ES2351428T3 - Aparato y método para comprobar un flujo de combustible. - Google Patents
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Abstract
Aparato (201) para comprobar el flujo de combustible en un sistema de combustible con retorno o sin retorno que comprende al menos un inyector (201) de combustible para inyectar combustible en el motor de combustión interna de un vehículo, y una bomba (41) de combustible para bombear combustible hasta el al menos un inyector de combustible, comprendiendo dicho aparato: un alojamiento (205), un paso (209) de flujo principal en el alojamiento, que tiene una entrada (211) adaptada para su conexión a dicho sistema de combustible para recibir combustible bombeado por dicha bomba de combustible, y una salida (213) adaptada para su conexión a dicho sistema de combustible para el flujo de combustible hasta dicho al menos un inyector de combustible, un primer dispositivo (212) para medir un caudal de combustible a través de dicho paso de flujo principal; caracterizado porque el aparato comprende: un segundo dispositivo (227) para medir una presión de combustible en el citado paso de flujo principal; un paso de derivación (231) en el alojamiento, que tiene una entrada (235) adaptada para comunicar con el ciado paso de flujo principal, y una salida (241) adaptada para comunicar con un receptáculo (251) de combustible, y una válvula de derivación (255) en el citado paso (209) de flujo principal, corriente abajo de dicho primer dispositivo (221) y movible entre una primera posición, en la que el paso de derivación está cerrado y el paso de flujo principal está abierto para permitir el flujo de combustible hasta la salida (213) del paso de flujo principal, y una segunda posición, en la que el paso de derivación está abierto y el paso de flujo principal está cerrado por lo que el combustible es dirigido a través del paso de derivación hasta la salida del paso de derivación para su transferencia a dicho receptáculo de combustible, siendo dicha válvula de derivación movible hasta dicha primera posición para comprobar el flujo de combustible en un sistema de flujo con retorno, y hasta la citada segunda posición para comprobar el flujo de combustible en un sistema de flujo de combustible sin retorno.
Description
Aparato y método para comprobar un flujo de
combustible.
Esta invención se refiere en general a sistemas
de flujo de combustible para un motor de combustión interna, y más
en particular a un aparato y un método para comprobar el flujo de
combustible desde el tanque de combustible hasta tal motor.
En los sistemas de combustible convencionales
más antiguos, el combustible es bombeado a un ritmo relativamente
alto (por ejemplo, 0,4-0,5 gpm) desde el tanque de
combustible hasta el motor, el cual utiliza solamente una cantidad
relativamente pequeña del combustible, siendo la porción restante
no utilizada devuelta de nuevo al tanque de combustible para su
reciclado. Este tipo de sistema se denomina con frecuencia sistema
estándar con retorno de combustible, puesto que el combustible no
utilizado es retornado al tanque de combustible. Un inconveniente de
un sistema con "retorno" consiste en que la temperatura del
combustible se eleva con el tiempo debido a que está sometido a
ciclos que lo hacen pasar por el motor y retornar al tanque, y el
incremento de temperatura conduce a la evaporación de cantidades
mayores de combustible hacia la atmósfera.
En sistemas de combustible más recientes, el
combustible es bombeado a un ritmo mucho más bajo (por ejemplo,
0,05-0,1 gpm) correspondiente a la necesidad real
del motor. Todo el combustible bombeado al motor es utilizado; no se
devuelve nada al tanque de combustible. Este tipo de sistema es
conocido como sistema de combustible "sin retorno".
Durante la comprobación de un flujo de
combustible apropiado a un motor, es importante comprobar tanto el
caudal de combustible como la presión de combustible, puesto que la
comprobación de una sola de las condiciones no es, con frecuencia,
suficiente para diagnosticar con fiabilidad y precisión un problema
en el sistema de combustible (por ejemplo, un mal bombeo de
combustible, un regulador de presión defectuoso, un filtro de
combustible obstruido, conductos de combustible bloqueados, etc.).
En un sistema con "retorno", la comprobación de ambas
condiciones es relativamente fácil, puesto que los caudales son
relativamente grandes. Sin embargo, en un sistema "sin
retorno", el caudal es difícil de medir de forma precisa. Esto
puede provocar un mal diagnóstico de un problema en el sistema de
combustible. Como resultado, componentes costosos, tales como las
bombas de combustible, son reemplazadas innecesariamente en un vano
intento de corregir un problema que tiene un origen diferente.
Existe una necesidad, por lo tanto, de un
aparato y un método mejorados para comprobar de forma fiable y
precisa ambos sistemas de combustible, con retorno y sin
retorno.
El documento US 4788858 divulga un dispositivo
para determinar la condición descrita de flujo de combustible de un
inyector de combustible mientras el inyector está en su posición
operativa en un motor. El dispositivo comprende: una cámara de
medición; medios para proporcionar una conexión de liquido entre
dicha cámara de medición y la entrada de combustible de dicho
inyector de combustible; medios para desplazar liquido
simultáneamente a través de dicha cámara de medición y del citado
inyector de combustible por medio de dicha conexión, durante un
periodo predeterminado de tiempo bajo presión sustancialmente
constante; y medios asociados a la citada cámara de medición para
medir la cantidad de dicho liquido que pasa a través de dicho
inyector de combustible en el citado periodo de tiempo, siendo dicha
cantidad, en relación con la cantidad del mismo liquido que pasó en
el mismo tiempo por el inyector de combustible de referencia,
indicativa de dicha condición de flujo de combustible de dicho
inyector de combustible.
