionalmente, si la estructura se define para llevar a cabo el control de posición (guía) de la válvula de control de pistón 60 usando un actuador PZT, un elemento supermagnetorestrictivo o similares, la velocidad de elevación de la válvula de control de pistón 60 puede ser cambiada libremente y el control posicional puede ser llevado a cabo de manera tal que el movimiento (elevación) de la válvula de control de pistón 60 se detenga a medio camino (en una posición intermedia). Por lo tanto, es posible especificar arbitrariamente una posición de cambio del área de abertura del camino de flujo del combustible 57 del cilindro 56; esto es, una velocidad de la cantidad de flujo entrante de combustible en el cilindro 56; esto es, la velocidad de intensificación de la presión del combustible que es enviado a la boquilla de inyección de combustible 34; esto es, la rata de inyección del combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible 34.

Así, por ejemplo, en un caso en el cual se lleva a cabo una inyección múltiple que lleva a cabo una inyección piloto, una inyección principal y una inyección posterior, como con el patrón de inyección de combustible mostrado en la Figura 4, es posible controlar libremente (llevar a cabo definiciones o cambios) de tal manera que una velocidad de intensificación de la presión después de terminar un período de inyección (\theta1), una velocidad de intensificación de presión inmediatamente antes de alcanzar una presión de inyección máxima (\theta2), una rata de reducción de presión en un momento de terminación de la inyección principal (\theta3) y similares forman un patrón de inyección de combustible óptimo de acuerdo con la velocidad de rotación del motor, condiciones de carga y similares.

Esto es, en un caso en el cual un gradiente de presión de inyección (en particular, para la rata de intensificación de presión inmediatamente antes de alcanzar la presión de inyección máxima (\theta2) y la rata de reducción de presión en el momento de completar la inyección principal (\theta3) del patrón de inyección de combustible mostrado en la Figura 4 antes mencionada), se cambia, si la presión de inyección se eleva, es constante, o cae lo cual es determinado por una combinación de cantidades de combustible que son transmitidas por el pistón 58 y cantidades de combustible que son eyectadas por la boquilla de inyección de combustible 34. Si las cantidades de combustible transmitidas desde el pistón 58 son mayores que las cantidades que son eyectadas, la presión de inyección procederá a elevarse. Si las cantidades transmitidas desde el pistón 58 son las mismas que las cantidades eyectadas de combustible desde la boquilla de inyección de combustible 34, la presión de inyección es constante. Por otro lado, si las cantidades de combustible transmitidas desde el pistón 58 son más pequeñas que las cantidades de combustible que son eyectadas, la presión de inyección procederá a caer.

Así, cuando el control del área de abertura es llevado a cabo cambiando el área del camino de flujo de combustible 57 al cilindro 56 (el área de abertura practicada del camino de combustible) mediante la válvula de control del pistón 60 (la protrusión 61), las ratas de elevación y las ratas de caída de la presión de inyección pueden ser cambiadas directamente. Adicionalmente, una presión de inyección máxima cambia de acuerdo con la rata de elevación de la presión de inyección.

Aquí en la Figuras 5 a 7, se muestra en gráficas esquemáticas los procesos para especificar una rata de inyección cambiando el área del camino de flujo de combustible 57 del cilindro 56 mediante la válvula de control de pistón 60, en el caso en el cual la inyección múltiple con el patrón de inyección de combustible mostrado en la Figura 4 antes mencionada sea implementado. En este caso, la Figura 5 muestra un patrón para cambiar la rata de intensificación de la presión después de terminar el período de inyección (\theta1), la Figura 6 muestra un patrón para cambiar la rata de intensificación de presión inmediatamente antes de alcanzar la presión de inyección máxima (\theta2), y la Figura 7 muestra un patrón para cambiar la rata de reducción de presión en el tiempo de terminación de la inyección principal (\theta3).

Así, en el dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a la primera realización, la rata de inyección del combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible 34 puede ser especificada arbitrariamente (cambiada) controlando las cantidades de flujo entrante de combustible líquido (regulando las cantidades de movimiento y los períodos de movimiento (tiempos) de la válvula de control de pistón 60), cambiando el área del camino de flujo de combustible 57 al cilindro 56 (el área de abertura práctica del camino de flujo) con la válvula de control de pistón 60 (se expande un grado de libertad de los patrones de inyección de combustible con base en las ratas de inyección del combustible).

Adicionalmente, en particular, con este dispositivo de inyección de combustible 30, es una estructura que cambia el área del camino de flujo de combustible 57 del cilindro 56 mediante la válvula de control de pistón 60, cambia las cantidades de flujo entrante de combustible en el cilindro 56, y cambia la velocidad de movimiento (velocidad de desplazamiento) del pistón 58. Por lo tanto, aún en un caso en el cual la presión de inyección máxima es temporalmente baja, la rata de incremento de la presión de inyección puede ser definida más alta.

Aún adicionalmente, aunque la inyección principal haya sido descrita en las transcripciones anteriores, el control de las ratas de incremento y las ratas de decremento de la presión de inyección y el control de la presión son similarmente posibles para la inyección posterior, cambiando y controlando el área de camino de flujo de combustible del cilindro 56 con la válvula de pistón 60.

De paso, en este caso, una cantidad de la inyección posterior es extremadamente pequeña en general en comparación con una cantidad de la inyección principal. Por ejemplo, una cantidad de combustible para un ciclo puede ser 1 a 2 milímetros cúbicos. En ese caso, la elevación de la válvula de aguja 48 de la boquilla de inyección de combustible 34 puede ser lo que se conoce como un período de choque corto, y es difícil discriminar claramente si es posible cambiar las ratas de incremento y las ratas de disminución de la presión de inyección. Sin embargo, aún en el caso de tales cantidades de inyección extremadamente pequeñas, es posible controlar la presión de la inyección posterior mediante el control del área de abertura antes mencionado. Lo que esto significa no es otra cosa que las ratas de control de incremento y las ratas de disminución de la presión de inyección son alcanzadas. Adicionalmente, si la cantidad de la inyección posterior es mayor que o igual a 5% de la cantidad de la inyección principal, este caso es comúnmente conocido como inyección dividida. Aún en este caso de una inyección dividida, de la misma forma que un tiempo de inyección principal, el control de las ratas de incremento, ratas de disminución, y presión máxima de inyección de la presión de inyección es posible, mediante el control del área de abertura antes mencionada.

