Amortiguador de pulsaciones.

Un dispositivo para inyectar un fluido combustible, que está bajo presión, en una cámara de combustión con un generador de presión

, al menos un inyector con un orificio de inyección y un conducto de combustible entre el generador de presión y el inyector, estando previsto al menos un elemento amortiguador para reducir las ondas de presión del fluido combustible entre el generador de presión y el orificio de inyección del inyector, comprendiendo el elemento amortiguador varias vías de flujo con un área de la sección transversal media que presenta un diámetro de la sección transversal por el que el flujo puede pasar libremente y/o con poros que presentan un diámetro de poro por los que puede pasar el flujo libremente, caracterizado por que una longitud del elemento amortiguador orientada en la dirección de flujo del fluido combustible mide sustancialmente entre 1 y 100 milímetros y por que una relación de un diámetro de la sección transversal del área de la sección transversal y/o un diámetro de poro de los poros respecto a la longitud del elemento amortiguador orientada en la dirección de flujo del fluido combustible se encuentra sustancialmente entre 2 y 5 micrómetros por milímetro.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11009811.

Solicitante: KW -Technologie GmbH & Co. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Arthur-Handtmann-Strasse 23 88400 Biberach/Riss ALEMANIA.

Inventor/es: SCHNEIDER, STEFAN, HANDTMANN,ARTHUR, WANNER,STEPHAN, FRANZ,SEBASTIAN, DURST,FRANZ PROF. DR. DR. H.C.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > ALIMENTACION EN GENERAL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION... > Inyectores de combustible no cubiertos en los grupos... > F02M61/16 (Detalles no cubiertos por, o con un interés distinto que, los aparatos de los grupos F02M 61/02 - F02M 61/14)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > ALIMENTACION EN GENERAL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION... > Aparatos de inyección caracterizados por sus conductos... > F02M55/04 (Medios para amortiguar las vibraciones en las entradas de las bombas de inyección)

PDF original: ES-2525294_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Amortiguador de pulsaciones

La invención se refiere a un dispositivo para inyectar un fluido combustible, que está bajo presión, en una cámara de combustión con un generador de presión, al menos un inyector con un orificio de inyección y un conducto de combustible entre el generador de presión y el inyector según el preámbulo de la reivindicación 1.

Los dispositivos de este tipo se usan por ejemplo en motores de combustión interna, en los que se inyecta combustible bajo alta presión de forma sincronizada y dosificada en la cámara de combustión de distintos cilindros. En particular, en esta aplicación son ventajosos tiempos de conmutación muy cortos de los inyectores y una dosificación exacta del volumen del combustible.

Gracias a la conmutación de los inyectores se generan impulsos de presión, que conducen a pulsaciones no deseadas en el combustible en el conducto de combustible y que pueden perjudicar la dosificación del combustible tanto en cuanto al transcurso en el tiempo como respecto a las cantidades a dosificar.

Para este fin ya se han dado a conocer amortiguadores de pulsaciones para el combustible en sistemas de alimentación de combustible de un motor de combustión interna, como están descritos por ejemplo en el documento DE 195 16 358 CI.

Además, p.ej. por el documento DE 102 47 775 B4 o US 4,356,091 se han dado a conocer elementos amortiguadores o filtros, que están hechos entre otras cosas de material sinterizado, tiras de chapa, fibras, haces de tubos o tejidos.

No obstante, se ha mostrado que de este modo, por un lado, la amortiguación solo puede realizarse en una gama de frecuencias determinada, estrecha y que, por otro lado, las pulsaciones de presión u ondas de presión que se producen solo pueden amortiguarse en general de una forma poco satisfactoria. Solo es posible de forma limitada una dosificación muy exacta de la inyección, en particular en caso de varias fases de inyección de corta duración y que tienen lugar en intervalos cortos una tras otra con cantidades muy pequeñas. Esto conduce a una combustión no óptima con un consumo de combustible correspondientemente más elevado y emisiones de sustancias nocivas, lo que constituye un inconveniente.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es crear un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1 con una amortiguación mejorada.

Este objetivo se consigue en cada caso mediante las características de las reivindicaciones independientes. Gracias a las características indicadas en las reivindicaciones dependientes, son posibles realizaciones y variantes ventajosas de la invención.

