ES2243346T3 - Dispositivo de inyeccion de carburante en un motor de combustion interna. - Google Patents
Dispositivo de inyeccion de carburante en un motor de combustion interna.Info
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Abstract
Dispositivo para controlar la inyección de un carburante en el interior de una cámara de combustión (2) de un cilindro de un motor de combustión interna de encendido mandado o diesel, estando la cámara de combustión (2) equipada con por lo menos una bujía de encendido (8), caracterizado porque comprende: - un soporte adaptador (9) destinado a ser montado sobre la culata (3) del motor, estando el soporte adaptador dispuesto para delimitar, por una parte, por lo menos parcialmente un circuito de inyección (7) para el carburante y, por otra parte, un paso central (11) para el montaje de la bujía de encendido (8), - y por lo menos un inyector mandado (I1) para el carburante y un inyector mandado (I2) para un gas de barrido, estando los inyectores mandados montados en el exterior de la cámara de combustión, de manera que sus salidas (s1, s2) se encuentren conectadas con la entrada del circuito de inyección (7).
Description
Dispositivo de inyección de carburante en un
motor de combustión interna.
La presente invención se refiere al campo técnico
de los motores térmicos de combustión interna y prevé, más
precisamente, los sistemas de inyección directa de un carburante en
el interior de una cámara de combustión de un cilindro de un motor
de combustión interna con encendido mandado o diesel.
De manera clásica, un sistema de inyección
directa de un carburante comprende un inyector de carburante mandado
apto para asegurar la traída del carburante directamente al
interior de la cámara de combustión de un cilindro, por medio de un
inyector más o menos complejo para resistir el frente de llama y
directamente a la combustión (ver
GB-A-637 584). Ahora bien, ha
resultado ventajoso utilizar en los sistemas de inyección directa,
el gas natural como carburante de reemplazado.
El interés de la utilización del gas natural en
los motores de encendido mandado, es bien conocido en el plano de
las emisiones globales de polucionantes y de óxido de carbono. La
combustión incluso parcial del gas natural no conduce a la
producción, en cantidades significativas, de compuestos químicos
tóxicos o partículas carbonosas. Por otra parte, el gas natural
presenta un índice de octano muy elevado que permite utilizar el gas
natural en todos los motores de encendido mandado aspirados o
sobrealimentados sin ninguna modificación. La utilización del gas
natural permite así aumentar significativamente el porcentaje de
compresión o el porcentaje de sobrealimentación para una protección
contra el picado o el preencendido muy superior a la gasolina o
incluso a los otros gases licuados.
Resulta así interesante reemplazar la
alimentación del motor de gasolina, o gas licuado, por un sistema
de inyección directa de gas natural sin disminuir la fiabilidad del
motor aprovechando al mismo tiempo del aumento del porcentaje de
compresión inducido para mejorar el rendimiento y la potencia
del
motor.
motor.
En el estado de la técnica, existen numerosos
sistemas de inyección directa de un gas natural destinado a ser
montado en un motor térmico (ver
US-A-5 329 908). Sin embargo, las
soluciones técnicas conocidas imponen aportar unas modificaciones
importantes a la culata del motor que delimita la cámara de
combustión. Además, dichos sistemas de inyección presentan
generalmente una concepción relativamente compleja que presenta un
precio elevado.
Un objetivo de la invención es por tanto proponer
un dispositivo de inyección directa de un carburante diferente del
inicialmente previsto estando al mismo tiempo ideado para ser
montado en lugar y posición de una bujía de encendido o del
inyector de un motor diesel, a fin de no aportar modificaciones
sustanciales al motor.
Para alcanzar dicho objetivo, el dispositivo
según la invención comprende:
- -
- un soporte adaptador destinado a ser montado sobre la culata del motor, estando el soporte adaptador dispuesto para delimitar, por una parte, por lo menos parcialmente un circuito de inyección para el carburante y, por otra parte, un paso central para el montaje de la bujía de encendido,
- -
- y por lo menos un inyector mandado para el carburante y un inyector mandado para un gas de barrido, estando los inyectores mandados montados en el exterior de la cámara de combustión, de manera que sus salidas se encuentren conectadas con la entrada del circuito de inyección.