Así, de acuerdo con el dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a este primera realización, la rata de inyección del combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible 34 puede ser especificada arbitrariamente (cambiada) controlando las cantidades de flujo entrante del combustible líquido cambiando el área de abertura del camino de flujo de combustible 57 hacia el cilindro 56 mediante la válvula de control de pistón 60 (se expande el grado de libertad de los patrones de inyección de combustible con base en las ratas de inyección del combustible).

Así, de acuerdo con este dispositivo de inyección de combustible 30, es asunto que implementa los siguientes efectos.

(1) En general, en la combustión diesel, como se muestra en la Figura 8A, una inyección de combustible tiene cierta duración desde que se comienza hasta la ignición (un período de retraso de la ignición). En un caso en el cual un patrón de inyección de combustible es una rata de inyección en forma rectangular desde un sistema de inyección acumulador de presión (inyector de guía común), se inyecta una gran cantidad de combustible durante el período de ignición retardado, y esta gran cantidad de combustible que es inyectado durante el período de ignición retardado sufre combustión toda de una vez, llevando consecuentemente a incrementos en NOx y en ruido.

En contraste, si el combustible es inyectado en un patrón de inyección de combustible en el cual se restringe una rata de inyección del período inicial, como se muestra en la Figura 8B, mediante el presente dispositivo de inyección 30, es posible una combustión favorable en la cual el NOx y el ruido son bajos.

(2) Para condiciones de cargas generales de un motor, los períodos de inyección de combustible y las cantidades de inyección están limitadas por la presión interior máxima del cilindro, con el fin de preservar la resistencia del motor. Aquí, en el caso en el cual el patrón de inyección del combustible es una rata de inyección en forma rectangular desde el sistema de inyección acumulador de presión (el inyector de guía común) como se muestra en la Figura 9A, las cantidades de combustión del período inicial son grandes, y no puede avanzar un período de inyección.

En contraste, si se define un patrón de inyección de combustible en el cual se restringe la rata de inyección del período inicial, como se muestra en la Figura 9B, mediante el presente dispositivo de inyección de combustible 30, el período de inyección puede avanzar, y pueden inyectarse grandes cantidades de combustible. Así, se obtiene un torque alto. Además, NOx y el ruido pueden ser reducidos en este momento.

(3) En un caso en el cual se lleva a cabo una inyección múltiple mediante un sistema de inyección acumulador de presión ordinario (inyector de guía común), las inyecciones respectivas (una inyección piloto, una inyección principal, una inyección posterior, una postinyección y similares) son todos llevado a cabo a la misma presión. Sin embargo, en la realidad, hay presiones óptimas respectivas para las inyecciones. Con la inyección de combustible mediante el presente sistema de inyección de combustible, en un caso en el cual se lleva a cabo una inyección múltiple, cada inyección puede ser óptima respectivamente. Así, las características de emisión son mejoradas y el ruido es disminuido.

Por ejemplo, si la presión de una inyección piloto es demasiado alta, pueden ocurrir problemas de un incremento de hidrocarburos que no han sufrido combustión, debido a la adhesión de combustible a la superficie de las paredes, y a la dilución de combustible y similares. Adicionalmente, las características de control en los momentos de la inyección de cantidades muy pequeñas son peores, y, en tiempos de inyección cerca a la piloto, las combustiones piloto son más intensas y los efectos de reducción de ruido no son obtenidos de manera suficiente, y hay otros problemas. Por el contrario, si la presión de una inyección piloto es demasiado baja, una reducción en los efectos de reducción de ruido, debido a un deterioro de la atomización, un incremento en el humo y similares son problemas que se presentan.

En contraste, en el presente dispositivo de inyección de combustible 30, debido a que la presión de una inyección piloto puede ser especificada separada e independientemente de una inyección principal, los efectos de la inyección piloto son mejorados.

Adicionalmente aquí, ordinariamente, se sabe que una pieza con una forma de reposo plana sirve como una forma de válvula de una válvula de control de pistón, como se muestra en la Figura 10A o Figura 10B, y se puede regular un área transversal del camino de flujo efectivo mediante una porción de reposo de válvula. Esto es, una válvula de control con esta forma de reposo plano es una estructura que regula el área transversal en una porción de reposo de válvula controlando una cantidad de elevación (cantidad de movimiento) de la válvula ("control del área de porción de reposo").

En contraste, en el dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a este primera realización, más que regular el área transversal en la porción de reposo de válvula como se describió anteriormente (control del área de porción de reposo), la protrusión 61 cambia el área del camino de flujo de combustible 57 de acuerdo con el movimiento de la válvula de control de pistón 60. Esto es, se proporciona la protrusión 61 en la válvula de control de pistón 60 para que esté presente en el camino de flujo de combustible 57 (el orificio), y es una estructura que posee la "función de variabilidad del área de camino de flujo de combustible", lo cual cambia el área del camino de flujo de combustible 57 cambiando la posición de la protrusión 61 de acuerdo con la cantidad de movimiento (cantidad de elevación) de esta válvula de control de pistón 60 ("control de orificio").

