ES2272404T3 - Inyector de combustible y metodo de produccion de un inyector de combustible. - Google Patents
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Abstract
Un método de producción de inyectores de combustible para motores de combustión interna, en el que cada inyector (1) comprende un cuerpo de inyector (2) que tiene un asiento (5); un cuerpo de válvula (17) alojado dentro de dicho asiento (5) para formar una cámara anular (29), para recibir combustible a alta presión, y un intersticio (M) definido entre dicho cuerpo de la válvula (17) y dicho cuerpo de inyector (2) y que se comunica con dicha cámara anular (29); y una junta de obturación (32) para sellar dicho intersticio (M); estando caracterizado el método porque se determina una dimensión (h) de dicha junta de obturación (32) como una función de una vida de trabajo útil (LF) predeterminada deseada de dicho inyector y de acuerdo con la ecuación en la que: K es un coeficiente de corrección de las unidades de medición: h es la altura de dicha junta de obturación (32); d es la anchura de dicha junta de obturación (32); P es la presión máxima de funcionamiento en dicha cámara anular (29); A esla sección de la junta de obturación; T es la temperatura máxima de funcionamiento en dicha cámara anular (29); M es el tamaño del intersticio anular (M).
Description
Inyector de combustible y método de producción
de un inyector de combustible.
La presente invención se refiere a un método de
producción de un inyector de combustible para un motor de combustión
interna.
Un inyector de combustible de un motor de
combustión interna conocido comprende un cuerpo de inyector tubular
que se extiende a lo largo de un eje dado; y una válvula alojada en
un asiento en un cuerpo de inyector y que comprende un cuerpo de
válvula tubular fijado dentro del asiento del cuerpo del inyector y
coaxial con el cuerpo del inyector. El inyector tiene una cámara
anular definida por el cuerpo del inyector y por el cuerpo de la
válvula, que tienen salientes anulares respectivos separados por una
distancia dada igual a la altura de la cámara anular.
Para formar el inyector, el cuerpo de la válvula
está fijado al cuerpo del inyector en una posición dada a lo largo
del eje por medio de otros salientes formados sobre la válvula y el
cuerpo del inyector y que descasan unos contra los otros, y por
medio de una tuerca anular que se acopla con una porción roscada del
cuerpo del inyector y que empuja el cuerpo de la válvula axialmente
contra el cuerpo del inyector para mantener los otros salientes en
contacto entre sí. Cuando están conectados, el cuerpo del inyector y
el cuerpo de la válvula forman, además de la cámara anular, un
intersticio que se comunica con la cámara anular y desde el que se
puede escapar combustible a alta presión. Para protegerse contra
esto, el inyector comprende una junta de obturación que está
alojada dentro de la cámara anular, en dicho intersticio, para
prevenir que el combustible a alta presión alimentado dentro de la
cámara anular se escape entre el cuerpo del inyector y el cuerpo de
la válvula.
Dicha solución se describe, por ejemplo, en el
documento EP-A-0 483 770, en el que
la junta de obturación puede estar fabricada de caucho, se puede
montar entre las superficies cilíndricas del cuerpo de la válvula y
del cuerpo del inyector, y es presionada por el combustible sobre un
saliente del cuerpo de la válvula.
La Firma solicitante ha encontrado que la vida
de trabajo útil de los inyectores varía en gran medida de un
inyector a otro, y a veces difiere en una medida considerable de la
vida de trabajo útil del motor, en el que están montados.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un método de producción de inyectores con una vida de
trabajo útil lo más próxima posible a la del motor de combustión
interna en el que están instalados.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un método de producción de inyectores de combustible
para motores de combustión interna, como se define en la
reivindicación 1.
Una forma de realización no limitativa de la
presente invención se describirá a modo de ejemplo con referencia a
los dibujos que se acompañan, en los que:
La figura 1 muestra una sección, con partes
eliminadas para mayor claridad, de un inyector producido utilizando
el método de acuerdo con la presente invención.
La figura 2 muestra una sección a escala mayor
de un detalle en la figura 1.
El número 1 en la figura 1 indica, en conjunto,
un inyector de combustible para un motor de combustión interna E
como se muestra de forma esquemática por la línea de trazos en la
figura 1.
El inyector 1 comprende un cuerpo de inyector
tubular 2, que se extiende a lo largo de un eje 3; una válvula 4
que está alojada dentro de un asiento 5 en el cuerpo del inyector 2;
un adaptador 6 para conectar el inyector 1 a un conducto de
alimentación 7 que alimenta combustible a una presión superior a mil
bares; y un vástago 8 que está alojado en parte en el interior de un
asiento 9 en una válvula 4 y que se puede mover en una dirección D1
en paralelo al eje 3.
