SISTEMA DE INYECCIÓN CON ACUMULADOR PARA UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA.

Sistema de inyección con acumulador para la inyección intermitente de combustible a alta presión en cámaras de combustión de un motor de combustión interna,

con un dispositivo de transporte de alta presión (12), el cual suministra combustible a alta presión a varias unidades de inyección (27) que presentan cada una, una válvula de inyección (18, 78, 88), una cámara de acumulación (22) discreta asociada a la misma y un dispositivo de estrangulación (25), estando conectadas las unidades de inyección (27) mediante unos medios de conducción (13) hidráulicos entre sí y con el dispositivo de transporte de alta presión (12) y presentando cada válvula de inyección (18, 78, 88) un elemento de válvula de inyección (35), accionado mediante una disposición de actuador (42) y un dispositivo de control (40) hidráulico, para el control de la operación de inyección de combustible a alta presión mediante unas aberturas de inyección de tobera (46) de una tobera (34) de la válvula de inyección (18, 78, 88), caracterizado porque los medios de conducción (13) hidráulicos presentan un efecto de acumulación demasiado pequeño para garantizar las operaciones de inyección reproduciblemente iguales exigidas de las válvulas de inyección (18, 78, 88), y el dispositivo de estrangulación (25) permite el flujo del combustible a alta presión en dirección hacia la válvula de inyección (18, 78, 88), por lo menos de manera aproximada, sin obstáculos y lo estrangula en la dirección opuesta, de tal manera que a cada válvula de inyección (18, 78, 88) fluye, durante su operación de inyección, combustible a alta presión tanto desde la cámara de acumulación (22) asociada como desde la cámara de acumulación (22) de otras unidades de inyección (27) y desde el dispositivo de transporte de alta presión (12)

La presente invención se refiere a un sistema de inyección con acumulador para la inyección intermitente de combustible a alta presión en cámaras de combustión de una máquina de combustión interna según el preámbulo de la reivindicación 1.

Un sistema de inyección con acumulador de este tipo se conoce por el documento DE 102 10 282 A1 o por el 5 EP 0 657 642 A2. Los equipos de alimentación transportan combustible desde un depósito de combustible para la alimentación de por lo menos una conducción de alta presión hacia los cilindros del motor de combustión interna. A través de la por lo menos una conducción de alta presión se alimenta un cierto número de inyectores de combustible los cuales contienen, en cada caso, una cámara de combustión del motor de combustión interna que alimentan con combustible. La por lo menos una conducción de alta presión comprende secciones de conducción, con las cuales están 10 conectados entre sí los inyectores de combustible individuales. Los cuerpos de inyector de los inyectores de combustible comprenden un espacio de acumulación integrado. Los espacios de acumulación están introducidos en lugar de un raíl común y cada espacio de acumulación tiene un volumen que corresponde a 50 veces hasta 80 veces la cantidad de inyección máxima de un inyector de combustible por operación de inyección. Cada espacio de acumulación es cargado, a través de un estrangulador de entrada, con combustible sometido a alta presión. Estos estranguladores de entrada 15 están concebidos de tal manera que son posibles operaciones de inyección conectadas de manera múltiple unas tras otras, sin que en las secciones de conducción aparezcan pulsaciones de presión. Se evita que otros inyectores de combustible se vean influidos.

En una instalación de inyección de combustible dada a conocer por el documento DE 32 27 742, se utilizan válvulas de inyección las cuales están provistas de un espacio de acumulación. Durante la operación de inyección se 20 expande parcialmente el combustible, que está sometido a alta presión en el espacio de acumulación, con caída simultánea de la presión en el espacio de acumulación. Gracias a ello tiene la ley de la inyección, es decir la evolución temporal de la operación de inyección, una característica descendente desde un principio, lo que tiene un efecto negativo sobre el proceso de combustión del motor de combustión interna. Cada espacio de acumulación está en contacto con la conducción de transporte de combustible a alta presión a través de una abertura estrechada o un paso 25 de estrangulador. Debido a la pequeña superficie de sección transversal de circulación, el paso de estrangulador impide la formación de ondas de presión apreciables en las conducciones de transporte de combustible durante cada operación de inyección. Las ondas de presión de este tipo influirían de manera inadmisible sobre la distribución uniforme del combustible en un motor de varios cilindros y sobre la estabilidad de las operaciones de inyección de una válvula de inyección individual entre una fase y otra. 30