En general, el aparato de esta invención se
utiliza para comprobar el flujo de combustible en un sistema con
retorno o sin retorno de combustible, del tipo que comprende al
menos un inyector de combustible para inyectar combustible en el
motor de combustión interna de un vehículo, y una bomba de
combustible para bombear combustible hasta el al menos un inyector
de combustible. El aparato comprende un alojamiento, un paso de
flujo principal en el alojamiento que tiene una entrada adaptada
para su conexión al sistema de combustible para recibir el
combustible bombeado por la bomba de combustible, y una salida
adaptada para su conexión al sistema de combustible para el flujo de
combustible hasta el al menos un inyector de combustible. El aparato
incluye un primer dispositivo para medir un caudal de combustible a
través del paso de flujo principal. El aparato está caracterizado
porque comprende un segundo dispositivo para medir una presión de
combustible en el paso de flujo principal. Un paso de derivación en
el alojamiento, posee una entrada adaptada para que comunique con el
paso de flujo principal, y una salida adaptada para que comunique
con un receptáculo de combustible. La válvula de derivación del paso
de flujo principal, corriente abajo del primer dispositivo, es
movible entre una primera posición en la que el paso de derivación
está cerrado y el paso de flujo principal está abierto para permitir
el flujo de combustible hasta la salida del paso de flujo principal,
y una segunda posición en la que el paso de derivación está abierto
y el paso de flujo principal está cerrado, con lo que el combustible
es dirigido a través del paso de derivación hasta la salida del paso
de derivación para su transferencia hasta el citado receptáculo de
combustible. La válvula de derivación es móvil hasta la primera
posición, para comprobar el flujo de combustible en un sistema con
retorno de flujo, y hasta la segunda posición para comprobar el
flujo de combustible en un sistema de flujo de combustible sin
retorno.
Esta invención está también dirigida a un método
de utilización de un aparato para comprobar el flujo de combustible
en un sistema de combustible con retorno o sin retorno, del tipo que
comprende una bomba de combustible y al menos un inyector de
combustible. El aparato comprende un alojamiento, un paso de flujo
principal en el alojamiento, un primer dispositivo para medir un
caudal de combustible a través del paso de flujo principal, y un
segundo dispositivo para medir una presión de combustible en el paso
de flujo principal. Un paso de derivación en el alojamiento tiene
una entrada adaptada para comunicar con el paso de flujo principal,
y una salida. Una válvula de derivación, corriente abajo desde el
primer dispositivo, es movible entre una primera posición en la que
el paso de derivación está cerrado y el paso de flujo principal está
abierto para permitir el flujo de combustible hasta una salida del
paso de flujo principal, y una segunda posición en la que el paso de
derivación está abierto y el paso de flujo principal está cerrado,
con lo que el combustible es dirigido a través del paso de
derivación hasta la salida del paso de derivación. El método
comprende las etapas de conectar una entra del paso de flujo
principal al sistema de combustible con retorno o sin retorno, para
recibir combustible bombeado por la bomba de combustible; conectar
la salida del pasó de flujo principal de combustible al sistema de
combustible con retorno o sin retorno, para que el combustible fluya
hasta el al menos un inyector; y mover selectivamente la válvula de
derivación en el paso de flujo principal de combustible, ya sea a su
primera posición para comprobar el flujo de combustible en un
sistema con retorno de combustible, o ya sea a su segunda posición
para comprobar el flujo de combustible en un sistema sin retorno
de
combustible.
combustible.
Otros objetos y características resultarán en
parte evidentes y en parte serán puntualizados en lo que sigue.
La figura 1 es una vista esquemática de un
sistema estándar con retorno de combustible de la técnica
anterior;
la figura 2 es una vista esquemática de un
sistema sin retorno de combustible de la técnica anterior;
la figura 3 es una vista de una realización de
un aparato de comprobación de combustible de la presente
invención;
la figura 4 es una sección vertical, a mayor
escala, del aparato de la figura 3, que muestra una válvula de
derivación en una primera posición;
la figura 5 es una vista similar a la figura 4,
pero que muestra la válvula de derivación en una segunda posición
dirigiendo combustible hacia un paso de derivación;
la figura 6 es una sección horizontal, a mayor
escala, por la linea 6-6 de la figura 3;
la figura 7 es una porción a mayor escala de la
figura 4, que muestra detalles de un dispositivo de medición de
caudal;
la figura 8 es una porción a mayor escala de la
figura 4, que muestra detalles de la válvula de derivación;
la figura 9 es una vista en sección, a mayor
escala, del bloqueo de válvula;
la figura 10 es una porción a mayor escala de la
figura 8, que muestra más detalles; y
la figura 11 es una vista similar a las figuras
4 y 5, pero que muestra la válvula de derivación en una tercera
posición (cerrada) que bloquea el flujo de combustible a través de
la válvula.
Las partes correspondientes han sido designadas
mediante números de referencia correspondientes a través de las
diversas vistas de los dibujos.
La figura 1 es una vista esquemática que muestra
varios componentes de un sistema estándar con "retorno" de
combustible, designado en general con 1. El sistema 1 incluye un
tanque 3 de combustible y un tapón 5, un conjunto 7 de bomba de
combustible montado en el tapón para bombear combustible desde el
tanque 3 a través de un conducto de alimentación 13 hasta uno o más
carriles 145 de combustible, de los que cada uno comprende una serie
de inyectores 21 de combustible, un regulador 25 de presión de
combustible en cada carril de combustible, un filtro 31 de
combustible situado en el conducto de alimentación 13, y un conducto
35 de combustible con retorno para el retorno del combustible no
utilizado hasta el tanque 3 de combustible. El conjunto 7 de bomba
de combustible incluye, entre otras cosas, una bomba 41 de
combustible, un filtro 31 de combustible corriente arriba de la
bomba de combustible, y un sensor 49 de nivel de combustible.
