ES2646549T3

ES2646549T3 - Inyector de combustible

Info

Publication number: ES2646549T3
Application number: ES14731623.6T
Authority: ES
Inventors: Joachim Winter; Frank Stadler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2017-12-14
Anticipated expiration: 2034-06-18
Also published as: RU2016102193A; RU2016102193A3; EP3014105A1; JP2016520765A; EP3014105B1; WO2014206850A1; CN105339648A; DE102013212321A1; BR112015032184A2

Abstract

1. Inyector de combustible (10d), en particular inyector de common rail, con una carcasa del inyector (15) que puede insertarse en una abertura de alojamiento (101) de una cabeza del cilindro (100) de un motor de combustión interna y en la posición de instalación presenta una primer área (16) orientada hacia una cámara de combustión, a la cual, en el lado apartado de la cámara de combustión, se une al menos una segunda área (17, 18) aumentada en el diámetro, donde la primer área (16) se compone de metal y en el lado orientado hacia la cámara de combustión se encuentra rodeada radialmente por un primer elemento de estanqueidad (26) que puede insertarse en el espacio anular entre la primer área (16) de la carcasa del inyector (15) y la abertura de alojamiento (101) en el área de una primera sección de perforación (103d) de la perforación de alojamiento (101), y con un segundo elemento de estanqueidad (37) que puede ser sujetado axialmente en el lado apartado de la cámara de combustión, entre la carcasa del inyector (15) y una superficie de apoyo (106) de la abertura de alojamiento (101) para la carcasa del inyector (15), donde el primer elemento de estanqueidad (36) puede ser sujetado axialmente entre la carcasa del inyector (15) y una segunda superficie de apoyo (105) de la abertura de alojamiento (101), y se encuentra diseñado para hermetizar el área anular entre la carcasa del inyector (15) y la perforación de alojamiento (101) en el lado del primer elemento de estanqueidad (36) que se encuentra apartado de la primer área (16), caracterizado porque los dos elementos de estanqueidad (36, 37) están realizados en un componente en forma de un manguito de estanqueidad (35) compuesto por metal, de manera que el manguito de estanqueidad (35), como primer elemento de estanqueidad, presenta una primer área de estanqueidad (36) realizada de forma cónica en el lado frontal orientado hacia la cámara de combustión del motor de combustión interna, mientras que el borde circunferencial en forma de brida en el otro lado frontal del manguito de estanqueidad (35), conforma una segunda área de estanqueidad (37), así como un segundo elemento de estanqueidad.

Description

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DESCRIPCION

Inyector de combustible Estado del arte

La presente invention hace referencia a un inyector de combustible segun el preambulo de la reivindicacion 1.

Un inyector de combustible de esa clase se conoce por la solicitud DE 10 2012 219654 A1 de la parte solicitante. El inyector de combustible conocido, en el lado orientado hacia la camara de combustion del motor de combustion interna, presenta un elemento de estanqueidad que rodea radialmente la carcasa del inyector de combustible, el cual se encuentra fijado en un manguito que igualmente rodea de forma radial la carcasa del inyector, para posicionar el elemento de estanqueidad. A su vez, con un borde radialmente circunferencial a modo de una brida, el manguito se apoya en una superficie de asiento de una perforation de alojamiento de la cabeza del cilindro del motor de combustion interna. El elemento de estanqueidad conocido se utiliza para evitar que condensado alcance el area apartada de la camara de combustion, entre la perforacion de alojamiento y el inyector de combustible.

Por la solicitud JP2010101255 se conoce un inyector de combustible con dos elementos de estanqueidad separados.

Por la solicitud EP 1 081 374 A2 se ha dado a conocer ademas un inyector de combustible cuyo lado orientado hacia la camara de combustion, en el lado externo de la carcasa del inyector, esta provisto de un revestimiento que se encuentra dispuesto o conformado al menos en el area del extremo, proxima a la camara de combustion, de la carcasa del inyector. El revestimiento puede estar compuesto por un material diferente que presenta una conductividad termica mejorada o peor que el material de la carcasa del inyector.

