ES2355591T3

ES2355591T3 - Inyector de combustible.

Info

Publication number: ES2355591T3
Application number: ES07102118T
Authority: ES
Inventors: Patrick Mattes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2007-02-12
Publication date: 2011-03-29
Anticipated expiration: 2027-02-12
Also published as: EP1840366B1; DE502007005923D1; EP1840366A3; EP1840366A2; ATE491881T1; DE102006014245A1

Abstract

Inyector de combustible con una carcasa de inyector (1), que presenta una admisión de combustible a alta presión, que está en comunicación con una fuente de combustible a alta presión central fuera de la carcasa del inyector (1) y con una cámara de presión (10) dentro de la carcasa del inyector (1), desde la que se inyecta combustible impulsado con alta presión a una cámara de combustión de un motor de combustión interna, cuando se abre una aguja de tobera (8), que está acoplada con un actuador (14) a través de un acoplador hidráulico, que presenta al menos una cámara de acoplamiento (18, 24, 28) impulsada con alta presión, caracterizado porque la cámara de acoplamiento (18, 24, 28) está en comunicación con una cámara de descarga de la presión.

Description

[0001] La invención se refiere a un inyector de combustible de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y a un procedimiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 9.

Estado de la técnica 5

[0002] En los inyectores de combustible convencionales, el acoplador hidráulico está impulsado totalmente con alta presión, como se publica en el documento US 2006/022554 A1.

Publicación de la invención

[0003] El cometido de la invención es reducir los costes de fabricación para un inyector de combustible de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. 10

[0004] El cometido se soluciona en un inyector de combustible con una carcasa de inyector, que presenta una admisión de combustible a alta presión, que está en comunicación con una fuente de combustible a alta presión central fuera de la carcasa del inyector y con una cámara de presión dentro de la carcasa de inyector, desde la que se inyecta combustible impulsado con alta presión a una cámara de combustión de un motor de combustión interna, cuando se abre una aguja de tobera, que está acoplada 15 con un actuador a través de un acoplador hidráulico, que presenta al menos una cámara de acoplamiento impulsada con alta presión, porque la cámara de acoplamiento está en comunicación con una cámara de descarga de la presión. En el actuador se trata con preferencia de un piezoactuador. El acoplador hidráulico sirve para transmitir la carrera y/o la fuerza del actuador. La cámara de descarga de la presión está sin presión o presenta una presión, que se designa también como baja presión y es claramente 20 menor que la alta presión. A través de la conexión con la cámara de descarga de la presión se reduce de forma selectiva el nivel de la presión en la cámara de acoplamiento con preferencia hasta cerca de la presión de apertura de la aguja de tobera. Esto proporciona la ventaja de que la longitud del actuador se puede reducir entre 20 y 30 por ciento. De este modo, se puede reducir la longitud de construcción total del inyector. 25

[0005] Un ejemplo de realización preferido del inyector de combustible se caracteriza porque la cámara de acoplamiento está delimitada por un pistón de acoplador, que está acoplado mecánicamente con el actuador. Sobre el lado opuesto, la cámara de acoplamiento está delimitada por el extremo de la aguja de tobera que está alejado de la cámara de combustión. El espacio de acoplamiento puede estar dividido también en varias cámaras de acoplamiento, que están en comunicación entre sí y que se designan 30 también como cámaras de acoplamiento parcial.

[0006] Otro ejemplo de realización preferido del inyector de combustible se caracteriza porque el actuador y el pistón de acoplador están dispuestos en una cámara de actuador, que está en comunicación con la cámara de descarga de la presión. Esto proporciona la ventaja de que el actuador no debe diseñarse resistente a alta presión. 35

[0007] Otro ejemplo de realización preferido del inyector de combustible se caracteriza porque la cámara de acoplamiento está delimitada por un casquillo de limitación de la cámara de acoplamiento, que está guiado en el extremo del pistón de acoplador que está dispuesto cerca de la cámara de combustión. El casquillo de delimitación de la cámara de acoplamiento está pretensado con preferencia por medio de una instalación de resorte contra una parte de la carcasa del inyector. 40

[0008] Otro ejemplo de realización preferido del inyector de combustible se caracteriza porque entre el pistón de acoplador y el casquillo de limitación de la cámara de acoplamiento está previsto un juego de guía definido. De esta manera, se posibilita de forma sencilla una reducción selectiva de la presión en la cámara de acoplamiento. Con la misma finalidad, el casquillo de limitación de la cámara de acoplamiento o el pistón de acoplador pueden estar equipados también con un canal de descarga de la presión, que 45 presenta un estrangulamiento y desemboca en la cámara de actuador.