De acuerdo con lo anterior, en un dispositivo con una estructura ordinaria que regule el área transversal en una porción de reposo de válvula como se menciona anteriormente (control del área de porción de reposo), el área transversal en la porción de reposo de válvula cambia linealmente con las cantidades de elevación (cantidades de movimiento) de la válvula. En contraste, en el dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a este primera realización, especificando de manera adecuada y diversa la forma de la protrusión 61 antes mencionada, pueden especificarse libremente cambios en el área del camino de flujo de combustible 57 de acuerdo con las cantidades de movimiento (cantidades de elevación de la válvula) de la válvula de control de pistón 60. Así, es posible especificar arbitrariamente la rata de inyección de combustible que está siendo inyectado desde la boquilla de inyección de combustible 34, y los patrones de inyección de combustible pueden ser realizados con un grado extremadamente alto de libertad.

Por lo tanto, con el dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a este primera realización, se implementan los siguientes efectos distintivos excelentes.

1) Un mejoramiento de la exactitud de la definición de la presión de inyección.

Se describe más arriba un dispositivo con una estructura ordinaria que regula el área transversal en una porción de reposo de válvula (control de área de porción de reposo) lo que es, como se muestra en la línea B en la Figura 11, una estructura que cambia linealmente el área transversal de la porción de reposo de válvula de acuerdo con unas cantidades de elevación (cantidades de movimiento) de la válvula, y una precisión en la definición de la cantidad de elevación de la válvula que es equivalente a la exactitud de la definición del área transversal en la porción de reposo de válvula (la exactitud de definición del área seccional en la porción de reposo de válvula depende principalmente de la exactitud en la definición en la cantidad de elevación de la válvula).

Aquí, el presente solicitante ha obtenido un hallazgo, por simulaciones, que cuando el combustible va a ser inyectado por un sistema de inyección intensificador de presión (inyector de pulsos), en un caso de inyectar a una presión de inyección que es ligeramente superior a la presión del combustible que está fluyendo dentro del cilindro 56 del intensificador de presión 54 mediante la válvula de control de pistón 60, (una presión de operación del intensificador de presión 54, que es, la presión de guía común), definir la exactitud de la presión de inyección puede hacerse más alta si la cantidad de combustible entrante en el cilindro 56 del intensificador de presión 54 se hace más pequeño que una cantidad de flujo entrante debida a la abertura de la válvula de la estructura ordinaria. De acuerdo con lo anterior, en tal caso, como se muestra por la línea A en la Figura 11, una discrepancia de un área de camino de flujo de combustible puede ser más pequeña en relación con respecto a una discrepancia X de un valor objetivo definido de la cantidad de movimiento (cantidad de elevación) de la válvula de control de pistón 60 (con respecto a una cantidad de discrepancia Z de la válvula de la estructura ordinaria, esto es una cantidad de discrepancia Y de la presente realización (y Y < Z) definiendo una relación del área del camino de flujo de combustible 57 con respecto a la cantidad de movimiento (cantidad de elevación) de la válvula de control de pistón 60 a una configuración en la cual las cantidades de movimiento más pequeños son (tiempos en los cuales las cantidades de elevación son pequeñas), los cambios más pequeños del área de camino de flujo de combustible 57 que llegan a ser. En otras palabras, se amplía la anchura de un valor objetivo de definición de la cantidad de movimiento (cantidad de elevación) de la válvula de control de pistón 60 con respecto al área de camino de flujo de combustible que se va a obtener. Esto es, aunque la cantidad de movimiento (cantidad de elevación de la válvula de control de pistón 60 es discrepante hasta cierto grado del valor objetivo o definido, el efecto del área de camino de flujo de combustible es ligero. Por lo tanto, la exactitud en la definición de la presión de inyección (el área de camino de flujo de combustible en la válvula de control de pistón 60, puede ser
elevado.

2) Un mejoramiento en la durabilidad de la porción de reposo de válvula.

En un dispositivo con una estructura ordinaria que regula el área transversal en una porción de reposos de válvula como se describe más arriba (control de área de porción de reposo), (la abertura de) la porción de reposo de válvula es un área de camino de flujo mínimo.

Aquí, en algo con tal estructura, en los momentos de no operación de esta válvula (cuando hay reposo en la porción de reposo de válvulas), la presión en una parte corriente arriba de la porción de reposo es una presión operacional de la misma (esto es la presión de guía común), la porción de reposo corriente abajo (el lado de sección grande del pistón del intensificador de presión) está, por ejemplo a presión atmosférica. Cuando, a partir de este estado se opera está válvula y fluye el combustible en el lado de sección amplia del pistón del intensificador de presión (una primera cámara del cilindro), una diferencia de presión entre antes y después de la porción de reposo (la porción de reposo corriente arriba y corriente abajo) es inmediatamente más grandes después de que esta válvula haya sido operada (esto es, la presión operacional menos la presión atmosférica). Cuando la diferencia en presión es así de grande, tiende a ocurrir la cavitación. Puesto que esta cavitación ocurre en la porción de reposo de la válvula, esta porción es corroída, llevando a fallos en el reposo; tales fallos en el reposo son un problema serio y fatal que perjudica la función de intensificación de presión del dispositivo.

En contraste, en el dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a esta primera realización, la forma de la protrusión 61 de la válvula de control 60 se especifica de manera apropiada, cuando la cantidad de movimiento (cantidad de elevación) de la válvula de control 60 es pequeña, el área del camino de flujo de combustible 57 puede ser estructurado de manera que sea aún más pequeño que el área de abertura (el área del camino de flujo mínima), de la porción de reposo de válvula (el camino de flujo de combustible 57). De acuerdo con lo anterior, una diferencia de presión resultante entre antes y después de la porción de reposo de válvula (la porción de reposo corriente arriba y corriente abajo) puede hacerse más pequeña, y puede prevenirse a la presencia de cavitación, aún inmediatamente después de que esta válvula de control de pistón 60 haya sido operada. Por lo tanto, la corrosión de los miembros causada por la cavitación que se presenta en la porción de reposo de válvula puede ser prevenida; y la confiabilidad y durabilidad son mejoradas grandemente.