El dispositivo según la invención permite también
asegurar la inyección de un carburante directamente en el interior
de una cámara de combustión de un cilindro de un motor de
combustión interna con encendido mandado o diesel utilizando los
inyectores clásicos habitualmente utilizados en inyección
indirecta.
Un objetivo de la invención es proponer también
una técnica que permita asegurar una inyección completa del
carburante en el interior de la cámara de combustión de un cilindro
de un motor térmico.
Para alcanzar dicho objetivo, el dispositivo
según la invención comprende unos medios de mando que permiten,
para cada tiempo de compresión, y después del cierre del orificio
de admisión de aire, mandar:
- \bullet
- el inyector de carburante para inyectar carburante en el interior de la cámara de combustión y a través del circuito de inyección, de manera que deje subsistir entre el final de la inyección del carburante y el punto de encendido, un intervalo de tiempo determinado,
- \bullet
- el inyector del gas de barrido para asegurar por lo menos durante el intervalo de tiempo, la inyección de un gas de barrido través del circuito de inyección para expulsar el carburante y llevarlo a la cámara de combustión, en vista a su combustión en dicha cámara.
El dispositivo de inyección directa según la
invención está adaptado para, por una parte, asegurar una
combustión completa del carburante en el interior de la cámara de
combustión y, por otra parte, inyectar un carburante diferente del
inicialmente previsto no aportando al mismo tiempo modificaciones
importantes a dicho motor.
Otras diversas características resaltarán de la
descripción dada a continuación con referencia a los planos anexos
que muestran, a título de ejemplos no limitativos, unas formas de
realización y de utilización del objeto de la invención.
La fig. 1 es una vista en
sección-alzado esquemática de un primer ejemplo de
realización de un dispositivo de inyección de acuerdo con la
invención.
Las fig. 2 y 3 son unas vistas que ilustran otras
variantes de realización de un dispositivo de control de acuerdo
con la invención.
La fig. 4 es una vista por debajo tomada
sensiblemente según las líneas IV-IV de la fig.
3.
Las fig. 5 y 6 son vistas esquemáticas que
muestran otros ejemplos de realización del dispositivo de
inyección de acuerdo con la invención.
La fig. 1 ilustra un ejemplo de realización de un
dispositivo 1 de inyección directa de un carburante en el interior
de una cámara de combustión 2 asignada a un cilindro no
representado de un motor de combustión interna y de encendido
mandado o diesel. La cámara de combustión 2, que está representada
sólo parcialmente puesto que no forma parte del objeto de la
invención, está equipada clásicamente por con por lo menos un
orificio de admisión de aire. En el caso de un motor 4 de tiempos,
este orificio de admisión de aire constituye una válvula de
admisión que está asociada a una válvula de escape, no representada.
La cámara de combustión 2 está cerrada clásicamente por medio de
una culata 3. De manera clásica, la culata 3 presenta, para cada
cilindro, una cavidad de acceso 4 que comunica con la cámara de
combustión 2.
De acuerdo con la invención, el dispositivo 1
comprende por lo menos un inyector mandado I_{1} para un
carburante y un inyector mandado I_{2} para un gas de barrido. En
el ejemplo de realización preferido descrito a continuación, el
carburante utilizado es gas natural, mientras que el gas de barrido
es aire o eventualmente unos gases de escape. Preferentemente, los
inyectores I_{1}, I_{2} son inyectores electromagnéticos
clásicamente comercializados y utilizados en inyección indirecta.
Los inyectores mandados I_{1} e I_{2} están montados en el
exterior de la cámara de combustión 2 sobre un portainyector 5. El
dispositivo 1 comprende un bloque inyector - porta bujía 6 provisto
de un circuito de inyección 7 adaptado para asegurar la traída de
por lo menos el carburante al interior de la cámara de combustión 2.
