Una bomba eléctrica de combustible para un motor de combustión interna que comprende un alojamiento de la bomba (1),

un portador de la bomba (30), un eje fijo (29) sobre el que se fijan todos los componentes giratorios, un rotor (18), un estator (13) y un circuito de conmutación (10) que suministra energía a los espirales (36), caracterizado porque comprende - un circuito de conmutación de corriente directa, sin escobilla, de fase única (10) y en el que el estator es un estator de fase única (13) teniendo un número de polos que reciben su energía de dicho circuito de conmutación de fase única (10), y en el que la bomba comprende ulteriormente un rotor magnético (18) que está impulsado en forma giratoria por dicho estator de fase única (13) y que impulsa giratoriamente un elemento de bombeo, todos los cuales están en el interior de un alojamiento que permite la introducción del combustible desde la entrada (2) y su extracción desde la salida (35)

Campo de la técnica

La presente invención se relaciona con las bombas de combustible eléctricas para motores de combustión interna.

La invención se relaciona en particular con un método y un mecanismo para introducir una bomba de combustible de corriente directa sin escobilla económica, de una sola fase, que elimina los problemas de desgaste de los sistemas de corriente directa con escobilla y los problemas de costos de los sistemas de corriente directa sin escobilla de tres fases.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Hoy, para incrementar la eficiencia de las bombas de combustible en el vehículo, se han fabricado diversas bombas eléctricas de combustible. Las bombas eléctricas de combustible para motores de combustión interna se han conocido y usado desde hace mucho. Hay muchas solicitudes sobre motores de combustión interna, una de estas solicitudes es la solicitud de patente estadounidense número 5.120.201 A1 y se relaciona con sistemas de liberación de combustible para motores de combustión interna, y, más en concreto, a una bomba de combustible autónoma de motor eléctrico para su uso en el mismo- En concreto, dicha solicitud incluye afirmaciones como la siguiente: “una bomba de combustible autónoma de motor eléctrico sin escobilla para sistemas de liberación de combustible en motor de combustión interna y aplicaciones similares de acuerdo con la presente invención comprende un alojamiento dotado de una entrada y una salida de combustible, y un motor eléctrico sin escobilla con un armazón magnético permanente instalado para su rotación en el interior del alojamiento y espirales de estator rodeando el armazón en el interior del alojamiento. Un mecanismo de bombeo está ubicado, de forma operativa, entre la entrada y la salida de combustible, y está acoplado al armazón para una rotación conjunta con dicho armazón en el interior del alojamiento para bombear combustible, bajo presión, desde la entrada a la salida”.

Otra solicitud relacionada con bombas eléctricas de combustible es la solicitud de patente estadounidense número 4.728.264, que divulga un sistema de liberación de combustible en el que una bomba de combustible de motor de corriente directa libera combustible, bajo presión de un tanque de suministro, a un motor. Un interruptor sensible a la presión, que puede estar contenido dentro de un alojamiento unitario de bomba y motor, responde a la presión de salida de bomba de combustible por la aplicación de una señal de corriente directa de anchura de pulso modulada al motor de la bomba y controlando, en consecuencia, la operación de la bomba de tal forma que se mantenga una presión constante en la línea de suministro de combustible al motor independientemente de la demanda de combustible.

Los motores de corriente directa magnética permanente (CDMP) convencionales son diseñados tradicionalmente con partes conmutativas relativamente económicas que comprenden un conmutador y un sistema de escobilla. Para muchas aplicaciones específicas, estos motores de corriente directa con escobilla mantendrán su importancia, especialmente en el segmento inferior del intervalo de aplicaciones.

Las escobillas de carbón y los conmutadores de cobre o grafito se desgastan debido a la erosión química por una diversidad de combustibles alternativos o de combinaciones de combustibles. Unas fuerzas más elevadas de balanceo aplicadas a las escobillas para vencer el efecto de las vibraciones del motor provocan un rápido desgaste de las escobillas y del conmutador. Las partículas arrancadas de las escobillas y del conmutador y transportadas por el combustible al sistema de combustible causan problemas en los diámetros cada vez más decrecientes de las boquillas del inyector en los inyectores de combustible de alta presión.

Por razón de estos casos, algunos fabricantes de bombas eléctricas de combustible han intentado diseñar y fabricar motores eléctricos de corriente directa sin escobilla para superar los problemas asociados con el desgaste del contacto escobilla/conmutador. La Patente Europea nº 1324474 A2 divulga el uso de un motor de corriente directa sin escobilla – y, más en concreto, pero no exclusivamente, el motor en sí – en unión con una bomba de combustible. Todos los intentos, como mucho, se han limitado a un sistema controlador de tres fases.