[0009] Otro ejemplo de realización preferido del inyector de combustible se caracteriza porque la cámara de acoplamiento está en comunicación con otra cámara de acoplamiento, que está delimitada por el extremo de la aguja de toberas que está alejado de la cámara de combustión. La otra cámara de acoplamiento está delimitada con preferencia por un casquillo de aguja de tobera, que está guiado en el 50 extremo de la aguja de tobera que está alejado de la cámara de combustión.

[0010] Otro ejemplo de realización preferido del inyector de combustible se caracteriza porque la comunicación entre las cámaras de acoplamiento está equipada con un estrangulamiento. A través del estrangulamiento se puede influir de forma selectiva sobre el movimiento de apertura de la aguja de tobera. 55

[0011] Otro ejemplo de realización preferido del inyector de combustible se caracteriza porque en la carcasa del inyector está recortado un canal de alta presión, a través del cual combustible impulsado con alta presión puede llegar a la cámara de presión. En el canal de alta presión se trata, por ejemplo, de un taladro, que se extiende paralelamente a la cámara del actuador.

[0012] En un procedimiento para la inyección de combustible impulsado con alta presión a una cámara de combustión de un motor de combustión interna, con un inyector de combustible descrito anteriormente, el cometido designado anteriormente se soluciona porque el nivel de la presión en la cámara de acoplamiento se reduce de forma selectiva antes de que el actuador despliegue su acción. El proceso de inyección comprende una primera fase, en la que se reduce la presión en la cámara de acoplamiento, y 5 una segunda fase, en la que se abre la aguja de tobera. Para generar la caída de la presión en la cámara de acoplamiento, se necesita en los inyectores convencionales aproximadamente del 20 al 30 por ciento de la carrera del actuador, Tan pronto como se ha alcanzado la presión de apertura, se abre la aguja de tobera. A través de la reducción selectiva duradera del nivel de la presión en la cámara de acoplamiento se reduce la carrera necesaria del actuador. 10

[0013] Un ejemplo de realización preferido del procedimiento se caracteriza porque el procedimiento se caracteriza porque el nivel de la presión en la cámara de acoplamiento se reduce hasta cerca de la presión de apertura de la aguja de tobera.

Breve descripción de los dibujos

[0014] En este caso: 15

La figura 1 muestra una representación simplificada fragmentaria de un inyector de combustible en la sección longitudinal, en la que la cámara del actuador estás impulsada con alta presión.

La figura 2 muestra tres diagramas de coordenadas cartesianas, en las que se representan la carrera del actuador, la presión en la cámara de acoplamiento y la carrera de la aguja del inyector de combustible representado en la figura 1 sobre el tiempo. 20

La figura 3 muestra una representación similar a la figura 1 de acuerdo con un ejemplo de realización de la invención, y

La figura 4 muestra tres diagramas de coordenadas cartesianas, en las que se representan la carrera del actuador, la presión en la cámara de acoplamiento y la carrera de la aguja del inyector de combustible representado en la figura 3 sobre el tiempo. 25

Forma de realización de la invención

[0015] En la figura 1 se representa de forma fragmentaria y en la sección longitudinal un inyector de combustible con una carcasa de inyector 1. La carcasa del inyector 1 comprende un cuerpo de toberas 1, que se proyecta con su extremo libre inferior (representado en sección) en una cámara de combustión de un motor de combustión interna que debe alimentarse con combustible. El cuerpo de toberas 2 está 30 tensado con su superficie frontal superior alejada de la cámara de combustión por medio de una tuerca tensora (no representada) axialmente contra el cuerpo intermedio 3 y contra un cuerpo de inyector 4, que se designa también como cuerpo de retención. El cuerpo de retención 4 tiene esencialmente la forma de un casquillo en forma de envolvente cilíndrica circular, uno de cuyos lados frontales está cerrado por medio del cuerpo intermedio 3. 35

[0016] En el cuerpo de toberas 2 está guiada una aguja de tobera 8 de forma desplazable axialmente. La punta (no representada) de la aguja de tobera colabora con un asiento de obturación, para liberar y cerrar taladros de inyección en función de la posición de la aguja de tobera 8. La aguja de tobera está equipada con preferencia con un saliente de presión, que está dispuesto en una cámara de presión 10 de la carcasa del inyector. La cámara de presión 10 está en comunicación con una cámara de actuador 12 a 40 través de un canal de comunicación de alta presión (no representado), que está de nuevo en comunicación a través de un canal de admisión o un conducto de admisión con la fuente de alta presión de combustible, que se designa también como Common Rail.