El circuito de inyección 7, comunica, por un lado, con las salidas
s_{1}, s_{2} de los inyectores I_{1}, I_{2} y, por otro
lado, con la cámara de combustión 2. El bloque inyector -porta bujía
6 comprende también una bujía de encendido 8.
Según una característica ventajosa de
realización, el bloque inyector-porta bujía 6 está
realizado para ser montado sobre la culata 3 del motor sin aportar
a la misma modificaciones sustanciales. Así, el bloque
inyector-porta bujía 6 comprende un soporte
adaptador 9 destinado a ser montado sobre la culata 3 en el interior
de la cavidad 4. Según un ejemplo ventajoso de realización, el
soporte adaptador 9 presenta una forma general tubular y presenta
exteriormente y, por ejemplo en su extremo inferior, una parte
fileteada de montaje 9a destinada a cooperar con un roscado
complementario 10 realizado en la cavidad 4 de la culata. Según una
forma preferida de realización, la parte fileteada 9a coopera con el
roscado 10 correspondiente al roscado para el atornillado de una
bujía de encendido clásica. Debe comprenderse que el soporte
adaptador 9 está montado en lugar y posición de una bujía de
encendido clásica. En el caso del montaje del sistema de inyección 1
según la invención sobre un motor del tipo diesel, el soporte
adaptador 9 está montado en el lugar del inyector. En este último
ejemplo de realización, no se debe excluir que la cavidad 4 que
recibe dicho inyector está dispuesta para recibir el soporte
adaptador 9 de acuerdo con la invención.
El soporte adaptador 9 presenta un paso central
11 que atraviesa de parte a parte dicho soporte y que permite un
montaje de la bujía de encendido 8. Según una característica
preferida de realización ilustrada más particularmente en las figs.
1 a 3, el paso central 11 presenta, por ejemplo en su extremo
superior, un roscado 13 destinado a cooperar con un fileteado
realizado en la bujía de encendido 8. La bujía de encendido 8
presenta, con respecto a una bujía clásica, unas dimensiones
diametrales reducidas para permitir su montaje en el interior del
soporte adaptador 9 que, en un ejemplo preferido de realización,
toma el lugar de una bujía de encendido clásica. La bujía de
encendido 8 presenta así un cuerpo de aislamiento eléctrico 14 en
el extremo del cual sobresale el electrodo central 15 que se
extiende en la cámara de combustión 2. Según una forma preferida de
realización, pero no limitativa, el soporte adaptador 9 está
dispuesto para delimitar un electrodo de masa 17 que se extiende
clásicamente en relación de proximidad con respecto al electrodo
central 15. Dicha bujía de encendido 8 presenta, de forma clásica,
en la parte opuesta del cuerpo aislante 14, un terminal 18 de
conexión eléctrica y una tuerca de apriete 19 que permite asegurar
el montaje de la bujía de encendido 8 sobre el soporte adaptador
9.
El soporte adaptador 9 presenta exteriormente un
escalonado 21 que corona la parte fileteada 9a de manera que quede
apoyado, por medio de una junta de estanqueidad 22, con el fondo 23
de un mandrilado realizado en la cavidad de montaje 4. El roscado
del soporte adaptador 9 sobre la culata 3 permite así asegurar el
montaje de la bujía de encendido 8 y la estanqueidad para la cámara
de combustión 2.
El soporte adaptador 9 está dispuesto para
delimitar, por lo menos parcialmente, el circuito de inyección 7
para el carburante. En el ejemplo de realización ilustrado en la
fig. 1, circuito de inyección 7, comprende un circuito interno 27
practicado en el soporte adaptador 9 y que comunica, por un lado,
con la cámara de combustión 2 y, por el otro lado, con una
conducción 28 que se extiende exteriormente a partir del soporte
adaptador 9. Esta conducción 28, que está montada de cualquier
manera apropiada sobre el portainyector 5 y el soporte adaptador 9,
comunica con las salidas s_{1}, s_{2} de los inyectores
I_{1}, I_{2}. Esta conducción 28, constituida por un tubo de
alta presión, forma con el circuito interno 27, el circuito de
inyección 7 del carburante. Debe observarse que en un ejemplo de
realización ilustrado más particularmente en la fig. 2, la
conducción 28 está montada sobre un tapón de estanqueidad 29
interpuesto entre el soporte adaptador 9 y la tuerca de apriete 19
de la bujía de encendido 8. Así, el montaje de la bujía 8 sobre el
soporte adaptador 9 permite asegurar la estanqueidad entre la
conducción 28 y el circuito interno 27 dispuesto en el soporte
adaptador 9.
