ES2243786T3 - Dispositivo de inyeccion de combustible para un motor de combustion interna. - Google Patents
Dispositivo de inyeccion de combustible para un motor de combustion interna.Info
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Abstract
Dispositivo de inyección de combustible para un motor de combustión interna con una bomba de alta presión de combustible (10) y una válvula de inyección de combustible (12) unida a la misma para cada cilindro del motor de combustión interna, en donde la bomba de alta presión de combustible (10) presenta un émbolo de bomba (18) accionado mediante el motor de combustión interna en un movimiento elevador, que limita una cámara de trabajo de bomba (22) a la que se alimenta combustible desde un depósito de reserva de combustible (24), en donde la válvula de inyección de combustible (12) presenta una cámara de presión (40) unida a la cámara de trabajo de bomba (22) y un elemento de válvula de inyección (28), a través del cual se controla al menos una abertura de inyección (32) y que puede moverse, impulsada por la presión imperante en la cámara de presión (40), contra una fuerza de cierre en una dirección de apertura (29) para liberar la al menos una abertura de inyección (32), con una primera válvula de control (68), mediante la cual se controla una unión (66) de la cámara de trabajo de bomba (22) con una cámara de descarga (24) y con una segunda válvula de control (70), mediante la cual se controla una unión (64) de una cámara de presión de control (52, 54; 152, 154) con una cámara de descarga (24), en donde la cámara de presión de control (52, 54; 152, 154) se limita mediante un émbolo de control (50; 150) que, impulsado por la presión imperante en la cámara de presión de control (52, 54; 152, 154), actúa en una dirección de cierre sobre el elemento de válvula de inyección (28) y puede moverse junto con el elemento de válvula de inyección (28), en donde la cámara de presión de control (52, 54; 152, 154) presenta una unión (62) con la cámara de trabajo de bomba.
Description
Dispositivo de inyección de combustible para un
motor de combustión interna.
La invención se basa en un dispositivo de
inyección de combustible para un motor de combustión interna según
el género de la reivindicación 1.
Un dispositivo de inyección de combustible de
este tipo se conoce del documento EP 0 987 431 A2. Este dispositivo
de inyección de combustible presenta una bomba de alta presión de
combustible y una válvula de inyección de combustible unida a la
misma para cada cilindro del motor de combustión interna. La bomba
de alta presión de combustible presenta un émbolo de bomba accionado
mediante el motor de combustión interna en un movimiento elevador,
que limita una cámara de trabajo de bomba. La válvula de inyección
de combustible presenta una cámara de presión unida a la cámara de
trabajo de bomba y un elemento de válvula de inyección, a través del
cual se controla al menos una abertura de inyección y que puede
moverse, mediante la presión imperante en la cámara de presión,
contra una fuerza de cierre en la dirección de apertura para liberar
la al menos una abertura de inyección. Se ha previsto una primera
válvula de control accionada eléctricamente, mediante la cual se
controla una unión de la cámara de trabajo de bomba con una cámara
de descarga. Se ha previsto además una segunda válvula de control
accionada eléctricamente, mediante la cual se controla una unión de
una cámara de presión de control con una cámara de descarga. La
cámara de presión de control se limita mediante un émbolo de
control, en donde el émbolo de control, impulsado por la presión
imperante en la cámara de presión de control, actúa en una dirección
de cierre sobre el elemento de válvula de inyección y puede moverse
junto con el elemento de válvula de inyección. La cámara de presión
de control presenta una unión con la cámara de trabajo de bomba.
Para una inyección de combustible se cierra la primera válvula de
control y se abre la segunda válvula de control, de tal modo que en
la cámara de presión de control no puede crearse una alta presión y
puede abrirse la válvula de inyección de combustible. Sin embargo,
en el caso de la segunda válvula de control cerrada se descarga
combustible desde la cámara de trabajo de bomba a través de la
cámara de presión de control, de tal manera que se reduce la
cantidad de combustible disponible para la inyección de la cantidad
de combustible alimentada por el émbolo de bomba y, aparte de esto,
se reduce la presión disponible para la inyección. De aquí se deduce
que el grado de eficacia del dispositivo de inyección de combustible
no es óptimo.
El dispositivo de inyección de combustible
conforme a la invención con las particularidades conforme a la
reivindicación 1 tiene frente a esto la ventaja de que, en el caso
de que el elemento de válvula de inyección se encuentre en su
posición abierta, es impulsada una superficie menor del émbolo de
control por la presión imperante en la cámara de presión de control
y, de este modo, actúa una fuerza menor en la dirección de cierre
sobre el elemento de válvula de inyección que en el caso de que el
elemento de válvula de inyección se encuentre en su posición
cerrada, de tal manera que la segunda válvula de control puede
cerrarse durante la inyección de combustible y no se produce una
pérdida de cantidades de combustible y presión de combustible
durante la inyección y, de este modo, se mejora el grado de eficacia
del dispositivo de inyección de combustible.
En las reivindicaciones subordinadas se indican
configuraciones y perfeccionamientos ventajosos del dispositivo de
inyección de combustible conforme a la invención. La configuración
conforme a la reivindicación 2 hace posible, de forma sencilla, la
reducción de la superficie frontal del émbolo de control impulsada
por presión.