[0017] El inyector de combustible es activado con un piezoactuador 14, que está acoplado mecánicamente con un pistón de acoplador bajo la interconexión de un elemento de compensación 15. La 45 superficie frontal del pistón de acoplador 16, que está dispuesta cerca de la cámara de combustión, delimitas una cámara de acoplamiento parcial 18 en dirección axial. En dirección radial, la cámara de acoplamiento parcial 18 está delimitada por un casquillo de delimitación de la cámara de acoplamiento 20, que está guiado en el pistón de acoplador 16 y está pretensado por medio de un muelle de compresión. La cámara de acoplamiento parcial 18 está en comunicación con otra cámara de acoplamiento parcial 24 50 a través de un canal de comunicación 22, que está equipado con un estrangulamiento 23. La otra cámara de acoplamiento parcial 24 está delimitada en dirección axial por medio de un extremo de la aguja de tobera 8 que está alejado de la cámara de combustión. En dirección radial, la otra cámara de acoplamiento parcial 24 está delimitada por medio de un casquillo de aguja de toberas 25. Las dos cámaras de acoplamiento parcial 18 y 24 forman conjuntamente una cámara de acoplamiento 28 de un 55 acoplador hidráulico.

[0018] En el estado de reposo del inyector de combustible, predomina en la cámara de acoplamiento 28 alta presión, que se designa también como presión del carril. La alta presión actúa sobre la superficie frontal de la aguja de tobera 8 que está alejada de la cámara de combustión. El piezoactuador 14 está cargado en el estado de reposo del inyector de combustible y tiene su dilatación longitudinal máxima. 60 Para la activación del inyector de combustible se descarga el piezoactuador 14 y en este caso se retare. La presión en las cámaras de acoplamiento parcial 18 y 24 cae y se abre la aguja de tobera 8, es decir, que se eleva desde su asiento de aguja de tobera. Con preferencia, está previsto un tope de aguja para la limitación de la carrera.

[0019] En la figura 2 se representan la carrera del actuador U, la presión en la cámara de acoplamiento pK y la carrera de la aguja N del inyector de combustible representado en la figura 1 sobre el tiempo t. El 5 proceso de inyección del inyector de combustible se divide en una primera fase, en la que se reduce la presión en la cámara de acoplamiento 28, y en una segunda fase, en la que se abre la aguja de tobera 8. Para generar la caída de la presión en la cámara de acoplamiento 28, se necesita aproximadamente de 20 a 30 por ciento de la carrera de actuador U. Tan pronto como se ha alcanzado la presión de apertura, salta la aguja de tobera 8. 10

[0020] En el inyector de combustible representado en la figura 1, el acoplador hidráulico está totalmente rodeado por alta presión. Esto conduce a que la presión en la cámara de acoplamiento 28 debe reducirse activamente a través de la carrera del actuador, para que se abra la aguja de tobera 8.

[0021] En la figura 3 se representa por secciones en la sección longitudinal un inyector de combustible similar al de la figura 1. Para la designación de las partes iguales se utilizan los mismos signos de 15 referencia. Para evitar repeticiones, se remite a la descripción precedente de la figura 1. A continuación se describen principalmente las diferencias entre los dos inyectores de combustible.

[0022] En el ejemplo de realización representado en la figura 3, la cámara de presión 10 está por encima de un canal de alta presión 41, que se extiende a través del cuerpo del inyector 4 y el cuerpo intermedio 3, en comunicación con la conexión de alta presión de combustible (no representada) del inyector de 20 combustible. De acuerdo con un aspecto esencial de la invención, la cámara del actuador 12, en el ejemplo de realización representado en la figura 3, no está impulsada con alta presión, sino que está conectada con una cámara de descarga de la presión a través de un canal de descarga de la presión (no representado). La cámara del actuador 12 está conectada, por ejemplo, en un circuito de aceite de fuga sin presión. 25