La figura 2 es una vista esquemática que muestra
varios componentes de un sistema de combustible "sin retorno",
designado en general con 101. El sistema incluye un tanque 103 de
combustible, un conjunto 107 para bombear combustible desde el
tanque 103 a través de un conducto de alimentación 113 hasta uno o
más carriles 115 de combustible, de los que cada uno comprende una
serie de inyectores 121 de combustible, y un filtro 131 de
combustible situado en el conducto de alimentación 113. El conjunto
107 de bomba de combustible incluye, entre otras cosas, una bomba 41
de combustible, un sensor 149 de nivel de combustible, y un tapón
105. Puesto que se utiliza todo el combustible bombeado hasta
el(los) carril(es) 115 de combustible, no hay
necesidad de ningún conducto de retorno hasta el tanque 103 de
combustible.
Haciendo ahora referencia a las figuras
3-6, una realización del aparato de comprobación de
combustible de la presente invención ha sido designada en general
como 201. Según se va a describir, el aparato 201 está capacitado
para medir el caudal de combustible y la presión de combustible en
el conducto de alimentación de combustible (por ejemplo, 13 en la
figura 1) de un sistema con retorno de combustible, y en el conducto
de alimentación de combustible (por ejemplo 113 en la figura 2) de
un sistema sin retorno de combustible. Durante el uso, el aparato
201 se encuentra típicamente instalado en una posición entre el
filtro de combustible (por ejemplo, 31, 131) y los inyectores de
combustible (por ejemplo, 21, 121), tal y como se muestra en las
figuras 1 y 2, aunque también se contemplan otras posiciones.
Haciendo referencia específicamente a las
figuras 3-5, en general, el aparato 201 comprende
un alojamiento designado en general con 205, un paso 209 de flujo
principal en el alojamiento, que tiene una entrada 211 adaptada para
su conexión a un sistema de combustible (por ejemplo, 1, 101) para
recibir combustible bombeado por la bomba (7, 107) de combustible
del sistema, y una salida 213 adaptada para su conexión al sistema
de combustible para el flujo de combustible hasta el al menos un
inyector de combustible (por ejemplo, 21, 121). El aparato 201
incluye también un primer dispositivo, indicado en general con 221,
para medir un caudal de combustible a través del primer paso 209 de
flujo principal, y un segundo dispositivo indicado en general con
227 para medir la presión de combustible en el paso 209 de flujo
principal. A titulo de ejemplo, el primer dispositivo 221 puede ser
un medidor de flujo de área variable en forma de rotámetro que
comprende un tubo 223 de sección transversal variable, y un flotador
225 en el tubo. También a titulo de ejemplo, el segundo dispositivo
227 puede ser un manómetro para detectar y mostrar la presión del
combustible en el paso 209 de flujo, corriente abajo del tubo 223.
Un paso de derivación 231 ha sido previsto en el alojamiento 205. El
paso de derivación posee una entrada 235 que comunica con el paso
209 de flujo principal, y una salida 241 que está adaptada para
comunicar con un receptáculo 251 de combustible. Una válvula de
derivación, indicada en general con 255, se encuentra situada en el
paso 209 de flujo principal, corriente abajo del primer dispositivo
221. Esta válvula 255 es movible entre una primera posición (figura
4), en la que el paso de derivación 231 está cerrado y el paso 209
de flujo principal está abierto para permitir el flujo de
combustible hasta la salida 213 del paso 209 de flujo principal, y
una segunda posición (figura 5) en la que el paso de derivación 231
está abierto y el paso 209 de flujo principal está cerrado, con lo
que el combustible es dirigido a través del paso de derivación 231
hasta la salida 241 del paso de derivación 231 para su transferencia
hasta el receptáculo 251 de combustible mencionado anteriormente.
Según se va a describir con mayor detalle en lo que sigue, la
válvula de derivación 255 es movible hasta su primera posición
establecida (figura 4), para comprobar el flujo de combustible en un
sistema con retorno de flujo del tipo que se muestra, por ejemplo,
en la figura 1, y hasta su segunda posición establecida (figura 5)
para comprobar el flujo de combustible en un sistema sin retorno de
flujo de combustible del tipo que se muestra, por ejemplo, en la
figura 2.
En la realización de las figuras
3-5, el alojamiento 205 comprende porciones extremas
superior e inferior, designadas con 205A y 205B, respectivamente,
formadas por bloques de material adecuado (por ejemplo, metal), un
par de placas 256 superficiales paralelas sujetas (por ejemplo,
mediante sujetadores 257) a los bloques 205A, B, superior e inferior
en la parte delantera y trasera del alojamiento 205, y un bloque de
válvula 257 montado entre los bloques 205A, B, en el espacio
definido por las placas 256 superficiales. El bloque de válvula 257
está montado en su posición por medio de un miembro 259 tubular que
tiene un extremo superior conectado (por ejemplo, roscado) al bloque
de válvula 257, y un extremo inferior conectado (por ejemplo,
roscado) al bloque 205B de extremo inferior del alojamiento 205. El
alojamiento 205 puede tener otras configuraciones sin apartarse del
alcance de esta invención.