Aquí, en las Figuras 12A y 12B, los ejemplos de especificación de la relación entre la cantidad de movimiento (cantidad de elevación) de la válvula de control de pistón 60 y el área de camino de flujo de combustible de acuerdo con la protrusión 61 se muestran con claridad. En cada dibujo, la línea B es una estructura ordinaria que regula el área transversal en la porción de reposo de válvula. Adicionalmente, en la línea A de la Figura 12A muestra un ejemplo de especificación que cambia el área del camino de flujo de combustible 57 suavemente con el movimiento (elevación) de la válvula de control de pistón 60. En la línea C de la Figura 12B, se muestra un ejemplo de especificación que está provisto con una región, cuando la cantidad de movimiento (cantidad de elevación) de la válvula de control de pistón 60 es pequeña, en la cual, (en un cierto rango) el área del camino de flujo de combustible 57 se mantiene constante. Definiendo tales configuraciones, el área del camino de flujo de combustible 57 en un período inicial de movimiento de la válvula de control de pistón 60, en la cual tiende a ocurrir la cavitación, puede prevenirse en la medida en que el área de abertura (el área de camino de flujo mínimo) de la porción de reposo de válvula (una configuración de manera que la haga tan pequeña como sea posible). Así, puede prevenirse la ocurrencia de la cavitación, aún inmediatamente después que esta válvula de control de pistón 60 haya sido operada, puede prevenirse la corrosión de los miembros causada por la cavitación que se presenta en la porción de reposo de válvula, y se mejora grandemente la confiabilidad y la durabilidad.

3) Una reducción del volumen del cilindro 56 del pistón de sección grande 58 del intensificador de presión 54 (una reducción en tamaño).

El dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a la primera realización es una estructura en la cual la protrusión 61 está provista en la válvula de control de pistón 60 de manera que esté presente en el camino de flujo de combustible 57 (el orificio). Por lo tanto, el volumen del cilindro 56 del pistón 58 de sección grande del intensificador de presión 54 (en la Figura 2, el volumen formado en la parte superior del pistón de sección grande 58) puede ser disminuido (una reducción en tamaño).

Como se indica en "2) un mejoramiento en la durabilidad de la porción de reposo de válvula" más arriba, en un caso en el cual se estructura de manera tal que el área del camino de flujo de combustible 57 se hace extremadamente pequeña cuando la cantidad de movimiento (cantidad de elevación) de la válvula de control de pistón 60 es pequeña, si el volumen del cilindro 56 del pistón de sección grande 58 del intensificador de presión 54 es temporalmente grande, una elevación en la presión en este volumen del cilindro 56 puede hacerse excesivamente lenta. Con respecto a esto, puesto que el volumen del cilindro 56 puede ser reducido mediante la protrusión 61 provista en la válvula de control de pistón 60, aún si el área del camino de flujo de combustible 57 se define para que sea considerablemente más pequeño con el fin de prevenir la cavitación en la porción de reposo de válvula, puede obténerse una elevación apropiada en la presión en este último volumen del cilindro 56.

4) Reducciones de NOx y ruido, y aumento de la entrega de potencia.

En el dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a este primera realización, definiendo favorablemente la relación entre la cantidad de movimiento (cantidad de elevación) de la válvula de control de pistón 60 y el área de camino de flujo de combustible de acuerdo con la protrusión 61 como se describe más arriba, puede especificarse arbitrariamente una historia de una elevación en una presión de combustible en el intensificador de presión 54 en relación con el ángulo de calado del motor. Adicionalmente, controlando una diferencia de fase entre la operación de la válvula de control de pistón 60 y la válvula de control de inyección 52 (controlando los tiempos (periodos) en los cuales la válvula de control de pistón 60 es operada y los tiempos en los cuales la inyección en la cual la válvula de inyección de control 52 es operada comienza), el NOx y el ruido pueden ser reducidos, y puede anticiparse una entrega de potencia más alta.

Esto es, como se muestra en la Figura 13A, incluso si una relación "el ángulo de calado y la posición del pistón 58 del intensificador de presión 54" es la misma para ambas válvulas de control de una estructura ordinaria que regula el área transversal y la válvula de control de pistón 60 con respecto a la primera realización, con la válvula de control de pistón 60 con respecto a este primera realización, puede definirse en una característica en la cual el área de abertura del camino de flujo de combustible 57 se incrementa gradualmente en relación con el ángulo de calado, como se muestra por la línea A en la Figura 13B, especificando de manera adecuada la forma de la protrusión 61. Por lo tanto, como se muestra con la línea A en la Figura 13, el transcurso de la elevación en la presión de combustible del intensificador de presión 54 puede definirse en una característica que gradualmente se incrementa en relación con el ángulo de calado del motor.

Aquí, controlando el período en el cual la válvula de control del pistón 60 es operada y los tiempos en los cuales la válvula de inyección 52 se opera comienza como se describe más arriba, si la válvula de control de inyección 52 se opera, por ejemplo, con un tiempo T_{1} en tiempos de velocidad más baja, como se muestra con la línea A con la Figura 13D, una inyección de combustible en la cual la rata de inyección de un período inicial disminuye y puede ser ejecutada, y NOx y el ruido pueden disminuirse. Adicionalmente, si la válvula de control de inyección 52 se opera, con por ejemplo, un tiempo T_{2} en un momento de alta velocidad, tiempos de alta carga y similares, como se muestra con la línea A en la Figura 13E, la inyección con un período de inyección excesivo puede ser suprimida y puede anticiparse una entrega de potencia más alta.

De paso, en las Figuras 13A a 13E se muestran mediante líneas punteadas las características de una válvula de control de una estructura ordinaria que regula el área transversal.