Por la solicitud DE 101 25 943 A1 se conoce ademas un inyector de combustible para motores de combustion interna, en donde la section de la carcasa del inyector orientada hacia la camara de combustion esta rodeada por un manguito. No obstante, el manguito conocido por el documento mencionado sirve unicamente para aumentar la resistencia de la carcasa del inyector.

En el caso de los sistemas de inyeccion de combustible, por motivos vinculados a la eficiencia y a la carga de sustancias contaminantes, la tendencia apunta cada vez mas a presiones elevadas del sistema. La mayor densidad de potencia asociada a lo mencionado, en el funcionamiento por combustion, como tambien durante la detention del funcionamiento, conducen a que el area del extremo del inyector de combustible, la cual se encuentra orientada hacia la camara de combustion del motor de combustion interna, sea cargada termicamente con mayor intensidad. En esa area del extremo, en el lado interno de la carcasa del inyector, se encuentra dispuesta el area de asiento, importante para el funcionamiento, entre el cuerpo de la boquilla y la aguja de la boquilla. La tendencia orientada a las presiones mas elevadas del sistema, ya mencionadas, y con ello, a temperaturas mas elevadas en el area del extremo del inyector de combustible, conduce tendencialmente a una carga termica - mecanica en aumento del inyector de combustible en el area del extremo. Por lo tanto, se consideran deseables las medidas que limitan el aumento de temperatura en el area del extremo del inyector (se hace referencia aqul al area que se encuentra dispuesta en el lado orientado hacia la camara de combustion del motor de combustion interna), as! como las medidas que posibilitan una transferencia termica lo mejor posible desde el area del extremo del inyector hacia el bloque del cilindro. A este respecto se considera importante saber que el area del inyector de combustible, la cual se encuentra dispuesta en la perforacion de alojamiento de la cabeza del cilindro, orientada hacia la camara de combustion del motor de combustion interna, se encuentra dispuesta distanciada radialmente en la perforacion de alojamiento, de manera que una transferencia termica usualmente no es posible a traves de un apoyo directo de esa area. Por lo tanto, en los inyectores de combustible conocidos por el estado del arte, el flujo termico tiene lugar desde el area del extremo del inyector, sobre el area parcial de la longitud de la carcasa del inyector hasta el area de asiento o de apoyo en la seccion en forma de perforacion escalonada de la perforacion de alojamiento, donde el inyector de combustible se encuentra sujetado axialmente con la cabeza del cilindro, usualmente utilizando una capa intermedia de un elemento de estanqueidad metalico.

Description de la invencion

Tomando como base el estado del arte presentado, el objeto de la presente invencion consiste en perfeccionar un inyector de combustible segun el preambulo de la reivindicacion 1, de manera que sea posible una carga de temperatura reducida del area del inyector que se encuentra orientada hacia la camara de combustion. De acuerdo con la invencion, dicho objeto se alcanzara con un inyector de combustible con las caracterlsticas de la reivindicacion 1, de manera que un primer elemento de estanqueidad que se encuentra orientado hacia la camara de combustion puede ser sujetado axialmente entre la carcasa del inyector y una segunda superficie de apoyo de la abertura de alojamiento, y se encuentra disenado para hermetizar el area anular entre la carcasa del inyector y la perforacion de alojamiento en el lado del primer elemento de estanqueidad que se encuentra apartado de la primer

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area. Una realization de esa clase, en la forma mas simple de la invention, posibilita una distorsion termica del area anular entre la carcasa del inyector y la perforation de alojamiento en la cabeza del cilindro, sobre el lado del primer elemento de estanqueidad que se encuentra apartado de la camara de combustion. Debido a ello se impide que los gases de combustion que se producen en la camara de combustion, con sus temperaturas relativamente elevadas, en la direction axial, alcancen el area de asiento del inyector de combustible en la perforation de alojamiento. Gracias a ello se reduce a su vez la carga termica del area relevante para la conduction termica de la carcasa del inyector, debido a lo cual se posibilita una conduction termica mejorada del area del extremo de la carcasa del inyector hacia la primera superficie de asiento de la abertura de alojamiento, donde dicha area presenta en particular la forma de una cupula y se encuentra orientada hacia la camara de combustion. Esa estanqueidad es posible mediante la segunda superficie de asiento de la abertura de alojamiento, la cual, en la position de instalacion del inyector de combustible, se encuentra dispuesta apoyada directamente contra el primer elemento de estanqueidad, hermetizando as! el area anular por encima del primer elemento de estanqueidad. Asimismo, los dos elementos de estanqueidad estan realizados en un componente en forma de un manguito de estanqueidad compuesto por metal, de manera que el manguito de estanqueidad, como primer elemento de estanqueidad, presenta una primer area de estanqueidad realizada de forma conica en el lado frontal orientado hacia la camara de combustion del motor de combustion interna, mientras que el borde circunferencial en forma de brida en el otro lado frontal del manguito de estanqueidad, conforma una segunda area de estanqueidad, as! como un segundo elemento de estanqueidad. Una realization de esa clase posibilita un montaje particularmente simple y seguro del inyector de combustible.