[0023] Por medio de una flecha 44 se indica que la cámara de acoplamiento parcial 18 está en comunicación de circulación con la cámara del actuador 12, de manera que se puede escapar combustible desde la cámara de acoplamiento parcial 18 a través de la cámara del actuador 12 hasta la cámara de descarga de la presión. De esta manera, se reduce la presión de forma duradera en la cámara de acoplamiento 28. De acuerdo con un aspecto esencial de la invención, el nivel de la presión en la 30 cámara de acoplamiento 28 se reduce hasta cerca de la presión de apertura de la aguja de tobera. El ajuste de esta presión reducida se realiza con preferencia a través de un juego de guía definido entre el casquillo de delimitación de la cámara de acoplamiento 20 y el pistón de acoplador 16. Pero de forma adicional o alternativa también se pueden prever en el pistón de acoplador 16 y/o en el casquillo de delimitación de la cámara de acoplamiento 20 unos canales de comunicación estrangulados, que 35 conectan la cámara de acoplamiento parcial 18 con la cámara del actuador 12.

[0024] En la figura 4 se representan la carrera del actuador U, la presión de la cámara de acoplamiento pK y la carrera de la aguja N del inyector de combustible representado en la figura 3 sobre el tiempo t. Por medio de una línea de trazos 50 se indica la presión de salida en la cámara de acoplamiento de un inyector de combustible convencional. Por medio de ∆p de indica en la figura 4 que la presión de salida en 40 la cámara de acoplamiento 28 del inyector de combustible representado en la figura 3 es claramente menor que en un inyector convencional. De esta manera, se puede reducir la longitud necesaria del actuador entre 20 y 30 por ciento. La longitud reducida del actuador repercute de forma positiva sobre la longitud de construcción del inyector. Además, se puede fabricar de la misma manera con costes más favorables un aparato de control utilizado para el control del inyector de combustible en virtud de la 45 longitud reducida del actuador, puesto que se pueden utilizar elementos más favorables de una sola fase.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Inyector de combustible con una carcasa de inyector (1), que presenta una admisión de combustible a alta presión, que está en comunicación con una fuente de combustible a alta presión central fuera de la carcasa del inyector (1) y con una cámara de presión (10) dentro de la carcasa del inyector (1), desde la que se inyecta combustible impulsado con alta presión a una cámara de combustión 5 de un motor de combustión interna, cuando se abre una aguja de tobera (8), que está acoplada con un actuador (14) a través de un acoplador hidráulico, que presenta al menos una cámara de acoplamiento (18, 24, 28) impulsada con alta presión, caracterizado porque la cámara de acoplamiento (18, 24, 28) está en comunicación con una cámara de descarga de la presión.
2.- Inyector de combustible de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara 10 de acoplamiento (18, 24, 28) está delimitada por un pistón de acoplador (16), que está acoplado mecánicamente con el actuador (14).
3.- Inyector de combustible de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el actuador (14) y el pistón de acoplador (16) están dispuestos en una cámara del actuador (12), que está en comunicación con la cámara de descarga de la presión. 15
4.- Inyector de combustible de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque la cámara de acoplamiento (18, 24, 28) está delimitada por un casquillo de limitación de la cámara de acoplamiento (20), que está guiado en al extremo del pistón de acoplador (16) que está dispuesto cerca de la cámara de combustión.
5.- Inyector de combustible de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque entre el 20 pistón de acoplador (16) y el casquillo de limitación de la cámara de acoplamiento (20) está previsto un juego de guía definido, que posibilita de forma sencilla una reducción selectiva de la presión en la cámara de acoplamiento.
6.- Inyector de combustible de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cámara de acoplamiento (18) está en comunicación con otra cámara de acoplamiento (24), que 25 está delimitada por el extremo de la aguja de toberas (8) que está alejado de la cámara de combustión.
7.- Inyector de combustible de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la comunicación entre las cámaras de acoplamiento (18, 24) está equipada con un estrangulamiento (23).
8.- Inyector de combustible de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la carcasa del inyector (1) está recortado un canal de alta presión (41), a través del cual 30 combustible impulsado con alta presión puede llegar a la cámara de presión (10).
9.- Procedimiento para la inyección de combustible impulsado con alta presión a una cámara de combustión de un motor de combustión interna, con un inyector de combustible de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se reduce de forma selectiva el nivel de la presión en la cámara de acoplamiento (18, 24, 28) antes de que el actuador (14) despliegue su acción. 35
10.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el nivel de la presión en la cámara de acoplamiento (18, 24, 28) se reduce hasta cerca de la presión de apertura de la aguja de tobera (8).