Con referencia a las figuras 4 y 5, el paso 209
de flujo principal del alojamiento 205 está formado por varios
segmentos u orificios de paso discretos en el alojamiento 205,
incluyendo un orificio de entrada 261 que se extiende desde la
entrada 211 hacia arriba, a través del bloque 205B de extremo
inferior del alojamiento 250, y un orificio de salida 263 que se
extiende hacia abajo a través del bloque 205B de extremo inferior
del alojamiento hasta la salida 213 del paso 209 de flujo, teniendo
un orificio intermedio 265, en el bloque 205A de extremo superior
del alojamiento, un extremo de entrada y un extremo de salida, y
teniendo un orificio 267 en el bloque de válvula 257 un extremo de
entrada 267' y un extremo de salida 267'' (véase también la figura
9). El paso 209 de flujo está definido además por el tubo de flujo
223 de área variable, que conecta el orificio de entrada 261 y el
extremo de entrada del orificio intermedio 265, conectando un tubo
de flujo 271 el extremo de salida del orificio intermedio 265 y el
extremo de entrada 267' del orificio 267 del bloque de válvula 257,
y conectando el miembro 259 tubular el extremo de salida 267'' del
orificio 267 del bloque de válvula 257 y el orificio de salida 263.
El paso 209 de flujo puede tener otras configuraciones sin apartarse
del alcance de esta invención. Los orificios de entrada y salida
261, 263 del paso 209 de flujo principal, están conectados al
sistema de combustible (1, 101) por medio de conectores 273
acoplados en orificios 261, 263 respectivos, y que se proyectan
desde el bloque 205B de extremo inferior del alojamiento 205. Cada
conector 273 tiene un extremo superior roscado herméticamente en un
orificio respectivo, y un extremo inferior configurado para su
sujeción a un alojamiento 275 u otro componente del sistema de
combustible (1, 101).
En la realización de las figuras
3-5, el tubo de flujo 223 de sección transversal
variable, es ahusado desde una dimensión en sección transversal más
pequeña, adyacente al bloque 205B de extremo inferior del
alojamiento 205, hasta una dimensión en sección transversal más
grande adyacente al bloque 205A de extremo superior del alojamiento
205. Como comprenderán los expertos en la materia, el flotador 225
del tubo 223 sube y baja de acuerdo con el caudal de combustible a
través del tubo 223. Una ventana 277 ha sido prevista en la placa
256 superficial frontal, para visualizar el tubo de flujo 223 y el
flotador 225 (véase la figura 3). Una escala 279 con marcas 281 de
calibración, ha sido prevista en la placa 256 superficial frontal,
junto a la ventana 277, para indicar el caudal en unidades de flujo
apropiadas (por ejemplo, gpm). El tubo 223 es, preferiblemente, de
material transparente para visualizar la posición del flotador 225
en el tubo 223, para permitir una lectura precisa del caudal con la
utilización de las marcas 281 de calibración, y también para
visualizar las características del combustible, tal como el color,
la aireación y otras propiedades físicas indicativas de la condición
del combustible y, correspondientemente, del sistema de combustible
(1, 101). Con preferencia, el tubo está hecho de un material no
plástico tal como vidrio (por ejemplo, borosilicato de vidrio),
puesto que el plástico podría verse afectado negativamente por
determinados tipos de aditivos del combustible. El tubo 223 de área
variable, está asegurado en su lugar, por su extremo inferior, por
medio de un retenedor 283 de tubo inferior, roscado en el orificio
de entrada 261, y por su extremo superior mediante un retenedor 285
de tubo superior, roscado en el orificio intermedio 265 (véanse las
figuras 4 y 5) . El movimiento del flotador 225 en el tubo 223 está
amortiguado por medio de resortes de compresión 287 en espiral
cónicos, asentados sobre los dos retenedores 283, 285. El tubo de
flujo 223 está protegido por un manguito 289 circundante, también
preferentemente de un material transparente no plástico adecuado tal
como vidrio (por ejemplo, borosilicato de vidrio). El tubo de flujo
223 y la disposición de montaje asociada, pueden tener otras
configuraciones sin apartarse del alcance de esta invención.
Según se muestra mejor en la figura 7, cada tubo
retenedor 283, 285 comprende un cuerpo tubular 290 que tiene un
extremo superior que se encuentra recibido en el extremo inferior
del tubo de flujo 223 de área variable, y un extremo inferior
recibido en un contra orificio 291 en el extremo (superior) de
salida del orificio de entrada 261. Cierres herméticos 293 (por
ejemplo, anillos en O) han sido acoplados en ranuras alrededor de la
superficie exterior del cuerpo tubular 290, para el cierre hermético
contra el interior del tubo de flujo 223 y la pared del contra
orificio 291 para evitar fugas. Adicionalmente, el cuerpo tubular
290 tiene una pestaña 295 periférica radial para soportar un cierre
hermético 297 anular que está encajado herméticamente por los
extremos respectivos del tubo de flujo 223 de área variable y su
manguito 289
respectivo.
respectivo.
En la realización mostrada en las figuras
3-5, el manómetro 227 está situado de manera que lee
la presión del combustible en el orificio intermedio 265, en el
bloque 205A de extremo superior del alojamiento 205. El manómetro
227 está conectado al alojamiento 205 a través del puerto de presión
301 que se extiende hacia abajo desde la parte superior del bloque
205A de extremo superior hasta el orificio intermedio 265. Se
comprenderá que el manómetro 227 podría estar instalado en otras
posiciones a lo largo del paso 209 de flujo principal sin apartarse
del alcance de esta invención.