En las reivindicaciones dependientes se indican perfeccionamientos ventajosos del inyector de combustible de acuerdo con la invencion.

En caso de realizar los dos elementos de estanqueidad en forma de un manguito de estanqueidad, en una variante preferente en cuanto al aspecto constructivo, se preve que el primer elemento de estanqueidad este realizado como una section de pared del manguito de estanqueidad, realizada de forma conica. Una variante de esa clase posibilita una hermetizacion de gran parte de la superficie del espacio anular formado por encima del primer elemento de estanqueidad, entre el manguito de estanqueidad y la abertura de alojamiento en la cabeza del cilindro. Se preve en particular que la section de pared, en el lado de la cabeza del cilindro orientado hacia la camara de combustion, conforme un area del extremo del manguito de estanqueidad.

En otra variante preferente de la invention, la cual posibilita un montaje particularmente sencillo, as! como una tolerancia no crltica de los componentes en cuanto al dimensionamiento del manguito de estanqueidad, as! como una buena transferencia termica desde la carcasa del inyector hacia la cabeza del cilindro, se preve que el manguito de estanqueidad, a exception del area del primer elemento de estanqueidad, se encuentre dispuesto distanciado radialmente con respecto a la carcasa del inyector y que presente un diametro tal, que el manguito de estanqueidad pueda posicionarse en contacto de conduction termica con respecto a la abertura de alojamiento.

Otras ventajas, caracterlsticas y particularidades de la invention resultan de la siguiente description de ejemplos de ejecucion preferentes, as! como mediante el dibujo.

Las figuras muestran:

Figuras 1 y 2: un area del extremo de un inyector de combustible no acorde a la invention, la cual se encuentra orientada hacia una camara de combustion de un motor de combustion interna, utilizando diferentes primeros elementos de estanqueidad, respectivamente en una section longitudinal;

Figura 3: un ejemplo de ejecucion modificado con respecto a la figura 2, en donde el primer elemento de estanqueidad presenta una distancia axial mayor con respecto a la camara de combustion;

Figura 4: un ejemplo de ejecucion utilizando un primer elemento de estanqueidad que presenta una section transversal conica, en una seccion longitudinal; y

Figura 5: un area del extremo de un inyector de combustible de acuerdo con la invention, la cual se encuentra orientada hacia una camara de combustion de un motor de combustion interna, en donde los dos elementos de estanqueidad estan realizados o dispuestos en un manguito de estanqueidad, igualmente en una seccion longitudinal.

Los elementos identicos o los elementos que cumplen la misma funcion poseen en las figuras los mismos numeros de referencia. En las figuras se muestra una subarea de una cabeza del cilindro 100 de un motor de combustion interna, del cual solo se representa esa parte. En la cabeza del cilindro 100 se encuentra realizada una perforation de alojamiento 101 para alojar un inyector de combustible 10, en particular en forma de un inyector de common rail. La perforation de alojamiento 101 realizada como perforation pasante presenta al menos las tres secciones de perforation 102, 103 y 104 representadas en las figuras. De manera preferente, las tres secciones de perforation 102 a 104 estan realizadas respectivamente de forma cillndrica, donde en el area de transition entre la section de

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perforacion 102 y la seccion de perforacion 103 se encuentra realizada una primera superficie de apoyo 105, dispuesta a modo de ejemplo de forma perpendicular con respecto al eje longitudinal 11 del inyector de combustible 10, y entre las secciones de perforacion 103 y 104 se encuentra realizada una segunda superficie de apoyo 106 dispuesta igualmente a modo de ejemplo de forma perpendicular con respecto al eje longitudinal 11. La seccion de perforacion 102 que presenta el diametro mas reducido de las secciones de perforacion 102 a 104 desemboca directamente en la camara de combustion del motor de combustion interna.