Los controladores de tres fases son diseñados y fabricados sobre la base de dos sistemas. Los sistemas con sensores requieren interruptores de triple efecto Hall con objeto de poder detectar la posición del rotor. Los sistemas que se llaman a sí mismos “sin sensor” no usan sensores, sino sofisticados algoritmos, que requieren microprocesadores con objeto de poder llevar a cabo las masivas operaciones aritméticas exigidas para detectar la posición del rotor. Ambos sistemas necesitan usar seis transistores de energía para suministrar energía a las bobinas del estator en una determinada secuencia. Por tanto, el uso de un motor de tres fases en una bomba pequeña de combustible provoca un incremento en el coste.

La complejidad de componentes y algoritmos para controlar y conducir un motor de tres fases en una bomba pequeña de combustible y el coste que se ha de pagar por esta excesiva sofisticación ha impedido que los diseños de bombas de combustible sin escobilla, de tres fases, hayan encontrado una amplia aceptación. Se han estancado como unos atractivos recambios dirigidos al público de los automovilistas, ávidos de encontrar “el último grito” en artilugios, con independencia de su coste.

Como resultado, la persistencia de la necesidad de introducir en el mercado una bomba de combustible de corriente directa, sin escobilla, de una sola fase, económica, debido a las muchas ventajas que supone y la insuficiencia de las soluciones existentes han hecho necesario llevar a cabo una mejora en el campo técnico relevante.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a las bombas de combustible eléctrico para motores de combustión interna como un procedimiento, que cumple con la necesidad apuntada, elimina todas las desventajas y proporciona algunas ventajas adicionales.

El principal objeto de esta invención, basado en el estado previo de la técnica, es eliminar los problemas de desgaste de los sistemas de corriente directa con escobilla y los problemas de coste de los sistemas de corriente directa sin escobilla, de tres fases, por la introducción de una bomba de combustible de corriente directa, sin escobilla, de fase única, económica.

Otro objeto de la invención es superar los problemas que han limitado el uso de sistemas sin escobilla de fase única a dispositivos móviles aéreos y hacer posible su uso en un campo más complicado como lo es el de las bombas de combustible.

Con esta invención, se ha hecho posible introducir bombas de combustible sin escobilla en la industria del motor como soluciones de confianza económicas.

Otro objeto de esta invención es adecuar la vida del filtro de entrada con la vida del motor, altamente prolongada, por la introducción de un elemento de filtrado duradero. El elemento de filtrado duradero se usa por primera vez en la industrial de bombas de combustible eléctrico.

Un objeto ulterior es el uso de un elemento de filtrado secundario no duradero en el interior de la bomba de combustible para atrapar el desperdicio que ha conseguido, por diversos motivos, atravesar el filtro primario duradero.

Por el uso de un filtro primario duradero y de un filtro secundario no duradero, se ha hecho posible tener una vida de la bomba muy larga, que no se ve limitada por la vida del filtro, y elementos de precisión para la protección de la bomba contra cualquier mal uso o abuso.

Otro objeto ulterior de esta invención la facilitar la fabricación y el ensamblaje de la unidad completa por el diseño de los componentes motrices y conducidos en dos sub – conjuntos completamente independientes y acoplarlos con un movimiento axial. Los dos sub – conjuntos se llevan al mismo eje y se cierran entre sí por las superficies ensamblables.

Por medio de un diseño inteligente y de técnicas de ensamblaje, el coste se ha mantenido bajo, ya que el coste es tan importante para los fabricantes de este equipamiento como su calidad.

Con objeto de conseguir todas las susodichas ventajas, que se harán evidentes de la siguiente descripción detallada, la presente invención reúne muchas comodidades que dependen de... [Seguir leyendo]

1. Una bomba eléctrica de combustible para un motor de combustión interna que comprende un alojamiento de la bomba (1), un portador de la bomba (30), un eje fijo (29) sobre el que se fijan todos los componentes giratorios, un rotor (18), un estator (13) y un circuito de conmutación (10) que suministra energía a los espirales (36), caracterizado porque comprende

 un circuito de conmutación de corriente directa, sin escobilla, de fase única (10) y en el que el estator es un estator de fase única (13) teniendo un número de polos que reciben su energía de dicho circuito de conmutación de fase única (10), y en el que la bomba comprende ulteriormente un rotor magnético (18) que está impulsado en forma giratoria por dicho estator de fase única (13) y que impulsa giratoriamente un elemento de bombeo, todos los cuales están en el interior de un alojamiento que permite la introducción del combustible desde la entrada (2) y su extracción desde la salida (35).