Un ejemplo de ejecución de la invención se ha
representado en el dibujo y se explica con más detalle en la
siguiente descripción. La figura 1 muestra un dispositivo de
inyección de combustible para un motor de combustión interna en
representación esquemática, la figura 2 un corte designado en la
figura 1 con II del dispositivo de inyección de combustible en
representación aumentada en el caso de un elemento de válvula de
inyección situado en una posición cerrada, la figura 3 el corte II
en el caso de un elemento de válvula de inyección situado en una
posición abierta, la figura 4 el corte II del dispositivo de
inyección de combustible conforme a una ejecución modificada en el
caso de un elemento de válvula de inyección situado en una posición
cerrada, la figura 5 el corte II conforme a la ejecución modificada
del dispositivo de inyección de combustible en el caso de un
elemento de válvula de inyección situado en una posición abierta y
la figura 6 un recorrido de una presión sobre aberturas de inyección
de una válvula de inyección de combustible del dispositivo de
inyección de combustible.
En las figuras 1 a 5 se ha representado un
dispositivo de inyección de combustible para un motor de combustión
interna de un vehículo de motor. El motor de combustión interna es
preferiblemente un motor de combustión interna con
auto-encendido. El dispositivo de inyección de
combustible está configurado con preferencia como una llamada unidad
de bomba-tobera y presenta, para cada cilindro del
motor de combustible interna, en cada caso una bomba de alta presión
de combustible 10 y una válvula de inyección de combustible 12 unida
a la misma, que forman una unidad constructiva común.
Alternativamente el dispositivo de inyección de combustible puede
estar también configurado como un llamado sistema de
bomba-conducto-tobera, en el que la
bomba de alta presión de combustible y la válvula de inyección de
combustible de cada cilindro están dispuestas separadas una de otra
y están unidas entre sí a través de un conducto. La bomba de alta
presión de combustible 10 presenta un cuerpo de bomba 14 con un
taladro de cilindro 16, en el que se guía de forma estanca un émbolo
de bomba 18 que, al menos indirectamente mediante una leva 20 de un
árbol de levas del motor de combustión interna, es accionado en
contra de la fuerza de un muelle recuperador 19 en un movimiento
elevador. El émbolo de bomba 18 delimita en el taladro de cilindro
16 una cámara de trabajo de bomba 22, en la que se comprime
combustible a alta presión durante la elevación de alimentación del
émbolo de bomba 18. A la cámara de trabajo de bomba 22 se alimenta
combustible desde un depósito de reserva de combustible 24 del
vehículo de motor.
La válvula de inyección de combustible 12
presenta un cuerpo de válvula 26 unido al cuerpo de bomba
14, que puede estar configurado en varias partes y en el que se guía con desplazamiento longitudinal un elemento de válvula de inyección 28 en un taladro 30. El cuerpo de válvula 26 presenta en su región final, vuelta hacia la cámara de combustión del cilindro del motor de combustión interna, al menos una y preferiblemente varias aberturas de inyección 32. El elemento de válvula de inyección 28 presenta, en su región final vuelta hacia la cámara de combustión, una superficie de obturación 34 por ejemplo aproximadamente cónica, que coopera con un asiento de válvula 36 configurado en el cuerpo de válvula 26 en su región final vuelta hacia la cámara de combustión, desde el cual o tras el cual conducen las aberturas de inyección 32. En el cuerpo de válvula 26 se dispone entre el elemento de válvula de inyección 28 y el taladro 30 hacia el asiento de válvula 36 una cámara anular 38, que en su región final alejada del asiento de válvula 36 se transforma, mediante una ampliación radial del taladro 30, en una cámara de presión 40 que circunda el elemento de válvula de inyección 28. El elemento de válvula de inyección 28 presenta a la altura de la cámara de presión 40, mediante una reducción de sección transversal, una espaldilla de presión 42. En el extremo del elemento de válvula de inyección 28 alejado de la cámara de combustión engrana un muelle de cierre 44 pretensado, mediante el cual se presiona el elemento de válvula de inyección 28 con relación al asiento de válvula 36. El muelle de cierre 44 está dispuesto en una cámara de muelle 46 del cuerpo de válvula 26, que se conecta al taladro 30.