El inyector de combustible 10 presenta una carcasa del inyector 15 metalica con al menos tres areas 16 a 18. La primer area 16 forma una cupula de la boquilla 19 con al menos una, pero en la practica con varias aberturas de inyeccion 21 para inyectar combustible en la camara de combustion del motor de combustion interna. La primer area 16 se encuentra dispuesta parcialmente en la primera seccion de perforacion 102 y sobresale dentro de la camara de combustion del motor de combustion interna con su extremo en forma de cupula. Para inyectar el combustible en la camara de combustion del motor de combustion interna, dentro de la carcasa del inyector 15 se encuentra dispuesta de forma conocida una aguja de la boquilla que puede desplazarse hacia arriba y hacia abajo en la direccion del eje longitudinal 11 del inyector de combustible 10, o un elemento similar, donde dicha aguja, en su posicion de descenso, cierra al menos una abertura de inyeccion 21 y en una posicion de ascenso, desbloquea al menos una abertura de inyeccion 21 (no representado). El accionamiento de la aguja de la boquilla o del elemento de la valvula de inyeccion tiene lugar igualmente de forma conocida y por lo tanto no descrita en detalle, por ejemplo a traves de un actuador magnetico o de un piezoactuador.

La segunda area 17 esta dispuesta dentro de las dos secciones de perforacion 103 y 104, mientras que la tercer area 18 se encuentra dispuesta exclusivamente en la tercera seccion de perforacion 104.

La carcasa del inyector 15 se encuentra dispuesta en una conexion activa con una tuerca de fijacion de la boquilla 22, la cual aplica fuerza sobre la carcasa del inyector 15, as! como sobre el inyector de combustible 10 mediante una capa intermedia de una junta torica 23 metalica, axialmente en contra de la segunda superficie de apoyo 106 de la perforacion de alojamiento 101. La junta torica 23 comprende la segunda area 17 de la carcasa del inyector 15, preferentemente solo con un poco de juego radial, y presenta un diametro externo que esencialmente se adapta al diametro externo de la tercer area 18 de la carcasa del inyector 15. Por una parte, la junta torica 23 se utiliza para posicionar el inyector de combustible 10 en la perforacion de alojamiento 101 de la cabeza del cilindro 101 y, por otra parte, se utiliza para el acoplamiento termico o la fijacion de la carcasa del inyector 15 en la cabeza del cilindro 100. Para ello, de manera preferente, la junta torica 23 esta realizada de un material termicamente buen conductor, por ejemplo de cobre.

En el area de transicion entre las dos areas 16 y 17 de la carcasa del inyector 15 se encuentra dispuesta una junta 25 en forma de una junta torica de material plastico, por ejemplo compuesta por viton. La junta 25 se encuentra dispuesta axialmente entre la segunda area 17 de la carcasa del inyector 15 y la primera superficie de apoyo 105, en la perforacion de alojamiento 101, preferentemente solo con un juego radial relativamente reducido, en la perforacion de alojamiento 101, y mediante la tuerca de fijacion de la boquilla 22 se aplica fuerza axialmente en la direccion del eje longitudinal 11 del inyector de combustible 10, de manera que se posibilita una hermetizacion de la perforacion de alojamiento 101 en el lado de la junta 25 que se encuentra apartado de la camara de combustion. En el caso de una fijacion axial de la junta 25 esta se expande tambien radialmente, de manera que en funcion del diametro de la junta 25 y de la perforacion de alojamiento 101, de manera adicional, eventualmente puede alcanzarse una hermetizacion entre la junta 25 y la perforacion de alojamiento 101. Los diametros entre la primer area 16 y la primera seccion de perforacion 102 de la perforacion de alojamiento 101 estan adaptados uno con respecto a otro, de manera que entre la primer area 16 y la primera seccion de perforacion 102 se conforma una primera abertura radial 27. Ademas, los diametros de la segunda area 17 de la carcasa del inyector 15 y de la segunda seccion de perforacion 103 de la perforacion de alojamiento 101 estan adaptados uno con respecto a otro, de manera que entre la segunda area 17 y la segunda seccion de perforacion 103 se conforma una segunda abertura radial 28.