Como se describe más arriba, con el dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a este primera realización, puede inyectarse el combustible mediante una presión de inyección muy alta que significativamente es mayor en comparación con la convencional, y pueden alcanzarse características de combustión y emisión favorables sin una presión de inyección máxima siendo determinado principalmente por la presión del combustible del acumulador de presión 32. Además, es posible llevar a cabo inyecciones de combustible con patrones de inyección de combustible arbitrarios (el grado de libertad de los patrones de inyección de combustible con base en las ratas de inyección del combustible se expanden).

A continuación, se describirá otra realización. De paso, los componentes que son básicamente los mismos que en el primera realización reciben la asignación de los mismos numerales de referencia que en el primera realización, y por lo tanto se omiten las descripciones de los mismos.

Segunda Realización

En la Figura 14, se muestra la estructura de una porción principal de un dispositivo de inyección de combustible 70 con respecto a una segunda realización.

En el dispositivo de inyección de combustible 70, se provee una protrusión 72, que sirve como medio para cambiar la cantidad de flujo, en una porción extrema distal de la válvula de control de pistón 60. Esta protrusión 72 se define en una forma de etapas de dos pasos, y es una estructura que puede cambiar el área de abertura práctica del camino de flujo de combustible 57 del cilindro 56 de acuerdo con el movimiento de la válvula de control del pistón 60. Así, las cantidades entrantes de flujo del combustible líquido que fluye dentro del cilindro 56 mediante la válvula de control de pistón 60 pueden ser controladas.

En el dispositivo de inyección del combustible 70, como se muestra en las Figuras 15A y 15B, puede definirse una rata de aumento de la presión de combustible corriente abajo del intensificador de presión 54 hasta una característica que se incrementen con el tiempo. Por lo tanto, de la misma forma que en el dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a la primera realización descrito más arriba, es posible especificar arbitrariamente las ratas de inyección del combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible 34, y se implementan efectos similares al dispositivo de inyección 30 con respecto a la primera realización.

Tercera Realización

En la Figura 16 se muestra la estructura global de un dispositivo de inyección de combustible 80 con respecto a una tercera realización.

En el dispositivo de inyección de combustible 80, con respecto a la válvula de control de pistón 60, se proporciona para corresponder con el pistón 58 del lado de sección más pequeña del intensificador de presión 54, el pistón 58 es movido haciendo fluir hacia fuera combustible líquido del cilindro 56, y es esta estructura la que puede obtener un incremento de la presión de combustible en el lugar corriente abajo con respecto a la válvula de bloqueo de presión 40.

Esto es, en las primera y segunda modalidades descritas más arriba, con relación a la válvula de control de pistón 60, es una estructura que arbitrariamente específica (cambia) las ratas de inyección del combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible 34 controlando las cantidades de flujo entrante del combustible líquido, cambiando el área de abertura práctica del camino de flujo de combustible 57 al cilindro 56. Sin embargo, con el dispositivo de inyección de combustible 80 con respecto a la tercera realización, relativo a la válvula de control de pistón 60, se estructura de manera tal que las cantidades de flujo saliente de control del combustible líquido desde el cilindro 56, cambiando el área de abertura de un camino de flujo de combustible del cilindro 56 (un camino de salida de flujo), y es así una estructura que puede especificar arbitrariamente (cambiar) las ratas de inyección del combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible
34.

En este caso también, pueden especificarse diversos patrones de inyección de forma similar al primero y segundo ejemplos comparativos, y se implementan las mismas operaciones y efectos.

Cuarta Realización

En la Figura 17, se muestra la estructura de una porción principal de un dispositivo de inyección de combustible 90 con respecto a una cuarta realización.

En el dispositivo de inyección de combustible 90, con respecto a la válvula de control de pistón 60, se proporciona un orificio fijo 92 y un orificio inmóvil 94 para servir como medios para cambiar la cantidad de flujo. Este orificio fijo 92 se comunica con una cámara de combustible 63 de la válvula de control de pistón 60. Además, se proporciona el orificio móvil 94 para superponerse y comunicarse con la periferia externa del orificio fijo 92, y además, es una estructura que puede cambiar el grado de superposición con el orificio fijo 92 mediante movimiento. Además, el orificio móvil 94 está conectado con un gobernador de motor 96 que sirve como medio de movimiento, y está estructurado de tal manera que la presión de combustible con una segunda potencia de la velocidad de rotación del motor se efectúa moviendo el orificio móvil 94.

En este dispositivo de inyección de combustible 90, cuando se va a inyectar el combustible, el orificio móvil 94, en el cual se efectúa la presión de combustible de la segunda potencia de velocidad de rotación del motor mediante el gobernador de motor 96 recibe movimiento. Así, el grado de superposición del orificio móvil 94 con el orificio fijo 92 se cambia, y se cambia un área de abertura práctica de este orificio.

En este caso, como se muestra en las Figuras 18A y 18B, la cantidad de movimiento del orificio móvil 94 es apenas proporcional a la presión de combustible que actúa, esto es, a la segunda potencia de la velocidad de rotación del motor. Por lo tanto, cuanta más alta sea la velocidad de rotación del motor, mayor será el grado de superposición del orificio móvil 94 con el orificio fijo 92, y mayor será el área de abertura efectiva del combustible líquido que fluye en la cámara de combustible 63 de la válvula de control de pistón 60. Así, la presión de combustible que fluye dentro del cilindro 56 (la rata de elevación del mismo) es cambiada mediante la válvula de control de pistón 60, y es posible cambiar la velocidad de movimiento del pistón 58.

En este caso, puede especificarse libremente una relación de área de abertura efectiva de este camino de flujo en relación con, por ejemplo, la velocidad de rotación del motor, mediante la especificación de formas adecuadas del orificio móvil 94 y el orificio móvil 92 (por ejemplo, formas rectangulares, formas circulares, formas trapezoidales y similares) y cambiando los números de los mismos.