14, que puede estar configurado en varias partes y en el que se guía con desplazamiento longitudinal un elemento de válvula de inyección 28 en un taladro 30. El cuerpo de válvula 26 presenta en su región final, vuelta hacia la cámara de combustión del cilindro del motor de combustión interna, al menos una y preferiblemente varias aberturas de inyección 32. El elemento de válvula de inyección 28 presenta, en su región final vuelta hacia la cámara de combustión, una superficie de obturación 34 por ejemplo aproximadamente cónica, que coopera con un asiento de válvula 36 configurado en el cuerpo de válvula 26 en su región final vuelta hacia la cámara de combustión, desde el cual o tras el cual conducen las aberturas de inyección 32. En el cuerpo de válvula 26 se dispone entre el elemento de válvula de inyección 28 y el taladro 30 hacia el asiento de válvula 36 una cámara anular 38, que en su región final alejada del asiento de válvula 36 se transforma, mediante una ampliación radial del taladro 30, en una cámara de presión 40 que circunda el elemento de válvula de inyección 28. El elemento de válvula de inyección 28 presenta a la altura de la cámara de presión 40, mediante una reducción de sección transversal, una espaldilla de presión 42. En el extremo del elemento de válvula de inyección 28 alejado de la cámara de combustión engrana un muelle de cierre 44 pretensado, mediante el cual se presiona el elemento de válvula de inyección 28 con relación al asiento de válvula 36. El muelle de cierre 44 está dispuesto en una cámara de muelle 46 del cuerpo de válvula 26, que se conecta al taladro 30.
A la cámara de muelle 46 se conecta, en su
extremo alejado del taladro 30 en el cuerpo de válvula 26, otro
taladro 48 en el que se guía de forma estanca un émbolo de control
50, que está unido al elemento de válvula de inyección 28. En el
taladro 48 se limita mediante el émbolo de control 50, como pared
móvil, una cámara de presión de control 52. El émbolo de control 50
está unido al elemento de válvula de inyección 28 a través de un
vástago de émbolo 51 menor que éste en diámetro. El émbolo de
control 50 puede estar configurado de forma enteriza con el elemento
de válvula de inyección 28, pero por motivos de montaje está unido
al elemento de válvula de inyección 28 con preferencia como pieza
separada.
Desde la cámara de trabajo de bomba 22 conduce un
canal 60, a través del cuerpo de bomba 14 y el cuerpo de válvula 26,
hasta la cámara de presión de la válvula de inyección de combustible
12. Desde la cámara de trabajo de bomba 22 o desde el canal 60
conduce un canal 62 hasta la cámara de presión de control 52. En la
cámara de presión de control 52 desemboca además un canal 64 que
forma una unión con una cámara de descarga, para la que puede servir
al menos indirectamente el depósito de reserva de combustible 24 u
otra región en la que impere una presión reducida. Desde la cámara
de trabajo de bomba 22 o desde el canal 60 conduce una unión 66
hasta una cámara de descarga 24, que se controla mediante una
primera válvula de control accionable eléctricamente. La válvula de
control 68 puede estar configurada como válvula de 2/2 vías como se
ha representado en la figura 1. La unión 64 de la cámara de presión
de control 52 con la cámara de descarga 24 se controla mediante una
segunda válvula de control 70 controlada eléctricamente, que puede
estar configurada como válvula de 2/2 vías. En la unión 62 de la
cámara de presión de control 52 con la cámara de trabajo de bomba 22
puede estar previsto un punto de estrangulamiento 63, y en la unión
de la cámara de presión de control 52 con la cámara de descarga 24
puede estar previsto un punto de estrangulamiento 71. Las válvulas
de control 68, 70 pueden presentar un actuador electromagnético o un
piezoactuador y se activan mediante un dispositivo de control 72
electrónico.
Si la válvula de inyección de combustible 12 está
cerrada, el elemento de válvula de inyección 28 con su superficie de
obturación 34 anular hace contacto con el asiento de válvula 36. En
este caso sólo la superficie de la espaldilla de presión 42 del
elemento de válvula de inyección 28 es impulsada por la presión
imperante en la cámara de presión 40 en la dirección de apertura 29,
y no actúan fuerzas adicionales en la dirección de apertura 29 sobre
el elemento de válvula de inyección 28. Si se abre la válvula de
inyección de combustible 12, se eleva su elemento de válvula de
inyección 28 con su superficie de obturación 34 desde el asiento de
válvula 36, de tal manera que, como se representa en la figura 1, se
libera una sección transversal de circulación anular 37 entre la
superficie de obturación 34 y el asiento de válvula 36. Si el
elemento de válvula de inyección 28 con su superficie de obturación
34 está elevado desde el asiento de válvula 36, sobre la superficie
frontal del elemento de válvula de inyección 28, es decir la
superficie de obturación 34 anular y la superficie residual del
elemento de válvula de inyección 28 abrazado por la misma, actúa
igualmente una presión que produce una fuerza en la dirección de
apertura 29 sobre el elemento de válvula de inyección 28. Si el
elemento de válvula de inyección 28 con su superficie de obturación
34 sólo está dispuesto a una distancia reducida del asiento de
válvula 36 y, de este modo, sólo está abierto en una elevación
parcial, sólo se libera una sección transversal de circulación 37
reducida a través de la cual se estrangula el combustible que
circula a través de la misma, con lo que se produce una caída de
presión. La superficie frontal del elemento de válvula de inyección
28 es impulsada entonces sólo en la dirección de apertura con la
presión menor, a causa del estrangulamiento, con relación a la
presión imperante en la cámara de presión 40. Cuando el elemento de
válvula de inyección 28 ejecuta su máxima elevación de apertura, su
superficie de obturación 34 está dispuesta a una mayor distancia al
asiento de válvula 36, de tal modo que se libera una sección
transversal de circulación 37 correspondientemente mayor. En la
sección transversal de circulación mayor se produce una menor acción
de estrangulamiento, de tal modo que la superficie frontal del
elemento de válvula de inyección 28 es impulsada de forma
correspondiente con una mayor presión en la dirección de apertura
29. En el caso de que la válvula de inyección de combustible 12 esté
abierta actúa de este modo sobre su elemento de válvula de inyección
28, además de la fuerza ejercida por la presión imperante en la
cámara de presión 40 a través de la espaldilla de presión 42,
también la fuerza ejercida por la presión que actúa sobre la
superficie frontal del elemento de válvula de inyección 28 en la
dirección de apertura 29.
