ES2287412T3 - Inyector electromagnetico de combustible con un miembro tubular monolitico para un motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Un inyector de campo magnético (1) para un motor de combustión interna; comprendiendo el inyector (1) un cuerpo principal (4) que tiene una cavidad cilíndrica central (5) adaptada para actuar como un conducto para el combustible, una válvula (6) que está dispuesta para cerrar un extremo de la cavidad cilíndrica central (5) con el fin de regular el flujo de combustible y que está provista con un registro móvil (9), y un actuador electromagnético (13) que está provisto con una bobina (15) dispuesta coaxialmente alrededor de la cavidad cilíndrica central (5), una armadura fija (17) de material ferromagnético, y una armadura móvil (18) de material ferromagnético conectada mecánicamente al registro (9) y adaptada para ser atraída magnéticamente por la armadura fija (17) contra la acción de un muelle (19); un inyector (1) que comprende, además, un miembro tubular monolítico (24), que está fabricado de material ferromagnético, está dispuesto coaxialmente dentro de la cavidad cilíndrica central (5)del cuerpo principal (4) y aloja la armadura fija (17) y la armadura móvil (18) del actuador electromagnético (13); la armadura fija (17) y la armadura móvil (18) están fabricadas de un primer material ferromagnético, caracterizado porque el miembro tubular (24) está fabricado de un segundo material ferromagnético que tiene una permeabilidad magnética menor que el primer material ferromagnético.
Description
Inyector electromagnético de combustible con un
miembro tubular monolítico para un motor de combustión interna.
La presente invención se refiere a un inyector
electromagnético de combustible para un motor de combustión
interna.
Un inyector electromagnético de combustible
comprende un cuerpo principal que tiene una cavidad cilíndrica
central que actúa como un conducto para el combustible y termina en
una válvula adaptada para regular el flujo de combustible y
provista con un regulador móvil controlado por un actuador
electromagnético. El cuerpo principal está fabricado de material
ferromagnético y aloja una bobina del actuador electromagnético. Una
armadura fija y una armadura móvil del actuador ferromagnético
están dispuestas en la cavidad central y están fabricadas de
material ferromagnético. En funcionamiento, la armadura fija está
adaptada magnéticamente para atraer a la armadura móvil contra la
acción de un muelle con el fin de provocar un desplazamiento del
regulador que está mecánicamente rígido con esta armadura móvil. Se
apreciará que debido a que se genera una fuerza de atracción
magnética entre la armadura fija y la armadura móvil, es necesario
que la armadura fija y la armadura móvil sean atravesadas por el
flujo magnético generado por la bobina.
Con el fin de tratar de reducir el flujo
magnético disperso, es decir, de tratar de reducir el flujo
magnético generado por la bobina que no incide sobre la armadura
fija o la armadura móvil, está previsto al menos un inserto de
material no-ferromagnético (metal o plástico) en el
cuerpo principal y está adaptado para crear una barrera al paso del
flujo magnético para forzar a este flujo magnético a pasar a través
de la armadura fija y la armadura móvil. Sin embargo, la producción
del inserto a partir del material no-ferromagnético
requiere un procesamiento especial que incrementa substancialmente
el coste del inyector; además, en las uniones entre el inserto de
material no-ferromagnético y el cuerpo principal
pueden existir fugas de combustible.
Como una alternativa al uso descrito
anteriormente de un inserto de material
no-ferromagnético, es posible configurar
adecuadamente el cuerpo principal con el fin de crear zonas de
intersticio de aire adaptadas para realizar la misma función de
creación de una barrera al paso del flujo magnético con el fin de
forzar este flujo magnético a pasar a través de la armadura fija y
la armadura móvil. No obstante, la producción de estas zonas de
intersticios de aire en el cuerpo principal es laboriosa y
compleja.