En otras palabras si las formas de los orificios fijos 92 y orificios móviles 94, y la velocidad de movimiento y similares del orificio móvil 94 se especifican mediante el gobernador de motor 96 y similares de acuerdo con una rata de inyección óptima del combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible 34 (por ejemplo, una rata de inyección óptima de una inyección piloto, una inyección principal o similares de acuerdo con la velocidad de rotación del motor, condiciones de carga y similares), puede ejecutarse una inyección de combustible a la rata de inyección óptima cuando la válvula de aguja 48 es abierta y se lleva a cabo la inyección de combustible. Por lo tanto, los patrones de inyección de combustible pueden realizarse con un grado extremadamente alto de libertad.

Así, en el dispositivo de inyección de combustible 90 también, de la misma forma que en el dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a la primera realización descrito más arriba, es posible especificar arbitrariamente las ratas de inyección de combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible 34, y se implementan efectos similares al dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a la primera realización.

De paso, en la descripción anterior, se ha mostrado una estructura que lleva a cabo el control del orificio móvil 94 con la presión del combustible utilizando el gobernador de motor 96. Sin embargo, alternativamente, esta puede ser una estructura que directamente controle con un actuador PZT, un electromagneto, o presión de combustible o similar, sin utilizar el gobernador de motor 96.

Quinta Realización

En la Figura 19, se muestra la estructura general de un dispositivo de inyección de combustible 100 con respecto a una quinta realización.

En el dispositivo de inyección de combustible 100, se provee un regulador de presión 102, que sirve como medio para cambiar la cantidad de flujo en la línea de combustible 64 desde el acumulador de presión 32, en el cual se provee la válvula de control de pistón 60.

En este dispositivo de inyección 100, cuando se va a inyectar combustible, la presión de flujo de entrada del combustible en el cilindro 56 se cambia mediante el regulador de presión 102. Así, la velocidad de movimiento del pistón 58 se cambia, y es posible especificar arbitrariamente la rata de inyección del combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible 34. Por lo tanto, pueden realizarse los patrones de inyección de combustible con un grado extremadamente alto de libertad.

Así, en el dispositivo de inyección de combustible 100 también, de la misma forma que en el dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a la primera realización descrito más arriba, es posible especificar arbitrariamente las ratas de inyección del combustible que es inyectado desde la boquilla de inyección de combustible 34, y se implementan efectos similares al dispositivo de inyección de combustible 30 con respecto a la primera realización.

De paso, esto no está limitado para ser una estructura en la cual el regulador de presión 102 este provisto en la líneas de combustible 64 desde el acumulador de presión 32 y que cambia la presión de entrada de flujo del combustible en el cilindro 56 como se describió más arriba, y puede ser una estructura en la cual este regulador de presión 102 se provea para corresponder con el pistón 58 del lado de sección más pequeña del intensificador de presión 54 (provisto en un camino de flujo de salida externo de combustible desde el cilindro 56) y que cambia la presión de flujo externo de combustible líquido que está fluyendo hacia afuera desde el cilindro 56.

Sexta Realización

En la Figura 20, se muestra la estructura global de un dispositivo de inyección de combustible 110 con respecto a una sexta realización.

En este dispositivo de inyección 110, en el cilindro 56 del intensificador de presión 54 en el cual se provee la válvula de control de pistón 60, se provee una válvula de regulación de presión residual para servir como medio de regulación de la presión residual. La válvula de regulación de presión residual 112 está conectada al cilindro 56 del lado de sección amplia del pistón 58 del intensificador de presión 54, a través de un orificio 114, y puede regular la presión en el cilindro 56 (el lado de sección amplia del pistón 58) hasta una presión determinada en un momento de no operación de la válvula de control de pistón 60.

Como se describió más arriba, si la diferencia de presión entre antes y después de la porción de reposo de la válvula de la válvula de control de pistón 60 (la porción de reposo corriente arriba y corriente abajo) es grande, tiende a presentarse cavitación inmediatamente después de que la válvula de control de pistón 60 haya sido puesta en operación.

Con respecto a esto, en el dispositivo de inyección de combustible 110, la presión en el cilindro 56, del lado de sección amplia del pistón 58 del intensificador de presión 54, puede mantenerse en el valor predeterminado mediante la válvula de regulación de presión residual 112, en vez de disminuir a la presión atmosférica. Por lo tanto, (debido a que se conserva una presión residual), la corrosión de los miembros causada por la cavitación que se presenta en la porción de reposo de válvula de la válvula de control de pistón 60 puede ser prevenida, y se mejoran grandemente la confiabilidad y la durabilidad.

De paso, el dispositivo de inyección de combustible 110 con respecto a este quinta realización es una estructura en la cual la válvula de regulación de presión 112 se conecta con un cilindro 56 a través del orificio 114 (una estructura en la cual la válvula de regulación de presión residual 112 está dispuesta en un lugar corriente abajo del orificio 114), pero no se limita a esto, y puede ser una estructura en la cual la válvula de regulación de presión residual 112 está dispuesta en un lado corriente arriba del orificio 114.

Adicionalmente, el dispositivo de inyección de combustible 110 con respecto al quinta realización es una estructura en la cual la válvula de control de pistón 60 es una estructura de tipo válvula de dos vías y la válvula de regulación de presión residual 112 está provista independientemente de la válvula de control de pistón 60, pero no se limita a esto, y puede ser una estructura en la cual la válvula de regulación de presión residual 112 está integrada con la válvula de control de pistón 60, esto es, la válvula de control de pistón 60 es una estructura tipo válvula de tres vías que tiene una función como válvula de regulación de presión residual.

Séptima Realización

En la Figura 21, se muestra la estructura global de un dispositivo de inyección de combustible 120 con respecto a una séptima realización.