Por consiguiente, un dispositivo según la invención está caracterizado porque una longitud del elemento amortiguador orientada en la dirección de flujo del fluido combustible mide sustancialmente entre 1 y 100 milímetros. Una amortiguación sustancialmente mejorada en comparación con el estado de la técnica se consigue porque una relación de un diámetro de la sección transversal del área de la sección transversal y/o un diámetro de poro de los poros respecto a la longitud del elemento amortiguador orientada en la dirección de flujo del fluido combustible se encuentra sustancialmente entre 2 y 5 micrómetros por milímetro. La longitud del elemento amortiguador orientada en la dirección de flujo del fluido combustible se encuentra sustancialmente entre 2 y 50 milímetros. En múltiples ensayos y numerosas simulaciones se ha mostrado de forma sorprendente que una longitud de este tipo del elemento amortiguador representa un óptimo respecto a los requisitos opuestos como un efecto amortiguador (lo más grande posible), una reducción de la presión (lo más pequeña posible) y un espacio ocupado (lo más pequeño posible). Los requisitos indicados en primer lugar tienen una importancia esencial, sobre todo respecto a la gestión exacta y efectiva del combustible.

El requisito indicado en último lugar es muy importante, sobre todo para las aplicaciones en vehículos, en particular para aplicaciones en automóviles. Para tener en cuenta las condiciones limitadas de espacio, p.ej. en aplicaciones de vehículos, en particular automóviles, el volumen constructivo del dispositivo o de la unidad de amortiguación o del inyector según la invención debe realizarse de la forma más pequeña posible. Según la invención pueden realizarse amortiguadores comparativamente pequeños con una amortiguación relativamente buena, para poder alojarse también en vehículos modernos con poco espacio disponible.

Según la invención, un diámetro de la sección transversal del área de la sección transversal y/o un diámetro de poro de los poros mide sustancialmente entre 5 y 200 micrómetros, preferiblemente sustancialmente entre 10 y 100 micrómetros. También aquí se ha mostrado en numerosos ensayos que estos órdenes de magnitud son especialmente ventajosos para tener en cuenta los requisitos variados y en parte opuestos (véase arriba).

En formas de realización especialmente preferibles de la invención, un diámetro de la sección transversal del área de la sección transversal y/o el diámetro de poro de los poros mide sustancialmente 10 micrómetros y la longitud del elemento amortiguador orientada en la dirección de flujo del fluido combustible mide sustancialmente 2 milímetros. Por otro lado, por ejemplo un diámetro de la sección transversal del área de la sección transversal y/o un diámetro de poro de los poros mide sustancialmente 100 micrómetros y la longitud del elemento amortiguador orientada en la dirección de flujo del fluido combustible mide sustancialmente 50 milímetros. Estos dimensionados han dado resultados especialmente buenos en los ensayos.

Preferiblemente, el flujo de combustible puede dividirse mediante el elemento amortiguador en una pluralidad de flujos parciales, volviendo a unirse los flujos parciales al menos en parte detrás del elemento amortiguador visto en la dirección de flujo. Gracias a la división del flujo total de la cantidad de combustible en flujos parciales se realiza una mayor disipación de la energía en el elemento amortiguador, que puede estar basada en distintos efectos. Influyen en particular los efectos de fricción y estrangulación. Gracias a la división según la invención del flujo total del fluido combustible aumenta por ejemplo considerablemente la superficie de contacto y el tiempo de contacto del fluido combustible con las zonas de pared del elemento amortiguador y, por lo tanto, también la fricción. Gracias a la mayor disipación de la energía puede amortiguarse eficazmente una pulsación causada por ejemplo por la conmutación del inyector. Por consiguiente, es posible una dosificación mejorada del combustible tanto respecto al transcurso en el tiempo como respecto a la cantidad a dosificar.

Preferiblemente están previstos al menos dos elementos amortiguadores de este tipo, encontrándose entre ellos una zona de flujo, en la que los flujos parciales están al menos parcialmente unidos.

Se ha mostrado sorprendentemente que una disposición de este tipo de dos o más elementos amortiguadores con una o varias zonas intermedias dispuestas entre ellos de flujos parciales unidos provocan un efecto amortiguador que va más allá de la mera acumulación del efecto de elementos amortiguadores individuales. Por ejemplo ha resultado ser ventajoso un volumen de la zona intermedia entre dos elementos amortiguadores > 0,5 cm3, p.ej. de aprox. 1 cm3 a 2 cm3.

Gracias a la adaptación de la longitud y de la sección transversal de la zona intermedia entre los elementos amortiguadores puede influirse de forma positiva en el efecto amortiguador. En particular, puede realizarse un ajuste a frecuencias propias o de resonancia de las pulsaciones.