El documento US2992130206 describe un inyector
de combustible que incluye una carcasa tubular que tiene un paso de
combustible axial; dentro del paso de combustible están dispuestos
un elemento de asiento de la válvula, un cilindro de núcleo y un
elemento de válvula que está dispuesto móvil axialmente en medio y
opuesto al cilindro del núcleo con un intersticio de aire axial. Un
actuador electromagnético coopera con la carcasa, el elemento de
válvula y el cilindro de núcleo para formar un campo magnético que
fuerza al elemento de válvula a la posición abierta contra un
muelle entre el elemento de válvula y el cilindro de núcleo después
de su activación. La carcasa incluye una porción reticente, que
produce una reticencia magnética incrementada y que permite extender
el campo magnético al elemento de válvula y el cilindro de núcleo a
través del intersticio de aire; la porción de reticencia tiene un
espesor radial reducido y una longitud axial que se extiende sobre
el intersticio de aire.
El documento JP2002206468 describe un orificio
de inyección, que se abre y se cierra por un elemento de válvula y
una armadura conectada al extremo trasero de un cuerpo móvil, al que
está fijado el elemento de válvula; un núcleo fijo está dispuesto
dentro del tubo magnético, en una posición opuesta a una superficie
extrema trasera de la armadura. El elemento de válvula es activado
en la dirección cerrada por un muelle helicoidal, y una bobina de
solenoide está dispuesta fuera del tubo magnético; el tubo magnético
está formado, en conjunto, de un material magnético.
El documento WO9419599 describe un inyector de
combustible que tiene una combinación de válvula y armadura
fabricada mediante soldadura por láser de un elemento de armadura
relativamente más permeable magnéticamente a un elemento de válvula
relativamente menos permeable magnéticamente. El elemento de válvula
contiene un anillo de sellado y un anillo de rellano, siendo este
último circunferencialmente discontinuo debido a los taladros de
paso de combustible a través del elemento de válvula, siendo el
primero no simétrico, de manera que la fuerza de apertura magnética
provoca que la combinación de válvula y armadura se abra a través de
articulación alrededor de una localización circunferencial
consistente sobre el elemento de válvula.
El documento US6464153 describe un inyector de
combustible para un motor de combustión interna, en el que los
componentes externos al cuerpo tubular están colocados, unidos y
retenidos sobre el cuerpo, y en el que el cuerpo tubular está
reforzado estructuralmente, siendo encapsulado junto en una carcasa
moldeada formada de un polímero adhesivo estructural.
El objeto de la presente invención es
proporcionar un inyector de combustible electromagnético para un
motor de combustión interna, que está libre de los inconvenientes
descritos anteriormente y, en particular, es simple y económico de
producir.
Por lo tanto, la presente invención se refiere a
un inyector de combustible electromagnético para un motor de
combustión interna de acuerdo con la reivindicación 1.
La presente invención se describirá ahora con
referencia a los dibujos que se acompañan, que muestran una forma
de realización no limitativa de la misma, y en los que:
La figura 1 muestra una vista esquemática, en
alzado lateral y en la sección transversal a lo largo de un primer
plano de sección de un inyector de combustible de la presente
invención; y
La figura 2 es una vista en una escala ampliada,
en la sección transversal a lo largo de un segundo plano de sección
(perpendicular al primer plano de sección), con algunas partes
eliminadas por claridad, de un actuador electromagnética del
inyector de la figura 1, en la que se muestran las trayectorias del
flujo magnético generado por una bobina de un actuador
electromagnético.
En la figura 1, se muestra un inyector de
combustible, en general, por 1 y es substancialmente cilíndrica
simétrica alrededor de un eje longitudinal 2 y está adaptado para
ser controlado para inyectar combustible desde su tobera de
inyección 3. El inyector 1 comprende un cuerpo principal 4,
fabricado substancialmente a partir de material ferromagnético, que
comprende, a lo largo de toda su longitud, una cavidad cilíndrica
central 5, que está adaptada para actuar como un conducto para el
combustible y termina en la tobera de inyección 3; el extremo
terminal de la cavidad cilíndrica 5 está cerrado por una válvula 6
que comprende un asiento de válvula 7 que tiene un taladro de
inyección central 8 que define la tobera de inyección 3 y un
registro 9 que se puede mover entre una posición de apertura y de
cierre del taladro central 8 con el fin de regular el flujo de
combustible a través de la tobera de inyección 3. El registro 9
comprende una placa móvil 10 que tiene al menos un taladro de
alimentación periférico 11 y un miembro de sellado 12 que es de
forma circular, se proyecta desde la placa 10 y está adaptado para
aislar el taladro de alimentación 11 desde el taladro de inyección
8 cuando el registro 9 está dispuesto en la posición cerrada que se
apoya sobre el asiento de válvula 7.