Con referencia a las figuras 4, 5 y 8, el tubo
de flujo 271 que conecta el orificio intermedio 265 y el orificio
267 del bloque de válvula, es con preferencia de sección transversal
uniforme, por ejemplo circular. Cierres herméticos 305 dispuestos
alrededor del tubo de flujo 271 en sus extremos superior e inferior,
proporcionan hermeticidad contra las paredes de los orificios 265,
267 respectivos, para evitar fugas.
Con referencia a la figura 8, el paso de
derivación 231 del alojamiento 205 está formado por varios segmentos
de paso discretos u orificios en el alojamiento 205, incluyendo un
orificio de entrada 311 de derivación en el bloque 257 de válvula
que comunica con el orificio 267' (que forma parte del paso 209 de
flujo principal), un orificio de salida 315 de derivación en el
bloque 205A de extremo superior del cuerpo del alojamiento 205
(véase la figura 4), y un tubo de flujo 317 de derivación que
conecta los orificios 311, 315 de entrada y salida de derivación. En
la realización ilustrada, el tubo de flujo 317 de derivación es
similar al tubo de flujo 271 del paso 209 de flujo principal, siendo
de sección transversal sustancialmente uniforme a lo largo de su
longitud, y teniendo los extremos inferior y superior recibidos en
orificios 311, 315 respectivos. Cierres herméticos 321 previstos
alrededor del tubo de flujo 317 de derivación proporcionan
estanquidad contra las paredes del orificio 311, para evitar fugas.
En la realización particular de las figuras 4 y 5, el eje
longitudinal del tubo de flujo 317 de derivación está verticalmente
alineado con el eje del orificio de salida 315 de derivación y con
el orificio de salida 263 del paso 209 de flujo principal. Sin
embargo, se comprenderá que también son posibles otras
configuraciones.
La válvula 255 de derivación comprende un
asiento de válvula, designado en general con 405, que tiene partes
opuestas (partes 407, 411 superior e inferior, según se ha
ilustrado en la figura 10), montadas en el bloque de válvula 257. La
parte 407 de asiento de válvula superior está montada en un escalón
409 interno del bloque de válvula 257, adyacente al extremo de
entrada 267' del orificio de entrada 311 de derivación. La parte
411 de asiento de válvula inferior está soportada en el interior del
extremo superior abierto del miembro 259 tubular por medio de un
tornillo 413 de compresión de asiento de válvula roscado en el
miembro 259 tubular. El tornillo 413 comprende un cuerpo
generalmente cilíndrico, roscado por el exterior, que tiene una
pestaña 415 radial en su extremo superior que asienta contra un
escalón 417 interno del miembro 259 tubular. La parte 411 de asiento
de válvula inferior apoya contra la superficie superior de esta
pestaña 415 radial. El cuerpo del tornillo 411 apoya contra la
superficie superior de esta pestaña 415 radial. El cuerpo del
tornillo 413 tiene un rebaje 419 interno para recibir una
herramienta (por ejemplo, una llave Allen) para hacer girar el
tornillo de manera que ajuste la separación entre las dos partes
407, 411 del asiento 405 de válvula. Un elemento 421 de válvula
móvil, en este caso un elemento de válvula de bola esférica, ha sido
montado entre las partes 407, 411 de asiento de válvula para su
movimiento entre la primera posición establecida (figura 4) en la
que el paso 231 de derivación está cerrado y el paso 209 de flujo
principal está abierto para permitir el flujo de combustible hasta
la salida 213 del paso 209 de flujo principal, y una segunda
posición (figura 5) en la que el paso 231 de derivación está abierto
y el paso 209 de flujo principal está cerrado, con lo que el
combustible es dirigido a través del paso 231 de derivación hasta la
salida 241 del paso 231 de derivación para su transferencia hasta el
receptáculo 251 de combustible. En particular, el elemento 421 de
válvula de bola tiene un paso de flujo 422 en la misma, en forma de
L. Cuando la válvula 255 está en su primera posición establecida, el
paso de flujo 422 de la válvula conecta el extremo de entrada 267'
del orificio 267 de válvula y el extremo 267'' del orificio 267 de
válvula, y la entrada 235 de derivación está cerrada por medio del
elemento 421 de válvula de bola. Cuando se gira la válvula 255 hasta
su posición establecida, el paso de flujo 422 de válvula de bola
conecta el extremo de entrada 267' del orificio 267 de válvula y la
entrada 235 del paso de flujo 231 de derivación, y el extremo de
salida 267'' del orificio 267 de válvula está cerrado por medio del
elemento 421 de válvula de bola. El elemento 421 de válvula de bola
está en contacto hermético con las partes opuestas 407, 411 de
asiento de válvula, para impedir fugas indeseadas. La fuerza de
compresión ejercida por las partes 407, 411 de asiento de válvula
sobre el elemento 421 de válvula de bola, puede ser ajustada por
rotación del tornillo 413 de compresión en un sentido u otro, para
variar la separación entre las partes de asiento de válvula.