La junta 25, junto con su funcion de hermetizacion de la segunda abertura radial 28 con respecto a la camara de combustion del motor de combustion interna, eventualmente cumple la funcion de posicionar o centrar el inyector de combustible 10 en la perforacion de alojamiento 101.

Durante el funcionamiento del inyector de combustible 10 es cargada termicamente en alto grado en particular la cupula de la boquilla 19, as! como la primer area 16 de la carcasa del inyector 15, debido a su proximidad con respecto a la camara de combustion, es decir que la primer area 16 presenta una temperatura aumentada en comparacion con las otras areas 17, 18 de la carcasa del inyector 15. A traves de las flechas 29 y 30 se representa el flujo de calor desde la cupula de la boquilla 19 hacia el area de la cabeza del cilindro 100. En particular puede observarse que, debido a las dos aberturas radiales 27 y 28, el pasaje de calor desde la primer area 16 de la carcasa del inyector 15 tiene lugar solamente mediante la segunda area 17 y la tercer area 18, as! como mediante la tuerca de fijacion de la boquilla 22 y la junta torica 23, hacia la cabeza del cilindro 100.

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El inyector de combustible 10a representado en la figura 2 se diferencia del inyector de combustible 10 en el hecho de que en lugar de una junta 25 compuesta por plastico se utiliza de manera preferente una junta 25a compuesta por un material termicamente buen conductor. A modo de ejemplo, pero no de forma limitante, la junta 25a esta realizada como un anillo de cobre, posibilitando adicionalmente un pasaje de calor directo desde la primer area 16, as! como desde la cupula de la boquilla 19 de la carcasa del inyector 15, hacia la cabeza del cilindro 100, en un area proxima a la camara de combustion, lo cual se indica a traves de la flecha 31.

El inyector de combustible 10b segun la figura 3 se diferencia del inyector de combustible 10a de la figura 2 en el hecho de que la junta 25b se encuentra desplazada hacia atras desde la camara de combustion con respecto al eje longitudinal 11 del inyector de combustible 10b, es decir, que se situa mas proxima en direccion hacia la junta torica 23. Debido a ello, en primer lugar, se reduce tendencialmente la carga termica de la junta 25, y en segundo lugar, mediante la posicion de la junta 25b puede influenciarse o adaptarse el flujo de calor a traves de la junta (25b). Puede observarse ademas que la primera seccion de perforacion 102a presenta una longitud axial mayor que la seccion de perforacion 102 en los inyectores de combustible 10 y 10a. Del mismo modo, la primer area 16b del inyector de combustible 10b se encuentra realizada prolongada en comparacion con los inyectores de combustible 10 y 10a.

En principio, el inyector de combustible 10c de la figura 4 puede compararse con el inyector de combustible 10a. No obstante, en lugar de una junta plana 25a se emplea una junta 25c (metalica) realizada de forma conica en la seccion transversal, realizada en superficies 33, as! como 34, conformadas de modo correspondiente de forma conica en el inyector de combustible 10c o en la carcasa del inyector 15 y en la perforacion de alojamiento 101. En comparacion con la junta 25a en el inyector de combustible 10a, la junta 25c ofrece la ventaja de una superficie de apoyo de mayor tamano en el inyector de combustible 10c, as! como en la cabeza del cilindro 100, de manera que se posibilita un pasaje de calor particularmente bueno desde el inyector de combustible 10c hacia la cabeza del cilindro 100. Ademas, a traves de la forma conica es posible adicionalmente un centrado particularmente bueno del inyector de combustible 10c en la perforacion de alojamiento 101.