El cuerpo principal 1 aloja, además, un actuador
electromagnético 13 que está alimentado por una unidad de control
(no se muestra) a través de un cable eléctrico 14 con el fin de
desplazar el registro 9 de la válvula 6 entre las posiciones de
apertura y de cierre de esta válvula 6. El actuador electromagnético
13 comprende una bobina 15 dispuesta coaxialmente alrededor de la
cavidad cilíndrica central 5 y encerrada en una carcasa toroidal 16
de material plástico, una armadura fija 17 que está acoplada
magnéticamente a la bobina 15 y que está fabricada de un material
ferromagnético, y una armadura móvil 18 que está fabricada de un
material ferromagnético, está conectada de forma móvil al registro
9 y está adaptada para ser atraída magnéticamente por la armadura
fija contra la acción de un muelle 19; el muelle 19 está comprimido,
en particular, entre un cuerpo de tope 20 rígido con la armadura
fija 17 y la placa 10 del registro 9 y tiende a empujar la placa 10
del registro 9 contra el asiento de válvula 7 con el fin de
mantener la válvula 6 en la posición cerrada.
La armadura fija 17 y la armadura móvil 18 del
actuador electromagnético tienen taladros centrales 21 y 22
respectivos, que son coaxiales entre sí, tienen la misma dimensión y
están adaptados para alojar el muelle 19 con el cuerpo de tope 20
relativo, y para permitir que el combustible fluya hasta la válvula
6; para esta finalidad, el cuerpo de tope 20 tiene un taladro
pasante central 23. La placa 10 del registro 9 está soldada a una
pared de la armadura móvil 18, con el fin de disponer su taladro de
alimentación 11 propio en comunicación con el taladro central 22 de
esta armadura móvil 18.
Finalmente, el inyector 1 comprende un miembro
tubular monolítico 24 que está fabricado a partir de un material
ferromagnético, que tiene una longitud axial substancialmente igual
a la longitud axial de la cavidad cilíndrica central 5, y está
dispuesto coaxialmente dentro de esta cavidad cilíndrica central 5
con el fin de alojar internamente la armadura fija 17, la armadura
móvil 18, el muelle 19 y la válvula 6.
En funcionamiento, cuando la bobina 15 del
actuador electromagnético 13 no está excitada, la armadura fija 17
y la armadura móvil 18 no están substancialmente afectadas por un
campo magnético y, por lo tanto, la armadura fija 17 no ejerce una
fuerza de atracción sobre la armadura móvil 18, que es empujada por
el muelle 19 contra la válvula 6; en esta situación, la placa 10
del registro 9 es empujada en contacto contra el asiento de la
válvula 7 y el combustible no puede fluir, por lo tanto, a través
del taladro de inyección 8 (posición cerrada de la válvula 6).
Cuando la bobina 15 del actuador electromagnético 13 es excitada, se
genera un campo magnético e incide sobre la armadura fija 17 y la
armadura móvil 18, que es atraída magnéticamente por la armadura
fija 17 junto con el registro 9, permitiendo de esta manera que el
combustible fluya a través del taladro de inyección 8 (posición
abierta de la válvula 6).
En la figura 2, la letra A muestra una línea de
campo relativa a un flujo magnético disperso, es decir, un flujo
magnético generado por la bobina 16, que no incide sobre la armadura
fija 17 o la armadura móvil 18, y la letra B muestra una línea de
campo relativa a un flujo magnético de trabajo, es decir, a un flujo
magnético generado por la bobina 16 que incide sobre la armadura
fija 17 y la armadura móvil 18. Dimensionando de una manera
adecuada la sección del miembro tubular 24 con respecto a la sección
de la armadura fija 17 y la armadura móvil 18 y la posición de la
armadura fija 17 y la armadura móvil 18 con respecto a la bobina 15,
es posible reducir la cantidad de flujo magnético disperso hasta un
valor muy bajo en beneficio de la cantidad de flujo magnético de
trabajo. Los ensayos experimentales han mostrado, en particular, que
utilizando una relación de 1 : 4 entre la sección del miembro
tubular 24 y la sección de la armadura fija 17 y la armadura móvil
18, la cantidad de flujo magnético disperso no excede el 20% de la
cantidad total del flujo generado por la bobina 15.