Haciendo de nuevo referencia a las figuras 8 y
9, el elemento 421 de válvula de bola comprende un eje de bola 423
que se extiende en un orificio 425 del alojamiento 257 de válvula, y
un conjunto de 427 de mango de válvula asegurado al eje 423 para
hacer girar el elemento 421 de válvula de bola entre su primera y su
segunda posiciones establecidas. El conjunto 427 de mango de válvula
incluye un adaptador 429 de mango de válvula giratorio en un contra
orificio 430 formado en un extremo del orificio 425 en el
alojamiento 257 de válvula, un mango de válvula 431 que tiene una
cavidad 433 central para recibir una extensión o cuello 435 del
adaptador 429, y un sujetador 437 roscado que se extiende a través
de un orificio 439 holgado formado en el adaptador 429 y de la
extensión 435 para su encaje roscado con el eje 423 de bola del
elemento 421 de válvula de bola. La extensión 435 del adaptador y la
cavidad 433 del mango de válvula 431, están dimensionados para su
acoplamiento ajustado, y la rotación relativa entre las dos partes
se ha impedido por medio de un pasador 443. El mango de válvula 431
puede ser retirado de la extensión 435 para permitir el acceso al
tornillo 437, el cual puede ser desenroscado del eje 423 de bola
para permitir la retirada del conjunto 427 de mango de válvula desde
el alojamiento 257 de válvula. Un anillo 445 en O, hermetiza el
espacio de separación entre el eje 423 de bola y el orificio 425
circundante, y un par de separadores 447, 449 de eje de bola han
sido previstos en los lados opuestos del cierre hermético 445 para
mantener el eje 423 de bola apropiadamente centrado en el orificio
425. El separador 447 trasero (más alejado del elemento 421 de
válvula de bola), asienta contra un escalón 450 externo del eje 423
de bola, para mantener la separación apropiada entre el adaptador
429 de mango de válvula y el elemento 421 de válvula de bola.
El adaptador 429 de mango de bola dispone de una
ranura 451 arqueada en su superficie externa, que se extiende
parcialmente alrededor de la circunferencia del adaptador 429. Esta
ranura 451 recibe el extremo inferior del tope 453 de válvula, por
ejemplo un tornillo fijador roscado en un orificio del cuerpo 257 de
válvula. La longitud arqueada y la posición de la ranura 451 son
tales que la rotación del mango de válvula 431 y del adaptador 429
en una dirección, está limitada por el contacto del tornillo fijador
453 con un extremo de la ranura 451 en una primera posición
giratoria correspondiente con la primera posición establecida del
elemento 421 de válvula de bola, y la rotación del mango de válvula
431 y del adaptador 429 en la dirección opuesta está limitada por el
contacto del tornillo fijador 453 con el otro extremo de la ranura
451 en una segunda posición giratoria correspondiente a la segunda
posición establecida del elemento 421 de válvula de bola. Se pueden
utilizar otros mecanismos para hacer girar el elemento 421 de
válvula de bola entre su primera y su segunda posiciones
establecidas. Además, se pueden utilizar otros tipos de elementos de
válvula sin apartarse del alcance de esta invención.
La figura 11 ilustra una tercera posición
(cerrada) de la válvula de derivación 255. En esta posición, el paso
de flujo 422 de válvula presente en el elemento 421 de válvula de
bola, está fuera de alineamiento con el paso de flujo 235 de
derivación y con el extremo de salida 267'' del orificio de válvula.
Como resultado, el flujo a través de la válvula 255 se bloquea. La
válvula de derivación 255 puede ser utilizada en esta tercera
posición (cerrada) para "hacer trabajar sin carga" la bomba 7,
107 de combustible en ambos sistemas con retorno y sin retorno, para
determinar la máxima presión de bombeo de la bomba. La válvula de
derivación 255 estará cerrada solamente de forma breve (por ejemplo,
diez segundos o menos) cuando se lleva a cabo esta prueba para
evitar daños en los conductos de combustible, en la bomba de
combustible y/o en otros componentes del sistema de combustible.
Para mover la válvula de derivación 255 hasta su tercera posición
(cerrada), se gira el mango 431 hasta una posición aproximadamente
en la mitad entre su primera (figura 4) y su segunda (figura 5)
posiciones establecidas. Se pueden prever marcas adecuadas (por
ejemplo, "abierta", "cerrada" y "derivación") en el
alojamiento, adyacentes al mango para indicar las tres posiciones
del mango correspondientes a las tres posiciones de la válvula.
El uso del aparato 201 de comprobación de
combustible en los sistemas con retorno y sin retorno de
combustible, va a ser descrito ahora.
Para comprobar el flujo de combustible en un
sistema con retorno de combustible, el aparato 201 de comprobación
se conecta al sistema (por ejemplo, el sistema 1 de la figura 1) en
una posición situada entre la bomba 41 de combustible y los
inyectores 21 de combustible. Esto puede hacerse conectando los
conectores 273 de entrada y salida sobre el alojamiento, a segmentos
apropiados del conducto 13 de alimentación de combustible. Con la
válvula de derivación 255 en su primera posición (figura 4), el
motor se pone en marcha para iniciar el flujo de combustible a
través del conducto 13 de alimentación hasta el aparato 201, a
través del aparato 201, y desde ahí hasta los inyectores 21 de
combustible. Según fluye el combustible a través del aparato 201, el
flotador 225 ascenderá en el tubo 223 de área variable hasta una
posición correspondiente al caudal de combustible (véase la figura
3). El caudal se determina a continuación leyendo la escala 279
situada al lado del tubo 223. Se mide también la presión de
combustible y se muestra mediante el manómetro 227. En consecuencia,
tanto el caudal de combustible como la presión de combustible pueden
ser determinados fácilmente para realizar un diagnóstico apropiado
del funcionamiento del sistema 1 de combustible. La inspección
visual del estado del combustible según fluye a través del tubo 223
transparente, puede ser utilizada también para ayudar a este
diagnóstico, si así se desea o se necesita.