En el documento EP 0 228 578 A, se proponen unas válvulas de inyección de combustible similares a las del documento DE 32 27 742. En esta variante de forma de realización de estas válvulas de inyección se encuentra entre un taladro anular alrededor de un elemento de guía del elemento de válvula de inyección y el espacio de acumulación de la válvula de inyección una válvula de retención cargada con resorte. El taladro anular está conectado con el taladro de suministro de combustible de la válvula de inyección y un taladro conecta el espacio de acumulación con el lado 35 posterior de la válvula de retención, es decir en la dirección de circulación por el lado del valle del asiento de la válvula de retención. De este modo, la presión en el espacio de acumulación permanentemente es inferior a la presión en el talado de suministro de combustible, en especial al inicio de cada operación de inyección. Gracias a esto, se puede en la válvula de inyección según el documento EP 0 228 578 A cerrar de manera fiable el elemento de válvula de inyección también cuando la cantidad de inyección es pequeña. 40

Los espacios de acumulación de las válvulas de inyección conocidas por el documento DE 32 27 742, así como también por el documento EP 0 228 578 A se encuentran por debajo de un émbolo de guiado y de un espacio de acumulación hidráulico del elemento de válvula de inyección. Los émbolos de guiado y el espacio de acumulación pertenecen a un dispositivo de control hidráulico para el control del movimiento de un elemento de válvula de inyección y es necesario en la mayoría de los estados de funcionamiento de la válvula de inyección que, durante la inyección o 45 también ya al inicio de la inyección, la presión por debajo del émbolo de guiado sea menor que la presión en el taladro de suministro de combustible, con el fin de garantizar un cierre suficientemente rápido del elemento de válvula de inyección. En muchos casos esto tiene como consecuencia que el elemento de válvula de inyección sea muy largo y de fabricación costosa. Además, esta disposición limita de forma masiva la libertad para un alojamiento constructivo de la cámara de acumulación. 50

En el documento EP 0 264 640 A se muestra como mediante desplazamiento del volumen de cada acumulador de inyector individual al sistema de conducción se puede optimizar el volumen total y se pueden superar las desventajas de los sistema de inyección de combustible, conocidos por el documento DE 32 27 742 y el EP 0 228 578 A, con conservación de la estabilidad de las operaciones de inyección. En la práctica se concibió, según el documento EP 0 264 640 A, una sección de conducción, la cual está antepuesta a todos los inyectores, con una sección transversal 55 interior mayor que la sección transversal de las conducciones restantes, de manera que esta sección tiene un efecto de acumulación mayor que las conducciones restantes. Esta sección de conducción fue designada con el nombre de raíl común y en consecuencia el sistema de inyección se designó como "Common Rail Einspritzsystem". Compárese para ello, por ejemplo, el artículo técnico "Das Common-Rail-Einspritzsystem - ein neues Kapitel der Dieseleinspritztechnik" de la Motortechnische Zeitschrift MTZ Nº 58, Octubre de 1997. 60

En el documento DE 31 19 050 se muestra una válvula de inyección con una cámara de acumulación integrada asimismo en la carcasa. La cámara de acumulación es conectada sin estrangulación con una conducción de alimentación de presión, la cual está conectada con una bomba de combustible. Este sistema, en el cual se muestra en cada caso una válvula de inyección con conducción de presión y bomba como una unidad, es adecuado para motores diesel muy grandes. 5

Los sistemas de inyección según los documentos DE 102 10 282 A1 y DE 32 27 742 presentan la desventaja esencial de la característica de inyección descendente. Con el fin de moderar esto se podría integrar aquí una cámara de acumulación muy grande en la válvula de inyección, lo que tiene sin embargo la desventaja de que la válvula de inyección se hace voluminosa.