La superficie frontal del émbolo de control 50,
impulsada por la presión imperante en la cámara de presión de
control 52, está dimensionada de tal manera que en el caso de que la
segunda válvula de control 70 esté cerrada, cuando la cámara de
presión de control 52 está separada de la cámara de descarga 24 y
durante la elevación de alimentación del émbolo de bomba 18 en la
cámara de trabajo de bomba 22 y con ello también en la cámara de
presión de control 52 se crea alta presión, además de la fuerza del
muelle de cierre 44 se produce una fuerza que actúa en la dirección
de cierre sobre el elemento de válvula de inyección 28, que es mayor
que la fuerza que actúa sobre el elemento de válvula de inyección 28
en la dirección de apertura 29 cuando el elemento de válvula de
inyección 28 se encuentra en su posición cerrada o, como se ha
explicado anteriormente, sólo está abierta con una elevación parcial
y con su superficie de obturación 34 está elevada desde su asiento
de válvula 36. En este caso permanece cerrada o se cierra la válvula
de inyección de combustible 12.
En las figuras 2 y 3 se ha representado aumentado
un corte II del dispositivo de inyección de combustible, en donde el
elemento de válvula de inyección 28 y el émbolo de control 50 en la
figura 2 se han representado con el elemento de válvula de inyección
situado en su posición cerrada y, en la figura 3, con el elemento de
válvula de inyección 28 situado en su posición abierta con la máxima
elevación. El canal 62 como unión con la cámara de trabajo de bomba
22 y el canal 64 como unión con la cámara de descarga 24 desembocan
en la cámara de presión de control 52, según se mira en la dirección
de su eje longitudinal 49, en cada caso cerca del borde de la cámara
de presión de control 52, por ejemplo opuestos uno con relación al
otro. En la delimitación 53 de la cámara de presión de control 52
opuesta frontalmente al émbolo de control 50 en la dirección de su
eje longitudinal 49 se ha configurado, al menos casi coaxialmente al
émbolo de control 50, una depresión 54 de la que se deriva una unión
55 con una cámara de descarga 24, en la que se ha dispuesto un punto
de estrangulamiento 56. La depresión 54 está configurada con sección
transversal preferentemente circular y sobre su borde se ha formado
un asiento 57 en la transición a la delimitación 53. De la cara
frontal del émbolo de control 50 que delimita la cámara de presión
de control 52 sobresale, coaxialmente a la depresión 54, un
suplemento 58 que se estrecha en la dirección del eje longitudinal
40 del émbolo de control 50 hacia la delimitación 53 y está
configurado cónicamente, por ejemplo al menos aproximadamente. Sobre
el suplemento 58 se ha formado una superficie de obturación 59, que
coopera con el asiento 57. También puede estar previsto
alternativamente que sobre la delimitación 53 de la cámara de
presión de control 52 esté previsto un suplemento que penetra en la
cámara de presión de control 52, en cuyo extremo frontal se ha
formado un asiento, estando configurada sobre la cara frontal del
émbolo de control 50 una superficie de obturación que coopera con el
asiento. Cuando el elemento de válvula de inyección 28 conforme a la
figura 2 se encuentra en su posición cerrada, el émbolo de control
50 está dispuesto en su posición de elevación correspondiente con su
superficie de obturación 59 a cierta distancia del asiento 57.
Cuando la segunda válvula de control 70 está cerrada, impera en la
cámara de presión de control 52 una alta presión como en la cámara
de trabajo de bomba 22, que actúa sobre toda la superficie frontal
del émbolo de control 50 y de forma correspondiente genera una gran
fuerza en la dirección de cierre sobre el elemento de válvula de
inyección 28. Cuando el elemento de válvula de inyección 28 se
encuentra en su posición abierta con elevación máxima,
el
émbolo de control 50 con su suplemento 58 se sumerge parcialmente en la depresión 54 y hace contacto con su superficie de obturación 59 con el asiento 57. La depresión 54 como parte de la cámara de presión de control 52 y la parte, dispuesta en el interior del asiento 57, de la superficie frontal del émbolo de control 50 están entonces separadas de la restante cámara de presión de control 52 y descargadas de presión, con relación a la cámara de descarga 24, a través de la unión 55 con el punto de estrangulamiento 56. La presión imperante en la restante cámara de presión de control 52 actúa después ya solamente sobre una parte anular, que circunda la superficie de obturación 59 y el asiento 57, del émbolo de control 50 de tal manera que, de forma correspondiente, se genera una fuerza menor en la dirección de cierre sobre el elemento de válvula de inyección 28. Si se quiere abrir la válvula de inyección de combustible 12, partiendo de una posición cerrada del elemento de válvula de inyección 28, es necesario abrir la segunda válvula de control 70 para descargar la cámara de presión de control 52, ya que toda la superficie frontal del émbolo de control 50 es impulsada por la presión. Si se quiere cerrar la válvula de inyección de combustible 12, partiendo de una posición del elemento de válvula de inyección 28 abierta con elevación máxima es necesario, en el caso de que la segunda válvula de control 70 esté cerrada, abrir la primera válvula de control 68 de tal manera que la presión, que impera en la cámara de presión 40 y actúa en la dirección de apertura 29 sobre el elemento de válvula de inyección 28, se hace menor que la suma de la fuerza del muelle de cierre 44 y la fuerza en la dirección de cierre, generada mediante la presión imperante en la cámara de presión de control 52.