Además, con el fin de reducir la cantidad de
flujo magnético disperso de acuerdo con la presente invención, se
producen la armadura fija 17 y la armadura móvil 18 a partir de un
primer material ferromagnético y el miembro tubular 24 es producido
a partir de un segundo material ferromagnético que tiene una
permeabilidad magnética menor que el primer material
ferromagnético.
Como resultado de la presencia del cuerpo
tubular 24, el inyector 1 es sencillo y económico de producir y, al
mismo tiempo, se cancelan las fugas de combustible, manteniendo al
mismo tiempo la cantidad de flujo magnético en un nivel bajo.
Claims (10)
1. Un inyector de campo magnético (1) para un
motor de combustión interna; comprendiendo el inyector (1) un
cuerpo principal (4) que tiene una cavidad cilíndrica central (5)
adaptada para actuar como un conducto para el combustible, una
válvula (6) que está dispuesta para cerrar un extremo de la cavidad
cilíndrica central (5) con el fin de regular el flujo de
combustible y que está provista con un registro móvil (9), y un
actuador electromagnético (13) que está provisto con una bobina
(15) dispuesta coaxialmente alrededor de la cavidad cilíndrica
central (5), una armadura fija (17) de material ferromagnético, y
una armadura móvil (18) de material ferromagnético conectada
mecánicamente al registro (9) y adaptada para ser atraída
magnéticamente por la armadura fija (17) contra la acción de un
muelle (19); un inyector (1) que comprende, además, un miembro
tubular monolítico (24), que está fabricado de material
ferromagnético, está dispuesto coaxialmente dentro de la cavidad
cilíndrica central (5) del cuerpo principal (4) y aloja la armadura
fija (17) y la armadura móvil (18) del actuador electromagnético
(13); la armadura fija (17) y la armadura móvil (18) están
fabricadas de un primer material ferromagnético,
caracterizado porque el miembro tubular (24) está fabricado
de un segundo material ferromagnético que tiene una permeabilidad
magnética menor que el primer material ferromagnético.
2. Un inyector (1) de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el miembro tubular monolítico (24) tiene
una longitud axial substancialmente igual a la longitud axial de la
cavidad cilíndrica central (5).
3. Un inyector (1) de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, en el que el miembro tubular monolítico (24)
aloja el muelle (19) del actuador electromagnético (13).
4. Un inyector (1) de acuerdo con la
reivindicación 3, en el que la armadura fija (17) y la armadura
móvil (18) del actuador electromagnético (13) tienen taladros
centrales (21, 22) respectivas, que son coaxiales, tienen la misma
dimensión y alojan el muelle (19) del actuador electromagnético
(13).
5. Un inyector (1) de acuerdo con la
reivindicación 4, en el que el muelle (19) del actuador
electromagnético (13) está comprimido entre el registro (9) y un
cuerpo de tope taladrado (20) que está dispuesto en una posición
fija dentro del taladro central (21) de la armadura fija (17).
6. Un inyector (1) de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que el miembro tubular monolítico
(24) aloja la válvula (6).
7. Un inyector (1) de acuerdo con la
reivindicación 6, en el que el registro (9) de la válvula (6) está
soldado a una pared de la armadura móvil (18) del actuador
electromagnético (13).
8. Un inyector (1) de acuerdo con la
reivindicación 7, en el que la válvula (6) comprende un asiento de
válvula (7) que tiene un taladro de inyección central (8),
comprendiendo el registro (9) una placa (10), que tiene al menos un
taladro de alimentación periférico (11) y un miembro de sellado (12)
que es de forma circular, se proyecta desde la placa (10) y está
adaptado para aislar el taladro de alimentación (11) desde el
taladro de inyección (8) cuando el registro (9) es impulsado para
apoyarse a tope contra el asiento de la válvula (7).
9. Un inyector (1) de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 8, que comprende un atomizador acoplado a la
válvula (6).
10. Un inyector (1) de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que entre la sección del miembro
tubular (24) y la sección de la armadura fija (17) y la armadura
móvil (18) existe una relación de 1 : 4.
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