2. Una bomba eléctrica para un motor de combustión interna de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho circuito de conmutación (10) está ubicado más hacia arriba de los espirales del estator (36) haciendo posible que el combustible que entre frío consiga un enfriado más eficaz del circuito de conmutación (10) y haciendo salir el calor generado por dichas espirales del estator (36) del circuito frágil de conmutación (10).

3. Una bomba eléctrica de combustible para un motor de combustión interna de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por dicho circuito de conmutación de fase única (10), revestido con un barniz de revestimiento conformado que permite un índice de transferencia de calor muy alto no solamente desde sumideros metálicos de calor, sino también desde las carcasas de los componentes electrónicos.

4. Una bomba eléctrica de combustible para un motor de combustión interna de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho circuito de conmutación de fase única (10) monitoriza la temperatura del combustible y responde a las temperaturas bajo cero incrementando su producción de energía a medida que disminuye la temperatura del combustible.

5. Una bomba eléctrica de combustible para un motor de combustión interna de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por dicho enrollado del estator de fase única (36), en el que toda masa de alambrado en espiral recibe energía en cada fase de conmutación, creando así una planta de energía de alta densidad con una masa de cobre tan baja como la mitad de un estator de doble fase y dos tercios de un estator de triple fase.

6. Una bomba eléctrica de combustible para un motor de combustión interna de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por comprender al menos un filtro (primario) de entrada duradero (4) que se adapta a la larga vida de una bomba de combustible de corriente directa, sin escobilla, haciendo posible su cambio o lavado cuando se vea bloqueado por los desperdicios.

7. Una bomba eléctrica de combustible para un motor de combustión interna de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por comprender al menos un filtro secundario no duradero (8), más abajo del filtro primario duradero (4), imposible de templar por ningún medio, para contener cualquier desperdicio que pueda hacerse camino accidentalmente a través de dicha barrera de filtro primario durante los cambios de filtro, creando así una barrera secundaria invencible para proteger el frágil mecanismo de la bomba y los componentes del sistema de combustible.

8. Una bomba eléctrica de combustible para un motor de combustión interna de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por comprender al menos un acoplamiento de resorte de torsión (20) que conecta, de forma giratoria, el rotor magnético (18) con el rotor de la bomba (24) para dar al rotor magnético (18) una cierta cantidad de holgura angular de tal forma que el rotor magnético (18) pueda arrancar contra un par de torsión más bajo condiciones difíciles, como combustible frío gelatinizado o material extraño bloqueado en el interior del mecanismo de la bomba que exija, para su superación, un mayor par de torsión.

9. Una bomba eléctrica de combustible para un motor de combustión interna de acuerdo con la reivindicación 8, pudiendo ser fabricado dicho acoplamiento de resorte de torsión (20) a partir de una variedad de materiales.

10. Una bomba eléctrica de combustible para un motor de combustión interna de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por comprender al menos un saliente (31) en el aislador final del estator (14) del conjunto motriz y al menos una muesca (32) en el espaciador (19) del conjunto conducido para asegurar que los dos sub – conjuntos son ensamblados de forma concéntrica formando un espacio vacío uniforme entre el estator (13) y el rotor (18) y el par de torsión entre los sub – conjuntos motriz y conducido se vea absorbido.

11. Una bomba eléctrica de combustible para un motor de combustión interna de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por comprender al menos una muesca (32) en el aislador final del estator (13) del conjunto motriz y al menos un saliente (31) en el espaciador (19) del conjunto conducido para asegurar que los dos subconjuntos son ensamblados de forma concéntrica formando un espacio

vacío uniforme entre el estator (13) y el rotor (18) y el par de torsión entre los sub – conjuntos motriz y conducido se vea absorbido.

12. Una bomba eléctrica de combustible para un motor de combustión interna de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por comprender una extensión del eje (34)

5 en el eje fijo (29) y un orificio (33) en el concentrador (11) para asegurar que los dos subconjuntos son ensamblados de forma concéntrica formando un espacio vacío uniforme entre el estator (13) y el rotor (18).

13. Una bomba eléctrica de combustible para un motor de combustión interna de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por dicho rotor magnético (18) sobre – moldeado con plástico tratado por ingeniería, que mantiene unidos todos los elementos y no tiene salientes ni

10 muescas en el exterior, formando una excelente parte giratoria muy similar a un huevo.