émbolo de control 50 con su suplemento 58 se sumerge parcialmente en la depresión 54 y hace contacto con su superficie de obturación 59 con el asiento 57. La depresión 54 como parte de la cámara de presión de control 52 y la parte, dispuesta en el interior del asiento 57, de la superficie frontal del émbolo de control 50 están entonces separadas de la restante cámara de presión de control 52 y descargadas de presión, con relación a la cámara de descarga 24, a través de la unión 55 con el punto de estrangulamiento 56. La presión imperante en la restante cámara de presión de control 52 actúa después ya solamente sobre una parte anular, que circunda la superficie de obturación 59 y el asiento 57, del émbolo de control 50 de tal manera que, de forma correspondiente, se genera una fuerza menor en la dirección de cierre sobre el elemento de válvula de inyección 28. Si se quiere abrir la válvula de inyección de combustible 12, partiendo de una posición cerrada del elemento de válvula de inyección 28, es necesario abrir la segunda válvula de control 70 para descargar la cámara de presión de control 52, ya que toda la superficie frontal del émbolo de control 50 es impulsada por la presión. Si se quiere cerrar la válvula de inyección de combustible 12, partiendo de una posición del elemento de válvula de inyección 28 abierta con elevación máxima es necesario, en el caso de que la segunda válvula de control 70 esté cerrada, abrir la primera válvula de control 68 de tal manera que la presión, que impera en la cámara de presión 40 y actúa en la dirección de apertura 29 sobre el elemento de válvula de inyección 28, se hace menor que la suma de la fuerza del muelle de cierre 44 y la fuerza en la dirección de cierre, generada mediante la presión imperante en la cámara de presión de control 52.
En las figuras 4 y 5 se ha representado el corte
II del dispositivo de inyección de combustible conforme a una
ejecución modificada. La cámara de presión de control 152 presenta
con ello un apéndice 154 de menor diámetro, en el que desembocan el
canal 62 como unión con la cámara de trabajo de bomba 22 y el canal
64 como unión con la cámara de descarga 24. El apéndice 154 está
dispuesto al menos casi coaxialmete con relación al émbolo de
control 150. Sobre la transición entre la cámara de presión de
control 152 y el apéndice 154 se ha formado, a causa de la reducción
de diámetro, una delimitación anular 153 de la cámara de presión de
control 152. La delimitación 153 discurre transversalmente, con
preferencia al menos casi perpendicularmente al eje longitudinal 49
del émbolo de control 150, está configurada plana y forma un asiento
plano 157. Sobre el émbolo de control 150 sobresale desde su cara
frontal hacia la delimitación 153 un suplemento anular 158, sobre
cuya cara frontal se ha formado una superficie de obturación 159
anular. Cuando el elemento de válvula de inyección 28 se encuentra
en su posición cerrada y el émbolo de control 150 en la posición
correspondiente conforme a la figura 5, el émbolo de control 150 con
su superficie de obturación 159 está dispuesto a cierta distancia
del asiento 157 sobre la delimitación 153 y toda la superficie
frontal del émbolo de control 150 está impulsada por la presión que
impera en la cámara de presión de control 152. Cuando el elemento de
válvula de inyección 28 se encuentra en su posición abierta y el
émbolo de control 150 en la posición correspondiente conforme a la
figura 5, el émbolo de control 150 hace contacto con su superficie
de obturación 159 con el asiento 157. La parte de la cámara de
presión de control 152 situada por fuera de la superficie de
obturación 159 está después separada del apéndice 154, de tal modo
que la parte 152 de la cámara de presión de control ya no presenta
ninguna unión con la cámara de trabajo de bomba 2. La parte 152 de
la cámara de presión de control está con ello descargada de presión
y unida con una cámara de descarga 24, por ejemplo a través de una
rendija 155 disponible entre el émbolo de control 150 y el taladro
48, la cual forma un punto de estrangulamiento, o bien a través de
una unión separada en la que se ha previsto un punto de
estrangulamiento. Con la presión imperante en el apéndice 154 de la
cámara de presión de control ya sólo está impulsada la parte,
situada en el interior de la superficie de obturación anular 159, de
la superficie frontal del émbolo de control 150.