Este dispositivo de inyección de combustible 120 es una estructura que es básicamente similar al dispositivo de inyección de combustible 80 relacionado con el tercera realización descrito más arriba (Figura 16), pero es una estructura en la cual proveen un orificio 112 y una válvula de regulación de presión residual 124 entre el cilindro 56 del intensificador de presión 54 y la válvula de control de pistón 60. Así, la válvula de control de pistón 60 mueve el pistón 58 haciendo fluir hacia afuera combustible líquido en el cilindro 56, puede obtener un incremento en la presión de combustible en el lado corriente abajo con respecto a la válvula de bloqueo de presión 40, y puede regular la presión en el cilindro 56 hasta la presión predeterminada con la válvula de regulación de presión residual 124 en un momento de no operación de la válvula de control de pistón 60.

En este dispositivo de inyección de combustible 120, la presión en el cilindro 56 del intensificador de presión 54 puede mantenerse en la presión predeterminada mediante la válvula de regulación de presión residual 124, en vez de disminuir hasta la presión atmosférica. Por lo tanto (debido a que se conserva la presión residual), la corrosión de los miembros causada por la cavitación puede prevenirse, y se mejora grandemente la confiabilidad y la durabilidad.

De paso, el dispositivo de inyección de combustible 120 con respecto a esta séptima realización es una estructura en la cual la válvula de regulación de presión residual 124 está provista entre el cilindro 56 del intensificador de presión 54 y la válvula de control de pistón 60 (una estructura en la cual la válvula de regulación de presión residual 124 está dispuesta en un lado corriente arriba de la válvula de control de pistón 60), pero no se limita a esto, y puede ser una estructura en la cual la válvula de regulación de presión residual 124 está dispuesta en un lado corriente abajo de la válvula de control de pistón 60.

Adicionalmente, el dispositivo de inyección de combustible 120 con respecto a la séptima realización es una estructura en la cual la válvula de regulación de presión residual 124 está conectada con el cilindro 56 a través del orificio 122 (una estructura en la cual la válvula de regulación de presión residual 124 está dispuesta en un lado corriente abajo del orificio 122), pero no está limitada a esto y puede ser una estructura en la cual la válvula de regulación de presión residual 124 está dispuesta en un lugar corriente arriba del orificio 122.

Adicionalmente, el dispositivo de inyección de combustible 120 con respecto a esta séptima realización es una estructura en la cual la válvula de control de pistón 60 es una estructura tipo válvula de dos vías y la válvula de regulación de presión residual 124 está provista independientemente de la válvula de control de pistón 60, pero no se limita a esto, y puede ser una estructura en la cual la válvula de regulación de presión residual 124 está integrada con la válvula de control de pistón 60, esto es, la válvula de control de pistón 60 es una estructura tipo válvula de tres vías que tiene una función como válvula de regulación de presión residual.

Octava Realización

En la Figura 22, se muestra la estructura global de un dispositivo de inyección de combustible 130 con respecto a una octava realización.

En este dispositivo de inyección de combustible 130, se proveen medios de resuministro para resuministrar combustible, el cual ha sido descargado desde el cilindro 56 de acuerdo con el cierre de la válvula de control de pistón 60 y el pistón 58 del intensificador 54 que es movido a su posición original de nuevo, a la bomba de presurización de combustible 38 de nuevo, en preparación para una nueva inyección de combustible.

Esto es, se dispone una guía común de presión media 132 corriente abajo de la bomba de presurización de combustible 38, y esta es una estructura en la cual la bomba de suministro de presión media 136 y una bomba de alimentación 138 se conectan desde un tanque 134 a esta guía común de presión media 132. Además, una válvula de regulación de presión 140 se proporciona en la guía común de presión media 132. Adicionalmente, una válvula de regulación de presión residual 142 que está conectada al cilindro 56 del intensificador de presión 54 a través de un orificio 143, es una estructura que está conectada a la guía común de presión media 132. Así, el combustible que es descargado a través de la válvula de regulación de presión residual es retornado a la guía común de presión media 132.

En este dispositivo de inyección de combustible 130, el combustible a alta presión que ha sido descargado desde el cilindro 56 del intensificador de presión 54 no es liberado a la atmósfera sino que regresa a la guía común de presión media 132 a través de la válvula de regulación de presión residual 142, y es suministrado a la bomba de presurización de combustible 38 de nuevo. Por lo tanto, puede recuperarse la energía de presión de combustible (reutilizarse), y puede elevarse de nuevo la eficiencia del sistema de inyección.

De paso, la presión de la guía común de presión media 132 puede mantenerse en una presión predeterminada proveyendo una válvula con una estructura mecánica como la válvula de regulación de presión 140 en la guía común de presión media 132. Si se estructura de tal manera que la presión de la guía común de presión media 132 pueda ser apropiadamente variable con respecto al acumulador de presión (guía común) 32 implementando, por ejemplo un control electrónico, la presión residual en el cilindro 56 del intensificador de presión 54 puede ser regulada de manera óptima, y la eficiencia del sistema de inyección puede mejorarse aún más.

Adicionalmente, en el dispositivo de inyección de combustible 130 relativo a la octava realización, la pulsación entre el cilindro 56 del intensificador de presión 54 y la guía común de presión media 132 puede amortiguarse efectivamente mediante la válvula reguladora de presión 52 residual que ha sido provista. Por otro lado, también es posible estructurarlo para omitir la válvula de regulación de presión residual 142.

De nuevo adicionalmente, la válvula de regulación de presión residual 142 no está limitada a un aspecto con una estructura mecánica como se describió más arriba, y puede ser estructurada como una válvula de control operable eléctricamente de manera que una presión de control en el cilindro 56 del intensificador de presión 54 (o una diferencia de presión entre el cilindro 56 y la guía común de presión media 132). En una estructura que controle eléctricamente la presión residual así, la presión en el cilindro 56 del intensificador de presión 54 puede ser controlada de acuerdo con la presión del acumulador de presión (guía común) 32 y la eficiencia del sistema de inyección puede mejorarse aún más.