En lo que sigue, tanto el eje del cuerpo del
inyector 2 como el eje del inyector 1, que son coincidentes, se
refieren como eje 3.
El cuerpo del inyector 2 comprende una pared
lateral 10 substancialmente cilíndrica, en la que está formado el
asiento 5, que se define, en paralelo al eje 3, por tres caras
cilíndricas 11, 12, 13 que tienen diámetros respectivos que se
incrementan hacia arriba en la figura 1. La cara 11 está conectada a
la cara 12 por un saliente 14 perpendicular al eje 3; la cara 12
está conectada a la cara 13 por un saliente 15; y en la cara 12, un
taladro 16 se extiende a través de la pared lateral 10 del inyector
2 para conectar el asiento 5 al conducto de suministro 7.
La válvula 4 comprende un cuerpo de válvula 17
que está alojado dentro del asiento 5 y que está fijado al cuerpo
del inyector 2 por una tuerca anular 18 que empuja al cuerpo 17
contra el saliente 15 del cuerpo del inyector 2; y un saliente 19
que es presionado contra el cuerpo de la válvula 17 por un miembro
20 y un muelle no mostrado.
El cuerpo de la válvula 17 comprende una cara
extremas anular 22 perpendicularmente al eje 3 y que define
internamente un asiento 23 en forma de cono truncado para el
registro 19; y tres caras cilíndricas 24, 25, 26 que se extienden
alrededor del eje 3 y que tienen diámetros respectivos que se
incrementan hacia arriba en la figura 1. La cara 24 está conectada
a la cara 25 por un saliente 27 perpendicularmente al eje 3; la
cara 25 está conectada a la cara 26 por un saliente 28; y una vez
que el cuerpo de la válvula 17 está montado dentro del asiento 5 en
el cuerpo del inyector 2, el saliente 28 descansa sobre el saliente
15, y el cuerpo de la válvula 17 se mantiene en esta posición por
medio de la tuerca anular 18.
El saliente 27 se mantiene a una distancia dada
distinta de cero con respecto al saliente 14, con el fin de formar
una cámara anular 29 definida por los salientes 14 y 27 y por
porciones enfrentadas de las caras 12 y 24.
El cuerpo de la válvula 17 tiene un taladro 30 y
una tobera para conectar la cámara anular 29 al asiento 9; y un
taladro 31 y una tobera para conectar el asiento 9 al asiento 23 que
aloja el registro 19.
El inyector 1 comprende también un asiento 32
que se extiende entre la cara 12 y la cara 24 y adyacente al
saliente 14 para prevenir la fuga de combustible desde la cámara
anular 29 entre la cara 11 del cuerpo del inyector 2 y la cara 24
del cuerpo de la válvula 17.
Con referencia a la figura 2, la cara 24 del
cuerpo de la válvula 17 y la cara 11 del cuerpo del inyector 2
están separadas por un intersticio anular M, que depende de la
precisión de las máquinas utilizadas para producir las partes
componentes del inyector 1, y que en el peor de los casos se define
por una holgura radial de 0,02 mm.
Las investigaciones realizadas por la Firma
solicitante han mostrado que la vida de trabajo del inyector 1 no
depende de la extensión a la que la junta 32 es introducida en el
intersticio M. Es decir, que la junta 32 se deforma permanentemente
y rellena el intersticio M entre las caras 11 y 24, como se muestra
en las figuras 1 y 2, de manera que el material es introducido en
la cara 24, resultando de esta manera un desgaste rápido de la junta
de obturación 32.
La junta 32 está fabricada de PTFE, es decir, de
teflón enriquecido con partículas de bronce, o de un material
conocido en el comercio como TURCON®.
Las investigaciones realizadas por la Firma
solicitante han mostrado que la vida útil LF del inyector 1 depende
de la vida útil de la junta de obturación 32 de acuerdo con la
siguiente ecuación:
LF = K \cdot
\frac{A \cdot \left(\frac{h}{d}\right)^{2}}{P \cdot T \cdot
M}
en la
que:
K es un coeficiente de corrección de las
unidades de medición:
h es la altura de la junta de obturación 32
medida en paralelo al eje 3;
d es la anchura de la junta de obturación 32,
que corresponde substancialmente a la diferencia entre los diámetros
de las caras cilíndricas 12 y 24;
A es la sección de la junta de obturación,
substancialmente igual a h x d;
P es la presión máxima de funcionamiento en la
cámara 29;
T es la temperatura máxima de funcionamiento en
la cámara 29;
M es el tamaño del intersticio anular M.
En otras palabras, la vida útil LF del inyector
1 depende de la vida útil de la junta de obturación 32, y en
particular de la deformación permanente a la que la junta de
obturación 32 está sometida.