La configuración del émbolo de control 50 con el
suplemento 58 con la superficie de obturación cónica 59, conforme a
las figuras 2 y 3, también puede usarse en la ejecución conforme a
las figuras 4 y 5 en lugar de del suplemento anular 158 allí
previsto. Igualmente puede usarse la configuración del émbolo de
control 150 con el suplemento anular 158 la superficie de obturación
anular 159 conforme a las figuras 4 y 5, también en la ejecución
conforme a las figuras 2 y 3 en lugar del suplemento 58 allí
previsto. La diferencia esencial entre la ejecución conforme a las
figuras 2 y 3 con relación a la ejecución conforme a las figuras 4 y
5 es que, en la ejecución conforme a las figuras 2 y 3, en el caso
de que el elemento de válvula de inyección 28 se encuentre en su
posición abierta una parte anular, que circunda el asiento 57, de la
superficie frontal del émbolo de control 50 es impulsada por la
presión imperante en la cámara de presión de control 52, mientras
que en la ejecución conforme a las figuras 4 y 5, en el caso de que
el elemento de válvula de inyección 28 esté situado en su posición
abierta, una parte de la superficie frontal del émbolo de control
150 situada en el interior del asiento 157 es impulsada por la
presión imperante en el apéndice 154 de la cámara de presión de
control 52.
A continuación se explica el funcionamiento del
dispositivo de inyección de combustible. En la figura 6 se ha
representado el recorrido de la presión p sobre las aberturas de
inyección 32 de la válvula de inyección de combustible 12, a lo
largo del tiempo, durante un ciclo de inyección. Durante la
elevación de aspiración del émbolo de bomba 18 se alimenta al mismo
combustible desde el depósito de reserva de combustible 24. Durante
la elevación de alimentación del émbolo de bomba 18 comienza la
inyección de combustible con una inyección previa, estando cerrada
la primera válvula de control 68 mediante el dispositivo de control
72, de tal manera que la cámara de trabajo de bomba 22 está separada
de la cámara de descarga 24. Mediante el dispositivo de control 72
se abre además la segunda válvula de control 70, de tal modo que la
cámara de presión de control 52 ó 152 está unida a la cámara de
descarga 24. En este caso no puede crearse ninguna alta presión en
la cámara de presión de control 52 ó 152, ya que ésta está
descargada con relación a la cámara de descarga 24. Desde la cámara
de trabajo de bomba 22 puede fluir sin embargo una cantidad de
combustible reducida a través de los puntos de estrangulamiento 63 y
71 hasta la cámara de descarga 24, de tal modo que en la cámara de
trabajo de bomba 22 no puede crearse toda la alta presión, como la
que se crearía con la segunda válvula de control 70 cerrada. Cuando
la presión en la cámara de trabajo de bomba 22 y con ello en la
cámara de presión 40 de la válvula de inyección de combustible 12 es
tan grande, que la fuerza de presión ejercida por ésta a través de
la espaldilla de presión 42 sobre el elemento de válvula de
inyección 28 es mayor que la suma de la fuerza del muelle de cierre
44 y la fuerza de presión que actúa sobre el émbolo de control 50 ó
150 por la presión residual que actúa en la cámara de presión de
control 52 ó 152, el elemento de válvula de inyección 28 se mueve en
la dirección de apertura 29 y libera la al menos una abertura de
inyección 32. El elemento de válvula de inyección 28 se abre con
ello sólo con una elevación parcial, de tal modo que el émbolo de
control 50 ó 150 con su superficie de obturación 59 ó 159 no llega a
hacer contacto con el asiento 57 ó 157. Sobre la superficie frontal
del elemento de válvula de inyección 28 solamente actúa una presión
relativamente reducida en la dirección de apertura 29 y toda la
superficie frontal del émbolo de control 50 ó 150 es impulsada por
la presión imperante en la cámara de presión de control 52 ó 152.
Para finalizar la inyección previa se cierra mediante el dispositivo
de control la segunda válvula de control 70, de tal modo que la
cámara de presión de control 52 ó 152 está separada de la cámara de
descarga 24. La primera válvula de control 68 permanece en su
posición cerrada. En la cámara de presión de control 52 ó 152 se
crea con ello una alta presión como en la cámara de trabajo de bomba
22, de tal manera que sobre el émbolo de control 50 ó 150 actúa una
gran fuerza de presión en la dirección de cierre. Debido a que como
consecuencia de la elevación parcial del elemento de válvula de
inyección 28 sobre éste actúa sólo una fuerza reducida en la
dirección de apertura 29, que es menor que la suma de la fuerza del
muelle de cierre 44 y la fuerza de presión sobre el émbolo de
control 50 ó 150, se cierra la válvula de inyección de combustible
12. La inyección previa se corresponde con una fase de inyección
designada en la figura con I.