Adicionalmente, en el ejemplo mostrado en la Figura 22, la válvula de regulación de presión residual 142 se muestra estando dispuesta en cada inyector respectivo del motor, pero no se limita a esto, y puede ser una estructura en la cual una tubería (tubos) del cilindro 56 del intensificador de presión 54 de cada inyector respectivo están reunidos, y la válvula de regulación de presión residual individual 142 está dispuesta allí. Consecuentemente, puede reducirse el número de componentes, y puede anticiparse una reducción de costes.

Adicionalmente de nuevo, el dispositivo de inyección de combustible 130 con respecto a la octava realización descrito más arriba es una estructura en la cual la válvula de control del pistón 60 y la válvula de regulación de presión residual 142 están provistas para corresponder con el pistón 58 del lado de sección amplia del intensificador de presión 54, pero no se limita a esto, y puede ser una estructura en la cual la válvula de control de pistón 60 y la válvula de regulación de presión residual 142 se proveen para corresponder con el pistón 58 del lado de sección menor del intensificador de presión 54, como el dispositivo de inyección de combustible 120 con respecto al realización 6 mostrado en la Figura 21, el pistón 58 es movido por el combustible líquido en el cilindro 56 que esta fluyendo hacia afuera, y el combustible a alta presión que está siendo descargado desde el cilindro 56 es retornado a la guía común de presión media 132

Novena Realización

En la Figura 23, se muestra la estructura global de un dispositivo de inyección de combustible con respecto a una novena realización.

Este dispositivo de inyección 150 es una estructura básicamente similar al dispositivo de inyección de combustible 130 con respecto a la octava realización descrito más arriba, pero es una estructura en la cual una bomba de suministro 152, que está conectada a la bomba de alimentación 138, está conectada al acumulador de presión (guía común) 32, tal como está.

Esto es, la bomba de suministro 152 es una estructura que presuriza combustible a baja presión del tanque 134 (la bomba de alimentación 138, a combustible de alta presión, y lo suministra el acumulador de presión (guía común) 32 tal como está, sin pasar a través de la guía común de presión media 132.

En este dispositivo de inyección de combustible 150 también, se implementan operaciones y efectos similares al dispositivo de inyección de combustible 130 relativo a la octava realización descrita aquí.

De paso, en el primera realización hasta la novena realización y la modalidad descrita más arriba, con relación a la válvula de control de pistón 60, se ha descrito como una estructura en forma de válvula de dos guías, pero no se limita a esto, y está válvula de control de pistón 60 puede ser una estructura en forma de válvula de tres vías.

Potencial para explotación en la industria

Como se indicó más arriba puede utilizarse un dispositivo de inyección de combustible relativo a la presente invención, por ejemplo, en un motor de combustión interna tal como un motor diesel o similares que está montado en un vehículo e inyecta combustible bombeado en un cilindro para su puesta en marcha.

Claims

1. Un dispositivo de inyección de combustible que comprende:

un acumulador de presión (32) comunicado con un depósito de combustible (62) en una boquilla de inyección de combustible (34) a través de una línea de combustible principal (36), que acumula presión para definir un combustible líquido, que es bombeado desde una bomba de presurización de combustible (38) hasta una presión determinada;

una válvula de bloqueo de presión (40) provista a medio camino a lo largo de la línea principal de combustible 36 que comunica a la boquilla de inyección de combustible (34) con el acumulador de presión (32), el cual bloquea la salida de flujo de combustible presurizado desde el lado de la boquilla de inyección de combustible hacia el lado del acumulador de presión;

una cámara de combustible (42) para control de inyección que comunica en un lado corriente abajo, con respecto a la válvula de bloqueo de presión (40) con la línea de combustible principal (36) que comunica la boquilla de inyección de combustible (34) con el acumulador de presión (32);

una válvula de control de inyección (52) provista en la cámara de combustible 42 para control de inyección, que obtiene el cierre de una válvula de aguja (48) en la boquilla de inyección de combustible (34) efectuando una presión del combustible líquido en la cámara de combustible (42) para control de la inyección, y abre la válvula de aguja (48) y obtiene un rendimiento de la inyección de combustible removiendo el combustible líquido de la cámara de combustible (42) para control de la inyección; un intensificador de presión (54) que tiene un cilindro (56) y un pistón (58) que comunica con la cámara de combustible (42) para inyección de control en el lado corriente abajo, con respecto a la válvula de bloqueo de presión (40), de la línea principal de combustible (36) que comunica la boquilla de inyección de combustible (34) con el acumulador de presión (32);

una válvula de control de pistón (60) que mueve el pistón (58) del intensificador de presión (54) haciendo fluir combustible desde el acumulador de presión (32) hacia el cilindro (56) o haciendo fluir combustible hacia fuera en el cilindro (56), y obtiene un incremento de la presión de combustible del lado corriente abajo con respecto a la válvula de bloqueo de presión (40); y

un medio para regular la cantidad de flujo (102) capaz de cambiar las cantidades de flujo de combustible que fluye dentro del cilindro (56) o es obligado a fluir hacia fuera por la válvula de control de pistón (60) caracterizado porque dicho medio de control de cantidad de flujo (102) es un regulador de presión (102) que está provisto en un camino de entrada de combustible en el cilindro (56) o un camino de salida de combustible del cilindro (56), siendo capaz dicho regulador de presión (102) de cambiar una presión de entrada de flujo del combustible al cilindro (56) o de cambiar una presión de salida de combustible líquido que fluye hacia fuera del cilindro (56).

2. El dispositivo de inyección de combustible descrito en la reivindicación 1, caracterizado por un medio de regulación de presión residual (112), que regulan la presión en el cilindro (56) hasta una presión predeterminada en un momento de no operación de la válvula de control de pistón (60).

3. El dispositivo de inyección de combustible descrito en la reivindicación 1, caracterizado por medios de resuministro para de nuevo suministrar combustible, el cual ha sido descargado desde el cilindro (56) de acuerdo con el movimiento del pistón (58) en un momento de operación de la válvula de control de pistón (60), a la bomba de presurización de combustible (38).