Para comprobar el flujo de combustible en un
sistema sin retorno de combustible, el aparato 201 de comprobación
se conecta al sistema (por ejemplo, el sistema 101 en la figura 2)
en una posición situada entre la bomba 141 de combustible y los
inyectores 121 de combustible. Esto puede hacerse conectando los
conectores 273 de entrada y salida sobre el alojamiento 205, a
segmentos apropiados del conducto 113 de alimentación de
combustible. Con la válvula de derivación 255 inicialmente en su
primera posición, el motor se pone en marcha para que se inicie el
flujo de combustible a través del conducto 113 de alimentación hasta
el aparato 201, a través del aparato 201, y desde ahí hasta los
inyectores 121 de combustible. La válvula de derivación 255 se mueve
a continuación hasta su (segunda) posición de derivación (figura 5)
en la que el combustible es desviado a través del conducto de flujo
231 de derivación hasta el receptáculo 251 de combustible, para su
distribución apropiada. Dos cosas importantes ocurren cuando la
válvula de derivación 255 se mueve hasta su posición de derivación.
En primer lugar, se mantiene la presión de combustible en el
conducto 209 de flujo principal y en el conducto 113 de alimentación
de combustible corriente abajo desde la válvula 255. Como resultado,
el motor sigue funcionando durante un intervalo de tiempo (por
ejemplo, 10 segundos o más), suficiente para completar la prueba. En
segundo lugar, la presión de combustible corriente arriba de la
válvula 255 cae sustancialmente a cero, permitiendo con ello que la
bomba 141 bombee combustible a plena capacidad, cualquiera que ésta
sea. Por lo tanto, puesto que el ritmo de combustible a través del
aparato 201 de prueba es un ritmo mucho más alto, el caudal de
combustible se puede medir de manera precisa para proporcionar un
diagnóstico apropiado del funcionamiento del sistema 101 de
combustible. Por ejemplo, un caudal de combustible medido que
corresponda con la capacidad estipulada de la bomba 141, indicará
que la bomba 141 de combustible está funcionando apropiadamente. A
la inversa, un caudal medido sustancialmente menor que la capacidad
estipulada de la bomba 141, constituye una indicación de un mal
funcionamiento de la bomba 141 de combustible.
La salida de presión máxima de la bomba 7, 107
de combustible en un sistema de combustible tanto con retorno como
sin retorno, puede ser determinada realizando una prueba de
"trabajar sin carga". Esta prueba se lleva a cabo mientras el
motor está funcionando, moviendo la válvula de derivación 255 hasta
su tercera posición (cerrada), bloqueando el paso de flujo principal
y el paso de flujo de derivación, de modo que no exista ninguna
salida desde el comprobador 201. Después de que la válvula de
derivación 255 se ha cerrado, la presión de combustible corriente
arriba de la válvula se elevará hasta la máxima presión de salida de
la bomba de combustible, y esta presión de salida puede ser leída
utilizando el manómetro 227. Según se ha indicado previamente, esta
prueba debe ser realizada solamente durante un corto periodo de
tiempo para evitar daños en el sistema de combustible.
Cuando se hace referencia a elementos de la
presente invención o de la(s) realización(es)
preferida(s) de la misma, los artículos "un",
"uno", "el" y "dicho" se entiende que significan que
existe uno o más de esos elementos. Los términos
"comprendiendo", "incluyendo" y "teniendo", se
pretende que sean inclusivos y significan que pueden existir
elementos distintos de los elementos relacionados.
En vista de lo anterior, se apreciará que los
diversos objetos de la invención han sido conseguidos, y que se han
alcanzado otros resultados ventajosos.
Puesto que se podrían introducir diversos
cambios en las construcciones, los productos y los métodos
anteriores sin salir del alcance de la invención según se define
mediante las reivindicaciones, se pretende que toda la materia
contenida en la descripción que antecede y mostrada en los dibujos
que se acompañan, debe ser interpretada según se ha ilustrado y no
en sentido limitativo.
Claims (17)
1. Aparato (201) para comprobar el flujo de
combustible en un sistema de combustible con retorno o sin retorno
que comprende al menos un inyector (201) de combustible para
inyectar combustible en el motor de combustión interna de un
vehículo, y una bomba (41) de combustible para bombear combustible
hasta el al menos un inyector de combustible, comprendiendo dicho
aparato:
un alojamiento (205),
un paso (209) de flujo principal en el
alojamiento, que tiene una entrada (211) adaptada para su conexión a
dicho sistema de combustible para recibir combustible bombeado por
dicha bomba de combustible, y una salida (213) adaptada para su
conexión a dicho sistema de combustible para el flujo de combustible
hasta dicho al menos un inyector de combustible,
un primer dispositivo (212) para medir un caudal
de combustible a través de dicho paso de flujo principal;
caracterizado porque el aparato
comprende:
un segundo dispositivo (227) para medir una
presión de combustible en el citado paso de flujo principal;
un paso de derivación (231) en el alojamiento,
que tiene una entrada (235) adaptada para comunicar con el ciado
paso de flujo principal, y una salida (241) adaptada para comunicar
con un receptáculo (251) de combustible, y
una válvula de derivación (255) en el citado
paso (209) de flujo principal, corriente abajo de dicho primer
dispositivo (221) y movible entre una primera posición, en la que el
paso de derivación está cerrado y el paso de flujo principal está
abierto para permitir el flujo de combustible hasta la salida (213)
del paso de flujo principal, y una segunda posición, en la que el
paso de derivación está abierto y el paso de flujo principal está
cerrado por lo que el combustible es dirigido a través del paso de
derivación hasta la salida del paso de derivación para su
transferencia a dicho receptáculo de combustible,
siendo dicha válvula de derivación movible hasta
dicha primera posición para comprobar el flujo de combustible en un
sistema de flujo con retorno, y hasta la citada segunda posición
para comprobar el flujo de combustible en un sistema de flujo de
combustible sin retorno.