Para una subsiguiente inyección principal, que se
corresponde con una fase de inyección designada en la figura 6 con
II, se abre la segunda válvula de control 70 mediante el dispositivo
de control 72. La válvula de inyección de combustible 12 se abre
después como consecuencia de la fuerza de presión reducida sobre el
émbolo de control 50 ó 150 y el elemento de válvula de inyección 28
se mueve a lo largo de su máxima elevación de apertura hasta que el
émbolo de control 50 ó 150, con su superficie de obturación 59 ó
159, llega a hacer contacto con el asiento 57 ó 157. El asiento 57 ó
157 forma de este modo también un tope para limitar la elevación del
émbolo de control 50 ó 150 y de este modo el movimiento elevador de
apertura del elemento de válvula de inyección 28. Cuando el elemento
de válvula de inyección 28 con su elevación de apertura máxima está
abierto, puede cerrarse la segunda válvula de control 70 mediante el
dispositivo de control 72, de tal manera que la cámara de presión de
control 52 ó 152 está separada de la cámara de descarga 24. Después
de esto, aunque se crea en la cámara de presión de control 52 ó 152
una alta presión como en la cámara de trabajo de bomba 22, la suma
de la fuerza de presión sobre el émbolo de control 50 ó 150 y la
fuerza del muelle de cierre 44 generada en la dirección de cierre,
como consecuencia de la superficie frontal reducida impulsada por
presión del émbolo de presión 50 ó 150, es menor que la fuerza
generada en la dirección de apertura 29 sobre la espaldilla de
presión 42 y la superficie frontal del elemento de válvula de
inyección abierta con elevación máxima, de tal manera que la válvula
de inyección de combustible 12 permanece abierta. Mientras la
segunda válvula de control 70 siga abierta, la inyección de
combustible tiene lugar con una presión menor, ya que fluye una
reducida cantidad de combustible desde la cámara de trabajo de bomba
22 a través de la válvula de control 70 abierta hasta la cámara de
descarga 24. Si se cierra la segunda válvula de control 70 ya no
puede fluir más combustible desde la cámara de trabajo de bomba 22,
de tal modo que la inyección de combustible se produce con una
presión mayor, como se ha representado en la figura 6. El momento en
el que se cierra la segunda válvula de control 70 mediante el
dispositivo de control 72, se varía preferiblemente en dependencia
de parámetros operativos de la máquina de combustión interna, en
especial dependiendo del número de revoluciones. Con ello puede
estar previsto que, en el caso de un número de revoluciones bajo, la
segunda válvula de control 70 se cierre mediante el dispositivo de
control 72 en un momento temprano y, conforme aumenta el número de
revoluciones, la segunda válvula de control 70 se cierre mediante el
dispositivo de control 72 en un momento posterior. Por medio de esto
puede limitarse, en el caso de números de revoluciones elevados, la
presión máxima durante la inyección de combustible.
Para finalizar la inyección principal la primera
válvula de control 68 es llevada por el dispositivo de control 72 a
su posición de conmutación abierta, de tal manera que la cámara de
trabajo de bomba 22 está unida a la cámara de descarga 24 y sobre el
elemento de válvula de inyección 28, en la dirección de apertura 29,
ya sólo actúa una reducida fuerza de presión y la válvula de
inyección de combustible 12 se cierra, obligada por la fuerza del
muelle de cierre 44 y la fuerza generada por la presión residual
imperante en la cámara de presión de control 52 ó 152 que, tras
elevarse el émbolo de control 50 ó 150 con su superficie de
obturación 59 ó 159 desde el asiento 57 ó 157, actúa de nuevo sobre
toda la superficie frontal del émbolo de control 50 ó 150. La
segunda válvula de control 70 puede encontrarse, al finalizar la
inyección principal, en su posición abierta o cerrada.
Claims (10)
1. Dispositivo de inyección de combustible para
un motor de combustión interna con una bomba de alta presión de
combustible (10) y una válvula de inyección de combustible (12)
unida a la misma para cada cilindro del motor de combustión interna,
en donde la bomba de alta presión de combustible (10) presenta un
émbolo de bomba (18) accionado mediante el motor de combustión
interna en un movimiento elevador, que limita una cámara de trabajo
de bomba (22) a la que se alimenta combustible desde un depósito de
reserva de combustible (24), en donde la válvula de inyección de
combustible (12) presenta una cámara de presión (40) unida a la
cámara de trabajo de bomba (22) y un elemento de válvula de
inyección (28), a través del cual se controla al menos una abertura
de inyección (32) y que puede moverse, impulsada por la presión
imperante en la cámara de presión (40), contra una fuerza de cierre
en una dirección de apertura (29) para liberar la al menos una
abertura de inyección (32), con una primera válvula de control (68),
mediante la cual se controla una unión (66) de la cámara de trabajo
de bomba (22) con una cámara de descarga (24) y con una segunda
válvula de control (70), mediante la cual se controla una unión (64)
de una cámara de presión de control (52, 54; 152, 154) con una
cámara de descarga (24), en donde la cámara de presión de control
(52, 54; 152, 154) se limita mediante un émbolo de control (50; 150)
que, impulsado por la presión imperante en la cámara de presión de
control (52, 54; 152, 154), actúa en una dirección de cierre sobre
el elemento de válvula de inyección (28) y puede moverse junto con
el elemento de válvula de inyección (28), en donde la cámara de
presión de control (52, 54; 152, 154) presenta una unión (62) con la
cámara de trabajo de bomba (22), caracterizado porque en una
posición de elevación del émbolo de control (50; 150), en el caso de
que el elemento de válvula de inyección (28) se encuentre en su
posición cerrada, una superficie frontal mayor del émbolo de control
(50; 150) es impulsada por la presión imperante en la cámara de
presión de control (52, 54; 152, 154) que en una posición de
elevación del émbolo de control (50; 150) en la que el elemento de
válvula de inyección (28) se encuentra en su posición abierta con
elevación máxima.
