Un inyector de fluido que tiene una disposición novedosa de válvula de admisión.

Un inyector de fluido que funciona como una bomba de desplazamiento positivo e incluye:

un alojamiento (12) en el que se ha formado una cámara de pistón;

un pistón (11) que alterna en la cámara de pistón para definir con ella una cámara de bombeo de fluido de volumenvariable (15);

una válvula de admisión unidireccional (32) que permite el flujo de fluido a la cámara de bombeo desde una entradade fluido (101);

una válvula unidireccional de salida (25, 26, 27, 28, 29) que permite el flujo de fluido de la cámara de bombeo (15) auna salida de fluido (13); donde

en la operación del inyector el pistón (11) se mueve cíclicamente para aumentar el volumen de la cámara de bombeo(15) y aspirar fluido a la cámara de bombeo mediante la válvula de admisión unidireccional (32) y luego el pistón semueve (11) para disminuir el volumen de la cámara de bombeo (15) y expulsar fluido de la cámara de bombeomediante la válvula unidireccional de salida (32);

caracterizado porque:

la entrada de fluido (101) incluye un paso de entrada (24) a través del alojamiento que se abre a la cámara debombeo como un orificio de entrada (100) dispuesto en una cara de extremo de la cámara de pistón, mirando la carade extremo de la cámara de pistón a una cara opuesta del pistón;

la salida de fluido (31) incluye un paso de salida (104) a través del alojamiento que se abre a la cámara de bombeo(15) mediante un orificio de salida en la cara de extremo de la cámara de pistón (40) espaciado del orificio deentrada; y

la válvula de admisión unidireccional (32) incluye un elemento de sellado (34) que está alineado con el orificio deentrada y que puede enganchar la cara de extremo del pistón (11) que se extiende sobre el orificio de entrada parasellar el orificio de entrada.

Un inyector de fluido que tiene una disposición novedosa de válvula de admisión La presente invención se refiere a un inyector de fluido que tiene una disposición novedosa de válvula de admisión.

La mayoría de los motores de combustión interna de automóviles usan actualmente sistemas de inyección de carburante para suministrar carburante a las cámaras de combustión del motor. Estos sistemas de inyección de carburante han sustituido a los carburadores de la tecnología anterior porque ofrecen un mejor control de la distribución de carburante y permiten que el motor cumpla objetivos de emisiones establecidos por ley así como mejorar la eficiencia general del motor.

En los motores de combustión interna de automóviles, los sistemas de inyección de carburante operan muy a menudo teniendo un carril de suministro de carburante a alta presión e inyectores que son válvulas de encendido/apagado que se pueden abrir para permitir la distribución de carburante mediante una boquilla adecuada y luego cerrar para parar la distribución de carburante. La cantidad de carburante distribuido en cada ciclo de motor es controlada por la cantidad de tiempo que la válvula está abierta en cada ciclo. Aunque tales sistemas son muy eficientes y permiten un buen control de la distribución de carburante, suelen ser demasiado complejos y demasiado caros para instalación en motores pequeños tales como los motores usados en equipo de jardinería, por ejemplo cortacéspedes y motocicletas pequeñas. Hasta la fecha tales motores siguen usando carburadores.

En GB2421543, el solicitante describe un sistema de inyección de carburante adecuado para motores pequeños en el que un inyector funciona como una bomba de desplazamiento positivo y dispensa una cantidad de carburante que es fija para cada operación del inyector. El inyector es controlado por un controlador electrónico para operar una pluralidad de ocasiones en cada uno de al menos una mayoría de ciclos de motor. Al aumentar las velocidades y/o las cargas del motor, el controlador incrementa la cantidad de carburante distribuido por ciclo de motor incrementando el número de ocasiones en que el inyector de carburante opera durante el ciclo de motor. A la inversa, en respuesta a la disminución de las velocidades y cargas del motor, el controlador reduce la cantidad de carburante distribuida reduciendo el número de ocasiones en que el inyector de carburante opera por ciclo de motor. La cantidad de carburante distribuida en un ciclo de motor se puede variar en pasos discretos variando el número de operaciones del inyector en el ciclo.