Los inyectores utilizados actualmente tienen una
presión máxima de funcionamiento P de 1500 bares, y una temperatura
máxima de funcionamiento T de 180ºC.
Las otras cantidades, de las que depende la vida
útil LF del inyector 1, son cantidades dimensionales del cuerpo de
la válvula 17, del cuerpo del inyector 2, y de la junta de
obturación 32, cuyo lado depende del tamaño de la cámara anular 29.
Más específicamente, como se verá claramente a partir de la
ecuación, para extender la vida de trabajo del inyector, es
preferible una cámara estrecha y altas 29 para incrementar la
relación h/d. El tamaño de la cámara anular 29, sin embargo, depende
de otros parámetros de diseño, tales como la anchura d de la cámara
anular 29, que corresponde a la anchura d de la junta de obturación
32. Las investigaciones realizadas por la Firma solicitante han
mostrado que una relación h/d de 1 a 2 proporciona valores buenos
de la vida útil LF y permite el dimensionado adecuado de la cámara
anular 29 y que relaciones h/d entre 1,5 y 2 son preferibles en
todos los casos.
\newpage
En general, la investigación realizada por la
Firma solicitante, que ha conducido al descubrimiento de la causa
principal de la reducción de la vida útil del inyector 1 y de la
ecuación anterior, proporciona el establecimiento de una vida útil
LF uniforme de los inyectores 1 y, al mismo tiempo, una vida útil LF
que se adapta a la vida útil de los motores de combustión interna
en los que están instalados los inyectores 1.
Puesto que la vida útil LF depende de la vida
útil del motor E, se aplica la siguiente ecuación:
h
=\sqrt[2]{\frac{LF\cdot P\cdot T\cdot M\cdot d^{2}}{K\cdot
A}}.
En el caso de la junta de obturación 32, en la
que A es substancialmente igual a h x d, esto da:
h =
\sqrt[3]{\frac{LF\cdot P\cdot T\cdot M\cdot
d}{K}},
que indica la altura h de la junta
de obturación 32, es decir, que el único parámetro de diseño para
determinar la vida útil LP no está afectado por otras
características del inyector
1.
De acuerdo con el objeto de la presente
invención, la vida útil LF está predeterminada; la presión máxima
de funcionamiento P tiene un valor dado de 1500 bares, lo mismo que
la temperatura máxima de funcionamiento T, que es igual a 180ºC; el
tamaño del intersticio M se define por el tipo de mecanizado para
formar el asiento 5 del cuerpo del inyector 2 y del cuerpo de la
válvula 17; y la anchura de de la cámara anular 29 está determinada
de acuerdo con la función hidráulica requerida de la cámara 29: El
tamaño del intersticio M depende también del diámetro medio del
intersticio M y, por lo tanto, del tamaño del inyector 1.
Claims (5)
1. Un método de producción de inyectores de
combustible para motores de combustión interna, en el que cada
inyector (1) comprende un cuerpo de inyector (2) que tiene un
asiento (5); un cuerpo de válvula (17) alojado dentro de dicho
asiento (5) para formar una cámara anular (29), para recibir
combustible a alta presión, y un intersticio (M) definido entre
dicho cuerpo de la válvula (17) y dicho cuerpo de inyector (2) y que
se comunica con dicha cámara anular (29); y una junta de obturación
(32) para sellar dicho intersticio (M); estando
caracterizado el método porque se determina una dimensión (h)
de dicha junta de obturación (32) como una función de una vida de
trabajo útil (LF) predeterminada deseada de dicho inyector y de
acuerdo con la ecuación
h
=\sqrt[2]{\frac{LF\cdot P\cdot T\cdot M\cdot d^{2}}{K\cdot
A}}.
en la
que:
K es un coeficiente de corrección de las
unidades de medición:
h es la altura de dicha junta de obturación
(32);
d es la anchura de dicha junta de obturación
(32);
P es la presión máxima de funcionamiento en
dicha cámara anular (29);
A es la sección de la junta de obturación;
T es la temperatura máxima de funcionamiento en
dicha cámara anular (29);
M es el tamaño del intersticio anular (M).
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha junta de obturación (32) es anular
y tiene una altura (h) y una anchura (d); siendo dicha anchura igual
a la anchura de dicha cámara anular (29); donde dicha altura (h)
define dicha dimensión.
3. Un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha junta
de obturación (32) está fabricada de Teflón enriquecido con
partículas de bronce.
4. Un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque dicha junta de
obturación está fabricada de TURCON®.
5. Un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque que
predetermina la vida de trabajo (LF) del inyector (1) igual a la
vida de trabajo del motor de combustión interna (E) en el que está
instalado dicho inyector (1).
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