Las válvulas de inyección tanto según el documento DE 32 27 742 como también según el EP 0 228 578 A 10 presentan las desventajas esenciales de un elemento de válvula de inyección largo y de la fuerte limitación en cuanto a la disposición espacial del espacio de acumulación.

La forma de realización práctica del sistema según el documento EP 0 264 640 A muestra la sección de conducción con una sección transversal mayor. Por ejemplo, en motores de la clase de potencia superior a aproximadamente 350 kW y hasta 20.000 kW y más esta sección de conducción es asimismo muy voluminosa y cara. 15 Además, en múltiples utilizaciones hay que realizar, por motivos de seguridad, el raíl común y las conducciones de presión con pared doble para el caso de una rotura. Esto continúa aumentando la complejidad y los costes para el raíl común. Cuando esto es sujetado al bloque del motor, aparece además el problema de que la diferente dilatación térmica entre el motor y el raíl común dan lugar a tensiones mecánicas no deseadas. En parte se subdivide por ello la sección de conducción en varias secciones más cortas, las cuales están realizadas hasta la estructuración de acumuladores 20 individuales con una conducción corta hacia cada válvula de inyección individual. Estos acumuladores individuales no están alojados en la carcasa de la válvula de inyección, dado que las relaciones...

1. Sistema de inyección con acumulador para la inyección intermitente de combustible a alta presión en cámaras de combustión de un motor de combustión interna, con un dispositivo de transporte de alta presión (12), el cual suministra combustible a alta presión a varias unidades de inyección (27) que presentan cada una, una válvula de inyección (18, 78, 88), una cámara de acumulación (22) discreta asociada a la misma y un dispositivo de estrangulación 5 (25), estando conectadas las unidades de inyección (27) mediante unos medios de conducción (13) hidráulicos entre sí y con el dispositivo de transporte de alta presión (12) y presentando cada válvula de inyección (18, 78, 88) un elemento de válvula de inyección (35), accionado mediante una disposición de actuador (42) y un dispositivo de control (40) hidráulico, para el control de la operación de inyección de combustible a alta presión mediante unas aberturas de inyección de tobera (46) de una tobera (34) de la válvula de inyección (18, 78, 88), caracterizado porque los medios de 10 conducción (13) hidráulicos presentan un efecto de acumulación demasiado pequeño para garantizar las operaciones de inyección reproduciblemente iguales exigidas de las válvulas de inyección (18, 78, 88), y el dispositivo de estrangulación (25) permite el flujo del combustible a alta presión en dirección hacia la válvula de inyección (18, 78, 88), por lo menos de manera aproximada, sin obstáculos y lo estrangula en la dirección opuesta, de tal manera que a cada válvula de inyección (18, 78, 88) fluye, durante su operación de inyección, combustible a alta presión tanto desde la cámara de 15 acumulación (22) asociada como desde la cámara de acumulación (22) de otras unidades de inyección (27) y desde el dispositivo de transporte de alta presión (12).

2. Sistema de inyección con acumulador según la reivindicación 1, caracterizado porque cada dispositivo de estrangulación (25) presenta una válvula de retención (24a) y, preferentemente en conexión en paralelo, un estrangulador de derivación (24b). 20

3. Sistema de inyección con acumulador según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de estrangulación (25) está dispuesto entre los medios de conducción (13) y la cámara de acumulación (22) y la cámara de acumulación (22) está conectada con la válvula de inyección (18) a través de un canal de conexión (33).

4. Sistema de inyección con acumulador según la reivindicación 3, caracterizado porque el dispositivo de estrangulación (25) presenta una válvula de retención (24a) con un estrangulador de derivación (24b), abriendo la 25 válvula de retención en dirección hacia la cámara de acumulación (22).

5. Sistema de inyección con acumulador según la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de acumulación (22) y la válvula de inyección (88) están conectadas entre sí a través de un canal de conexión (33), el dispositivo de estrangulación (25) está conectado en el canal de conexión (33) y los medios de conducción (13) desembocan en el canal de conexión (33) entre el dispositivo de estrangulación (25) y la cámara de acumulación (22). 30

6. Sistema de inyección con acumulador según la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de acumulación (22) y la válvula de inyección (78) están conectadas entre sí a través de un canal de conexión (33), el dispositivo de estrangulación (25) está conectado en el canal de conexión (33) y los medios de conducción (13) desembocan en el canal de conexión (33) entre el dispositivo de estrangulación (25) y la válvula de inyección (78).