En el ejemplo de realización ilustrado en la fig.
1, el circuito interno 27 practicado en el soporte adaptador 9 está
constituido por una cámara anular delimitada entre el paso central
11 y el cuerpo aislante 14 de la bujía 8. Esta cámara anular 27 que
desemboca en la cámara de combustión 2 alrededor de la bujía de
encendido 8, comunica con un mandrilado anular 31 realizado en el
interior del soporte adaptador 9 para constituir una cámara de
distribución conectada a la conducción 28.
En el ejemplo ilustrado más particularmente en
las figs. 3 y 4, el circuito interno 27 del circuito de inyección 7
está constituido por una serie de canales 32 practicados en el
soporte adaptador 9 según un mismo radio y paralelamente unos a los
otros. Estos canales 32 comunican, por un lado, con la cámara de
combustión 2 y, por el otro lado, con el mandrilado anular 31
conectado a la conducción 28. Los canales 32 desembocan así en la
cara transversal del soporte adaptador 9 que se extiende en el
interior de la cámara de combustión y se encuentran repartidos
alrededor del electrodo central de la bujía 8 permitiendo una buena
dispersión del carburante con el aire contenido en la cámara de
combustión 2.
La fig. 5 ilustra de forma esquemática otro
ejemplo de realización del circuito interno 27 del circuito de
inyección. Según este ejemplo, el circuito interno 27 está
constituido por un conducto tubular 34 que desemboca, por un lado,
en la cámara de combustión 2 y que comunica, por el otro lado, con
la conducción 28 conectada a las salidas de los inyectores I_{1},
I_{2}. Este conducto tubular 34 está conectado a una alimentación
eléctrica por cualesquiera medios apropiados para constituir el
electrodo central 15 de la bujía 8. Por ejemplo, este conducto o
electrodo tubular 34 está rodeado por el cuerpo de aislamiento
eléctrico 14 cuya parte que se extiende en la parte opuesta a la
cámara de combustión 2, sirve de montaje para un terminal de
conexión 35 de un cable de alimentación eléctrica 36, que asegura la
conexión eléctrica con el conducto tubular 34. Desde luego, la
conducción 28 está realizada en un material aislante
eléctricamente. El cuerpo de aislamiento eléctrico 14 está montado
en el interior del soporte adaptador 9 que delimita el electrodo
de masa 17.
Según otra característica de la invención, el
dispositivo 1 según la invención comprende también unos medios de
mando no representados pero conocidos, que permiten mandar el
funcionamiento de los inyectores I_{1} e I_{2}, con el fin de
realizar un procedimiento de control de inyección del carburante
de acuerdo con la invención.
Estos medios de mando permiten, para cada tiempo
de compresión, y después del cierre de un orificio de admisión de
aire del cilindro, mandar:
- -
- el inyector de carburante I_{1} para inyectar en el interior de la cámara de combustión 2, y a través del circuito de inyección 7, carburante de manera que deje subsistir entre el final de la inyección del carburante y el punto de encendido, un intervalo de tiempo determinado,
- -
- el inyector I_{2} del gas de barrido para asegurar, por lo menos durante el intervalo de tiempo, la inyección del gas de barrido a través del circuito de inyección 7 para expulsar el carburante y llevarlo a la cámara de combustión 2, en vista a su combustión en dicha cámara.