2. Dispositivo de inyección de combustible según
la reivindicación 1, caracterizado porque en la posición de
elevación del émbolo de control (50; 150), en el caso de que el
elemento de válvula de inyección (28) se encuentre en su posición
abierta con elevación máxima, una parte (54; 152) de la cámara de
presión de control se separa de la restante cámara de presión de
control (52; 154), de tal manera que ya sólo la parte de la
superficie frontal del émbolo de control (50; 150) que delimita la
restante cámara de presión de control (52; 154) es impulsada por la
presión.
3. Dispositivo de inyección de combustible según
la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el émbolo de
control (50; 150), en su posición de elevación en el caso de que el
elemento de válvula de inyección (28) se encuentre en su posición
abierta con elevación máxima, llega a hacer contacto con un asiento
(57; 157), con lo que la parte de la cámara de presión de control
(54; 152) se separa de la restante cámara de presión de control (52;
154).
4. Dispositivo de inyección de combustible según
la reivindicación 3, caracterizado porque el émbolo de
control (50; 150) presenta sobre su cara frontal un suplemento (58;
158) con una superficie de obturación (59; 159), con la que el
émbolo de control (50; 150) llega a hace contacto con el asiento
(57; 157) dispuesto sobre una delimitación (53; 153) de la cámara de
presión de control (52; 152) opuesta frontalmente al mismo, y porque
mediante la superficie de obturación (59; 159) del émbolo de control
(50; 150) que hace contacto con el asiento (57; 157) se separa la
parte de la cámara de presión de control (54; 152) de la restante
cámara de presión de control (52; 154).
5. Dispositivo de inyección de combustible según
la reivindicación 4, caracterizado porque las uniones (62,
64) de la cámara de presión de control (52, 54) con la cámara de
trabajo de bomba (22) y la cámara de descarga (24) desembocan en la
cámara de presión de control (52, 54) por fuera del asiento (57), de
tal modo que, en el caso de que el émbolo de control (50) haga
contacto con su superficie de obturación (59) con el asiento (57),
la parte (54) de la cámara de presión de control situada en el
interior de la superficie de obturación (59) está separada de las
uniones (62, 64) y ya sólo una parte anular, que circunda la
superficie de obturación (59), de la superficie frontal del émbolo
de control (50) es impulsada por la presión imperante en la restante
cámara de presión de control (52).
6. Dispositivo de inyección de combustible según
la reivindicación 5, caracterizado porque en el interior del
asiento (57) desde la cámara de presión de control (52, 54) se
deriva otra unión (55) hasta una cámara de descarga (24), en la que
preferiblemente se ha dispuesto un punto de estrangulamiento (56) y
a través de la cual, en el caso de que el émbolo de control (50)
haga contacto con su superficie de obturación (59) con el asiento
(57), la parte (54) de la cámara de presión de control situada en el
interior de la superficie de obturación (59) está descargada de
presión.
7. Dispositivo de inyección de combustible según
la reivindicación 4, caracterizado porque las uniones (62,
64) de la cámara de presión de control (152, 154) con la cámara de
trabajo de bomba (22) y la cámara de descarga (24) desembocan en la
cámara de presión de control (152, 154) en el interior del asiento
(157), de tal modo que, en el caso de que el émbolo de control (150)
haga contacto con su superficie de obturación (159) con el asiento
(157), la parte (152) de la cámara de presión de control que
circunda la superficie de obturación (159) está separada de las
uniones (62, 64) y ya sólo una parte, situada en el interior de la
superficie de obturación (159), de la superficie frontal del émbolo
de control (150) es impulsada por la presión imperante en la
restante cámara de presión de control (154).
8. Dispositivo de inyección de combustible según
la reivindicación 7, caracterizado porque la restante cámara
de presión de control (152) presenta una unión con una cámara de
descarga (24), en la que con preferencia se ha dispuesto un punto de
estrangulamiento.
9. Dispositivo de inyección de combustible según
una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque en la
delimitación (53) de la cámara de presión de control (52) se ha
configurado una depresión (54) como parte de la cámara de presión de
control, en la que se sumerge el suplemento (58) del émbolo de
control (50) y sobre cuyo borde está formado el asiento (57).
10. Dispositivo de inyección de combustible según
una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque el
asiento (157) está configurado como asiento plano (157) sobre la
delimitación (153) de la cámara de presión de control (152),
dispuesta transversalmente al eje longitudinal (49) del émbolo de
control (150).
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