7. Sistema de inyección con acumulador según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el dispositivo de 35 estrangulación (25) presenta una válvula de retención (24a) con un estrangulador de derivación (24b), abriendo la válvula de retención (24a) en dirección hacia la válvula de inyección (78).

8. Sistema de inyección con acumulador según una de las reivindicaciones 1, 4 ó 7, caracterizado porque la válvula de retención (24a) presenta un elemento de cierre (60), en forma de aguja cargado con un resorte (54), para el cierre y la apertura de la válvula de retención y porque el estrangulador de derivación (56) está confeccionado en el 40 elemento de cierre (60).

9. Sistema de inyección con acumulador según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los medios de conducción (13) presentan una conducción de acumulación de combustible (14) que conduce fuera del dispositivo de transporte de alta presión (12) y presentan una conducción de combustible (16) por cada válvula de inyección (18, 78, 88), desembocando las conducciones de combustible (16) en la conducción de acumulación de 45 combustible (14).

10. Sistema de inyección con acumulador según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los medios de conducción (13) presentan una conducción de acumulación de combustible (14), que conduce fuera del dispositivo de transporte de alta presión (12), por lo menos un bloque de distribución (96, 99, 128) y por cada válvula de inyección (18, 78, 88) una conducción de combustible (94a, 94b, 94c, 94d, 94e, 94f, 102a, 102b, 102c, 102d, 102', 130a, 50 130b, 130c, 130d, 130e, 130f), desembocando las conducciones de combustible y la conducción de acumulación de combustible (92, 100) en el bloque de distribución (96, 99, 128) y estando conectadas allí en circulación entre sí.

11. Sistema de inyección con acumulador según la reivindicación 10, caracterizado porque en el bloque de distribución (99) está montada por lo menos una válvula de limitación de caudal (104), la cual interrumpe la afluencia hacia una de las dos conducciones de combustible (102a, 102b, 102c, 102d, 102'), cuando el elemento de válvula de 55 inyección (36) de la válvula de inyección (18, 78, 88) en cuestión permanece, de forma no intencionada, demasiado tiempo en posición abierta.

12. Sistema de inyección con acumulador según la reivindicación 10, caracterizado porque en el bloque de distribución (128) está montada por lo menos una válvula de limitación de caudal (122) que actúa de forma simple, la cual interrumpe la afluencia por lo menos a dos conducciones de combustible (130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f), cuando el elemento de válvula de inyección (36) de por lo menos una de las dos válvulas de inyección (18, 78, 88) en cuestión permanece, de forma no intencionada, demasiado tiempo en posición abierta. 5

13. Sistema de inyección con acumulador según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque al bloque de distribución (96, 99, 128) está asociada una cámara de acumulación (97) adicional, cuyo volumen de acumulación corresponde, preferentemente por lo menos de manera aproximada, al de una cámara de acumulación (22) de una unidad de inyección (27).

14. Sistema de inyección con acumulador según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el 10 dispositivo de transporte de alta presión (12) presenta varias bombas de alimentación de alta presión (12'), preferentemente una bomba de transporte de alta presión (12') por unidad de inyección, los medios de conducción (13) presentan una conducción de bomba de combustible (14'') que conduce fuera de cada bomba de transporte de alta presión (12'), una conducción de acumulación de combustible (14) y, por cada válvula de alimentación (18, 78, 88), una conducción de combustible (16), desembocando las conducciones de bomba de combustible (14'') y las conducciones 15 de combustible (16) en la conducción de acumulación de combustible (14).

15. Sistema de inyección con acumulador según la reivindicación 14, caracterizado porque las bombas de transporte de alta presión (12') presentan unas levas (154) de carrera corta.

16. Sistema de inyección con acumulador según la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque la operación de bombeo de cada bomba de transporte de alta presión (12') se solapa, por lo menos parcialmente, con la operación de 20 inyección de la unidad de inyección (27) asociada.