Así, para cada tiempo de compresión, se procede,
después del cierre del orificio de admisión del cilindro asociado,
al mando del inyector de carburante I_{1}, de manera que inyecte
el carburante, según una duración de inyección determinada, función
clásicamente de la carga deseada y de los diferentes parámetros
habituales de gestión de la combustión. Dicha inyección de
carburante termina algunas decenas de grados antes del punto de
encendido de manera que deje subsistir, entre el final de la
inyección de carburante y el punto de encendido, un intervalo de
tiempo determinado durante el cual el inyector de gas de barrido
I_{2} suministra una cantidad suficiente de gas de barrido para
expulsar el carburante y llevarlo a la cámara de combustión 2, en
vista a su combustión cuando tiene lugar el encendido. Se procede
así a una especie de barrido del circuito de inyección 7 que
permite eliminar cualquier traza de carburante y, en particular, de
metano contenido en el circuito y que llegaría tardíamente a la
cámara para quemar sino hubiera la producción de un chorro de gas de
barrido.
De acuerdo con la descripción que precede, el
objeto de la invención permite asegurar una combustión completa del
carburante suministrado por el inyector, enviando, antes del
encendido, un chorro de gas de barrido al circuito de inyección. Por
otra parte, el dispositivo de inyección 1 según la invención está
ideado para ser montado, sin modificación de la culata, en lugar y
posición de la bujía de encendido en un motor de gasolina o en un
motor diesel en lugar y posición del inyector, asegurando al mismo
tiempo una combustión completa del carburante inyectado,
susceptible de encontrarse en el circuito de inyección. Además, un
dispositivo de inyección 1 de este tipo utiliza unos inyectores
clásicos y una bujía de encendido específica pero de concepción
próxima a la conocida. A este respecto, puede ser ventajoso
utilizar una bujía de encendido de 10 mm utilizada en competición
con respecto a una realización específica de la bujía de
encendido. Así, tal como aparece más precisamente en la fig. 6 la
adaptación del dispositivo de inyección 1 de acuerdo con la
invención es relativamente simple, en la medida en que es
suficiente realizar un soporte adaptador 9 destinado a cooperar con
el roscado 10 realizado clásicamente en la culata 3. Dicho soporte
adaptador 9 soporta la bujía 8 y presenta un circuito interno 27
conectado a la conducción 28.
El dispositivo de inyección 1 permite cambiar
relativamente fácilmente el tipo de carburante utilizado por un
motor, por ejemplo, por gas natural. Sin embargo, para aumentar la
polivalencia de dicho sistema, puede estar previsto montar sobre el
portainyector 5, un inyector suplementario adaptado para
suministrar, por ejemplo, gasolina o gas de petróleo licuado. Según
esta variante, la inyección de gas de barrido, tal como el aire, se
efectúa también durante la inyección de carburante para realizar
una premezcla antes de la introducción en la cámara de combustión
2. Desde luego, la inyección de gas de barrido es proseguida
después del final de la inyección de carburante para expulsar dicho
carburante del circuito de inyección, como se ha explicado
anteriormente. Según este ejemplo de realización, el circuito
interno de inyección 27 está de acuerdo con el descrito en las
figuras 3 y 4 que utiliza unos canales concéntricos 32, de manera
que la mezcla carburada no se encuentre en contacto con el cuerpo
aislante 14 de la bujía de encendido.
La invención no está limitada a los ejemplos
descritos y representados, puesto que diversas modificaciones
pueden ser aportadas a los mismos sin salir de su marco.
Claims (17)
1. Dispositivo para controlar la inyección de un
carburante en el interior de una cámara de combustión (2) de un
cilindro de un motor de combustión interna de encendido mandado o
diesel, estando la cámara de combustión (2) equipada con por lo
menos una bujía de encendido (8), caracterizado porque
comprende:
- -
- un soporte adaptador (9) destinado a ser montado sobre la culata (3) del motor, estando el soporte adaptador dispuesto para delimitar, por una parte, por lo menos parcialmente un circuito de inyección (7) para el carburante y, por otra parte, un paso central (11) para el montaje de la bujía de encendido (8),
- -
- y por lo menos un inyector mandado (I_{1}) para el carburante y un inyector mandado (I_{2}) para un gas de barrido, estando los inyectores mandados montados en el exterior de la cámara de combustión, de manera que sus salidas (s_{1}, s_{2}) se encuentren conectadas con la entrada del circuito de inyección (7).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el soporte adaptador (9) comprende una
parte fileteada de montaje (9a) destinada a cooperar con un roscado
(10) practicado en la culata (3) y correspondiente al roscado para
el atornillado de una bujía de encendido clásica o a un roscado
realizado en el paso de montaje de un inyector para diesel.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque el soporte adaptador (9) presenta una
parte fileteada (9a) coronada por un escalonado (21) destinado a
apoyarse por medio de una junta de estanqueidad (22), con el fondo
(23) de una cavidad de montaje practicada en la culata.
4. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el soporte adaptador (9) presenta un
paso central (11), en parte roscado (13), para permitir el montaje
por roscado, de la bujía de encendido (8).
5. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el soporte adaptador (9) presenta, en
su parte que desemboca en la cámara de combustión, el electrodo de
masa (17) de la bujía de encendido (8).
6. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el circuito de inyección (7) comprende
un circuito interno (27) practicado en el soporte adaptador (9) y
que comunica, por un lado, con la cámara de combustión (2) y, por el
otro lado, con una conducción (28) conectada a las salidas
(s_{1}, s_{2}) de los inyectores.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque el circuito interno (27) del circuito
de inyección (7) está constituido por una cámara anular, delimitada
entre el paso central (11) y la bujía (8), y que comunica con la
conducción (28).
8. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque el circuito interno (27) del circuito
de inyección (7) está constituido por una serie de canales (32)
practicados en el soporte adaptador (9) y que comunican, por un
lado, con la cámara de combustión (2) y, por el otro lado, con una
cámara de repartición (31) que comunica con la conducción (28).
9. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque el circuito interno (27) del circuito
de inyección (7) está constituido por un conducto tubular que
desemboca en la cámara de combustión (2) y que comunica con la
conducción (28) conectado a las salidas de los inyectores, estando
dicho conducto tubular conectado eléctricamente para constituir el
electrodo central de la bujía de encendido (8).
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones
6 a 9, caracterizado porque la conducción (28) presenta una
extremo montado sobre un portainyector (5) y que comunica con las
salidas (s_{1}, s_{2}) de los inyectores y un extremo opuesto
montado sobre un tapón de estanqueidad (29) interpuesto entre el
soporte adaptador (9) y la bujía de encendido (8).
11. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque el portainyector (5) está equipado con
un inyector mandado (I_{1}) para el carburante del tipo gas
natural y/o un inyector mandado para la gasolina o gas de petróleo
licuado.
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 11, caracterizado porque comprende unos medios de mando
que permiten, para cada tiempo de compresión, y después del cierre
de un orificio de admisión de aire, mandar:
- -
- el inyector de carburante para inyectar carburante en el interior de la cámara de combustión (2), y a través del circuito de inyección, de manera que deje subsistir entre el final de la inyección del carburante y el punto de encendido, un intervalo de tiempo determinado,
- -
- el inyector del gas de barrido para asegurar, por lo menos durante el intervalo de tiempo, la inyección de un gas de barrido a través del circuito de inyección (7) para expulsar el carburante y llevarlo a la cámara de combustión (2), en vista a su combustión en dicha cámara.
13. Dispositivo según la reivindicación 12,
caracterizado porque los medios de mando permiten mandar la
inyección del gas de barrido durante la inyección del carburante
para realizar una premezcla antes de la introducción en la cámara de
combustión (2).
14. Dispositivo según la reivindicación 12,
caracterizado porque el inyector de carburante (I_{1})
inyecta, como carburante, gas natural.
15. Dispositivo según la reivindicación 12,
caracterizado porque el inyector de carburante (I_{1})
inyecta, como carburante, gasolina o gas de petróleo licuado.
16. Dispositivo según la reivindicación 12,
caracterizado porque el inyector de un gas de barrido
inyecta, como gas de barrido, aire o unos gases de escape.
17. Culata de motor térmico, caracterizada
porque está equipada con un dispositivo de control de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 16.
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