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Reivindicaciones:

1. Un dispositivo para inyectar un fluido combustible, que está bajo presión, en una cámara de combustión con un generador de presión, al menos un inyector con un orificio de inyección y un conducto de combustible entre el generador de presión y el inyector, estando previsto al menos un elemento amortiguador para reducir las ondas de presión del fluido combustible entre el generador de presión y el orificio de inyección del inyector, comprendiendo el elemento amortiguador varias vías de flujo con un área de la sección transversal media que presenta un diámetro de la sección transversal por el que el flujo puede pasar libremente y/o con poros que presentan un diámetro de poro por los que puede pasar el flujo libremente, caracterizado por que una longitud del elemento amortiguador orientada en la dirección de flujo del fluido combustible mide sustancialmente entre 1 y 100 milímetros y por que una relación de un diámetro de la sección transversal del área de la sección transversal y/o un diámetro de poro de los poros respecto a la longitud del elemento amortiguador orientada en la dirección de flujo del fluido combustible se encuentra sustancialmente entre 2 y 5 micrómetros por milímetro.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que un diámetro de la sección transversal del área de la sección transversal y/o un diámetro de poro de los poros mide sustancialmente entre 5 y 200 micrómetros.

3. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la longitud del elemento amortiguador orientada en la dirección de flujo del fluido combustible se encuentra sustancialmente entre 2 y 50 milímetros.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que un diámetro de la sección transversal del área de la sección transversal y/o un diámetro de poro de los poros mide sustancialmente entre 10 y 100 micrómetros.

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que un diámetro de la sección transversal del área de la sección transversal y/o un diámetro de poro de los poros mide sustancialmente 10 micrómetros y la longitud del elemento amortiguador orientada en la dirección de flujo del fluido combustible mide sustancialmente 2 milímetros.

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que un diámetro de la sección transversal del área de la sección transversal y/o un diámetro de poro de los poros mide sustancialmente 100 micrómetros y la longitud del elemento amortiguador orientada en la dirección de flujo del fluido combustible mide sustancialmente 50 milímetros.

7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el flujo de combustible por el elemento amortiguador (7) puede dividirse en una pluralidad de flujos parciales, volviendo a unirse los flujos parciales al menos en parte detrás del elemento amortiguador visto en la dirección de flujo.

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que están previstos al menos dos elementos amortiguadores (23, 24) dispuestos distanciados entre sí, encontrándose entre ellos una zona de flujo, en la que los flujos parciales han vuelto a unirse al menos en parte.

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que entre dos elementos amortiguadores (23, 24) dispuestos distanciados entre sí está dispuesto un espacio intermedio y/o la zona de flujo, teniendo el espacio intermedio o el volumen de la zona de flujo sustancialmente un tamaño entre 1 y 10 centímetros cúbicos.

10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los flujos parciales están conectados al menos en parte unos con otros en el interior del elemento amortiguador.

11. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento amortiguador comprende un haz de elementos alargados (27), que como cuerpos huecos y/o mediante espacios intermedios entre los cuerpos huecos y/o macizos comprenden canales de flujo (28) para flujos parciales.

12. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento amortiguador (17, 18) comprende un material que forma poros (19, 20).

13. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento amortiguador (17, 18) comprende al menos una chapa perforada y/o al menos un trenzado y/o una unidad que presenta varias cuerdas dispuestas una al lado de la otra o entrelazadas entre sí.

14. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento amortiguador presenta al menos una pila con varias chapas perforadas realizadas como capas amortiguadoras y/o varios trenzados y/o varias unidades que presentan las cuerdas.

15. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que está prevista al menos una unidad de amortiguación que puede manejarse por separado con al menos dos elementos amortiguadores (23, 24) dispuestos distanciados entre sí, estando dispuesto un espacio intermedio (25) entre los dos elementos amortiguadores (23, 24).

16. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de amortiguación que puede manejarse por separado presenta al menos un elemento distanciador para definir la distancia y/o el volumen del espacio intermedio (25) entre los dos elementos amortiguadores (23, 24).

17. Una unidad de amortiguación para el uso en un dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones

anteriores, caracterizada por que están previstos al menos dos elementos amortiguadores (23, 24) dispuestos distanciados entre sí, estando dispuesto un espacio intermedio (25) entre los dos elementos amortiguadores (23, 24).

18. Una unidad de inyección para un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que están

previstos un inyector y una unidad de amortiguación de acuerdo con la reivindicación anteriormente indicada dispuesta delante de éste.