Partiendo de los principios implicados en GB2421543, el solicitante ha trabajado con el fin de refinar y mejorar la operación del inyector de carburante que allí se describe. Para ello, el solicitante ha trabajado en la mejora del diseño de la válvula de admisión usada para controlar el flujo de fluido a una cámara de carburante en el inyector desde la que el carburante es dispensado posteriormente bajo el movimiento de un pistón. Se describen válvulas de admisión de diseño mejorado en GB2452954. En esta memoria descriptiva de patente las válvulas de admisión se representan montadas en y moviéndose con un pistón que alterna en la cámara de carburante para aspirar carburante y expulsar carburante a/de la cámara. El carburante fluye a la cámara de carburante a través de agujeros dispuestos en el pistón, bajo el control de la válvula de admisión. La válvula de admisión incluye un soporte anular con brazos elásticos curvados que se extienden hacia dentro desde él a los cabezales de válvula.

La presente invención proporciona un inyector de fluido según la reivindicación 1.

Ahora se describirán realizaciones preferidas de la presente invención con referencia a los dibujos acompañantes en los que:

La figura 1 es una vista en perspectiva de una primera realización del inyector de fluido según la presente invención.

La figura 2 es una vista despiezada del inyector de fluido de la figura 1.

La figura 3 es una vista en sección transversal del inyector de fluido de la figura 1.

La figura 4 es una vista en planta de una válvula de admisión usada en el inyector de las figuras 1 a 3.

La figura 5 es una vista en perspectiva de la válvula de admisión de la figura 4.

La figura 6a es una vista en sección transversal de un montaje secundario de admisión y distribución del inyector de fluido de las figuras 1 a 3, tomada a lo largo de la línea B-B de la figura 6b.

La figura 6b es una vista en alzado lateral del montaje secundario de admisión y distribución representado en la figura 6a.

La figura 6c es otra vista en perspectiva en sección transversal del montaje secundario de admisión y distribución de las figuras 6a y 6b.

La figura 7a y la figura 7b muestran la operación de la válvula de admisión de las figuras 4 y 5.

La figura 8a y la figura 8b muestran una variante del inyector de fluido descrito en las figuras anteriores, que tiene un pistón con una cara de extremo modificada operable en una cámara de bombeo de volumen variable.

La figura 9 representa esquemáticamente una cara delantera de un pistón como se ilustra esquemáticamente en las figuras 8a y 8b.

Las figuras 10a y 10b muestran respectivamente una cara de extremo delantero y una sección transversal de un pistón que es adecuado para uso en la variante del inyector de fluido ilustrada esquemáticamente en las figuras 8a y 8b.

Las figuras 11a, 11b y 11c son respectivamente una vista de extremo que representa una cara de un pistón adecuado para uso en la variante ilustrada esquemáticamente en las figuras 8a y 8b, una sección transversal del mismo pistón y una vista respectiva del pistón.

La figura 12a es una vista en sección transversal de un componente que integra un elemento de asiento de válvula y una boquilla de distribución y que puede ser usado en el inyector de fluido de las figuras 1 a 3 en lugar del elemento de válvula y la boquilla de distribución separados de las figuras 6a y 6b (la sección transversal se ha tomado a lo largo de la línea A-A en la figura 12b) .

La figura 12b es una vista en alzado lateral del componente de 12a.

La figura 12c es una vista en planta del componente de las figuras 12a, 12b.

Y las figuras 12d y 12e son vistas en perspectiva de los componentes ilustrados en la figura 12.

La presente invención se describirá con referencia especial al uso del inyector de fluido como un inyector de carburante gasolina en un motor de combustión interna, porque es idealmente adecuado para dicha finalidad. Sin embargo, el inyector es igualmente adecuado para la distribución de otros fluidos, como se describirá más adelante.

La figura 1 representa un inyector de fluido 10, que se representa en una vista despiezada en la figura 2 y en sección transversal en la figura 3. Tomando estas figuras juntas, se puede ver que la unidad 10 incluye un pistón 11 que alterna en una cámara de pistón dentro de un alojamiento formado a partir de un conjunto de componentes. La cámara de pistón en que alterna el pistón 11 la facilita un componente de alojamiento 12. El pistón 11 define con el componente de alojamiento 12 un elemento de asiento de válvula 13 y una parte de una boquilla de distribución 14, una cámara de bombeo de fluido 15 cuyo volumen varía con el movimiento del pistón 11. El inyector 10 incluye una bobina eléctrica 16 que rodea un saliente anular 12a del componente de alojamiento 12 y que puede ser energizada para deslizar el pistón 11 en una dirección que incrementa el volumen de la cámara de bombeo de carburante 15.