2. Aparato según se define en la reivindicación
1, en el que dicha válvula de derivación (255) está situada
corriente abajo desde dicho segundo dispositivo (227).
3. Aparato según se define en la reivindicación
1, en el que dicho primer dispositivo (221) comprende un medidor de
flujo de área variable.
4. Aparato según se define en la reivindicación
3, en el que dicho medidor de flujo de área variable comprende un
rotámetro.
5. Aparato según se define en la reivindicación
4, en el que dicho segundo dispositivo (227) mide la presión de
combustible en el citado paso de flujo principal, en una posición
corriente abajo de dicho rotámetro.
6. Aparato según se define en la reivindicación
4, en el que dicho rotámetro comprende un tubo (223) de material
transparente, no plástico, para permitir la inspección visual del
combustible que fluye a través del tubo.
7. Aparato según se define en la reivindicación
1, en el que dicho alojamiento (205) tiene extremos opuestos, y en
el que dichas entrada y salida del paso de flujo principal están en
el mismo extremo del alojamiento, y la salida del paso de derivación
es adyacente al extremo opuesto del alojamiento.
8. Aparato según se define en la reivindicación
1, en el que dicha válvula de derivación (255) comprende una válvula
(421) de bola y un mango de válvula (427) para mover la válvula de
bola entre las citadas primera y segunda posiciones.
9. Aparato según se define en la reivindicación
1, en el que dicho paso de derivación (231) está dimensionado para
albergar flujo a capacidad plena desde la bomba de combustible, sin
calda de presión sustancial entre la entrada del paso de flujo
principal de combustible y la salida del paso de derivación.
10. Aparato según se define en la reivindicación
1, en el que dicha válvula de derivación (255), en la citada
segunda posición, está adaptada para cerrar herméticamente el paso
de flujo principal corriente abajo de la válvula de derivación.
11. Aparato según se define en la reivindicación
1, en el que dicha válvula de derivación (225) es movible hasta
una tercera posición en la que el paso de flujo principal está
cerrado y el paso de derivación está cerrado.
12. Un método de utilización de un aparato (201)
para la comprobación del flujo de combustible en un sistema de
combustible con retorno o sin retorno, que comprende una bomba (41)
de combustible y al menos un inyector (21) de combustible,
comprendiendo dicho aparato un alojamiento (205), un paso (209) de
flujo principal en el alojamiento, un primer dispositivo (221) para
medir un caudal de combustible a través de dicho paso de flujo
principal, un segundo dispositivo (227) para medir una presión de
combustible en el citado paso de flujo principal, un paso de
derivación (231) en el alojamiento que tiene una entrada (235)
adaptada para comunicar con el citado paso de flujo principal y una
salida (241), y una válvula de derivación (255) corriente abajo de
dicho primer dispositivo, movible entre una primera posición, en la
que el paso de derivación está cerrado y el paso de flujo principal
está abierto para permitir el flujo de combustible hasta una salida
(213) del paso de flujo principal, y una segunda posición, en la que
el paso de derivación está abierto y el paso de flujo principal
está cerrado, por lo que el combustible es dirigido a través del
paso de derivación hasta la salida del paso de derivación,
comprendiendo dicho método las etapas de:
conectar una entrada (211) del paso (209) de
flujo principal con el citado sistema de combustible con retorno o
sin retorno, para recibir el combustible bombeado por la citada
bomba de combustible;
conectar la salida (213) de dicho paso de flujo
principal a dicho sistema de combustible con retorno o sin retorno,
para que fluya el combustible hasta dicho al menos un inyector de
combustible;
mover selectivamente la válvula de derivación
(255) en el citado paso de flujo principal de combustible, ya sea
hasta dicha primera posición para comprobar el flujo de combustible
en un sistema de combustible con retorno, ya sea hasta dicha segunda
posición comprobar el flujo de combustible en un sistema de
combustible sin retorno.
13. Un método según se define en la
reivindicación 12, que comprende además las etapas de medir el
caudal de combustible a través del citado paso (209) de flujo
principal, y medir la presión de dicho combustible en el citado paso
de flujo principal cuando la válvula de derivación (255) está en la
citada primera posición y mientras el motor está funcionando.
14. Un método según se define en la
reivindicación 12, que comprende además las etapas de medir el
caudal de combustible a través del citado paso (209) de flujo
principal, pero no la presión de dicho combustible en el citado paso
de flujo principal cuando la válvula de derivación (255) está en
dicha segunda posición y mientras el motor está funcionando.
15. Un método según se define en la
reivindicación 12, que comprende además inspeccionar visualmente el
citado combustible según fluye a través de dicho paso (209) de flujo
principal.
16. Un método según se define en la
reivindicación 12, en el que la presión de combustible corriente
abajo de la citada válvula de derivación (255) se mantiene cuando la
válvula de derivación está en dicha segunda posición, para permitir
la operación continuada del motor durante un intervalo de
tiempo.
17. Un método según se define en la
reivindicación 12, que comprende además mover selectivamente la
válvula de derivación (255) hasta una tercera posición mientras el
motor está funcionando, bloqueando dicha válvula de derivación en la
citada tercera posición el flujo a través de dicho paso (209) de
flujo principal y a través de dicho paso de flujo (231) de
derivación.
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