En la figura 5 se representa un inyector de combustible 10d de acuerdo con la invencion, en donde la funcion de la junta 25a, as! como de la junta torica 23 del inyector de combustible 10c de la figura 4, estan realizada a traves de un componente de una pieza en forma de un manguito de estanqueidad 35. El manguito de estanqueidad 35 compuesto por un material termicamente buen conductor, en el lado frontal orientado hacia la camara de combustion del motor de combustion interna, presenta una primer area de estanqueidad realizada de forma conica, como primer elemento de estanqueidad, mientras que el borde circunferencial en forma de brida, en el otro lado frontal del manguito de estanqueidad 35, conforma una segunda area de estanqueidad 37, as! como un segundo elemento de estanqueidad. Es esencial ademas el hecho de que el diametro externo del manguito de estanqueidad 35 en el area de la segunda seccion de perforacion 103d se encuentra adaptado al diametro de la seccion de perforacion 103d de manera que la circunferencia externa del manguito de estanqueidad 35 se situa de forma adyacente en la segunda seccion de perforacion 103d de la perforacion de alojamiento 101, de modo que se posibilita un pasaje de calor desde la cupula de la boquilla 19, mediante la primer area de estanqueidad 36 y el manguito de estanqueidad 35, hacia el area de la segunda seccion de perforacion 103d de la cabeza del cilindro 100, lo cual se indica a traves de la flecha 38.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Inyector de combustible (10d), en particular inyector de common rail, con una carcasa del inyector (15) que puede insertarse en una abertura de alojamiento (101) de una cabeza del cilindro (100) de un motor de combustion interna y en la posicion de instalacion presenta una primer area (16) orientada hacia una camara de combustion, a la cual, en el lado apartado de la camara de combustion, se une al menos una segunda area (17, 18) aumentada en el diametro, donde la primer area (16) se compone de metal y en el lado orientado hacia la camara de combustion se encuentra rodeada radialmente por un primer elemento de estanqueidad (26) que puede insertarse en el espacio anular entre la primer area (16) de la carcasa del inyector (15) y la abertura de alojamiento (101) en el area de una primera seccion de perforacion (103d) de la perforacion de alojamiento (101), y con un segundo elemento de estanqueidad (37) que puede ser sujetado axialmente en el lado apartado de la camara de combustion, entre la carcasa del inyector (15) y una superficie de apoyo (106) de la abertura de alojamiento (101) para la carcasa del inyector (15), donde el primer elemento de estanqueidad (36) puede ser sujetado axialmente entre la carcasa del inyector (15) y una segunda superficie de apoyo (105) de la abertura de alojamiento (101), y se encuentra disenado para hermetizar el area anular entre la carcasa del inyector (15) y la perforacion de alojamiento (101) en el lado del primer elemento de estanqueidad (36) que se encuentra apartado de la primer area (16), caracterizado porque los dos elementos de estanqueidad (36, 37) estan realizados en un componente en forma de un manguito de estanqueidad (35) compuesto por metal, de manera que el manguito de estanqueidad (35), como primer elemento de estanqueidad, presenta una primer area de estanqueidad (36) realizada de forma conica en el lado frontal orientado hacia la camara de combustion del motor de combustion interna, mientras que el borde circunferencial en forma de brida en el otro lado frontal del manguito de estanqueidad (35), conforma una segunda area de estanqueidad (37), as! como un segundo elemento de estanqueidad.
2. Inyector de combustible segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el primer elemento de estanqueidad (36) esta realizado como una seccion de pared del manguito de estanqueidad (35) realizada de forma conica.
3. Inyector de combustible segun la reivindicacion 2, caracterizado porque la seccion de pared del manguito de estanqueidad (35), en el lado orientado hacia la camara de combustion, conforma un area del extremo del manguito de estanqueidad (35).
4. Inyector de combustible segun una de las reivindicaciones 1, 2 o 3, caracterizado porque el manguito de estanqueidad (35), a excepcion del area del primer elemento de estanqueidad (36), se encuentra dispuesto distanciado radialmente con respecto a la carcasa del inyector (15) y presenta un diametro tal, que el manguito de estanqueidad (35) puede posicionarse en contacto de conduccion termica con respecto a la abertura de alojamiento (101).