El inyector de carburante 10 está provisto de un muelle de retorno 17 que actúa entre el pistón 11 y un tope de extremo 18 que está fijado en un agujero anular en una cubierta 19 prevista para la unidad inyectora 10.

En las figuras 1 a 3 se pueden ver contactos eléctricos 20 y 21 que permiten el flujo de corriente a través de la bobina eléctrica 16.

El componente de asiento de válvula 13 es de tipo almenado en su superficie exterior para proporcionar agujeros, por ejemplo 22, 23 (véase la figura 1) que permiten el flujo de carburante a la unidad de inyección de fluido 10. Se contempla que al menos una parte del inyector de carburante 10 incluyendo la porción de asiento de válvula 13 esté sumergida en carburante gasolina, por ejemplo colocando la unidad inyectora 10 dentro de un depósito de carburante o cámara de carburante. Una sección de salida 14a de la boquilla de distribución 14 se extenderá fuera del depósito de carburante para distribuir carburante a un paso de admisión de un motor de combustión interna (no representado)... [Seguir leyendo]

1. Un inyector de fluido que funciona como una bomba de desplazamiento positivo e incluye:

un alojamiento (12) en el que se ha formado una cámara de pistón;

un pistón (11) que alterna en la cámara de pistón para definir con ella una cámara de bombeo de fluido de volumen variable (15) ;

una válvula de admisión unidireccional (32) que permite el flujo de fluido a la cámara de bombeo desde una entrada de fluido (101) ;

una válvula unidireccional de salida (25, 26, 27, 28, 29) que permite el flujo de fluido de la cámara de bombeo (15) a una salida de fluido (13) ; donde en la operación del inyector el pistón (11) se mueve cíclicamente para aumentar el volumen de la cámara de bombeo (15) y aspirar fluido a la cámara de bombeo mediante la válvula de admisión unidireccional (32) y luego el pistón se mueve (11) para disminuir el volumen de la cámara de bombeo (15) y expulsar fluido de la cámara de bombeo mediante la válvula unidireccional de salida (32) ;

caracterizado porque:

la entrada de fluido (101) incluye un paso de entrada (24) a través del alojamiento que se abre a la cámara de bombeo como un orificio de entrada (100) dispuesto en una cara de extremo de la cámara de pistón, mirando la cara de extremo de la cámara de pistón a una cara opuesta del pistón;

la salida de fluido (31) incluye un paso de salida (104) a través del alojamiento que se abre a la cámara de bombeo (15) mediante un orificio de salida en la cara de extremo de la cámara de pistón (40) espaciado del orificio de entrada; y

la válvula de admisión unidireccional (32) incluye un elemento de sellado (34) que está alineado con el orificio de entrada y que puede enganchar la cara de extremo del pistón (11) que se extiende sobre el orificio de entrada para sellar el orificio de entrada.

2. Un inyector de fluido según la reivindicación 1, donde el orificio de entrada (100) es un orificio anular de entrada y el elemento de sellado (34) es un elemento anular de sellado.

3. Un inyector de fluido según la reivindicación 2, donde el orificio anular de entrada (100) es un orificio anular continuo.

4. Un inyector de fluido según la reivindicación 2, donde el orificio anular de entrada (100) es un orificio anular segmentado.

5. Un inyector de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el elemento anular de sellado (34) está conectado a un soporte anular circundante (33) de la válvula de admisión por una pluralidad de brazos elásticos curvados (35) .

6. Un inyector de fluido según la reivindicación 5, donde cada brazo elástico (35) se extiende desde un punto de montaje con el soporte anular (33) circunferencialmente alrededor del elemento anular de sellado a un punto de montaje con el elemento anular de sellado (34) .

7. Un inyector de fluido según alguna de las reivindicaciones precedentes 2 a 6, donde el orificio de salida está dispuesto dentro del orificio anular de entrada (100) .

8. Un inyector de fluido según la reivindicación 7, donde la cara de extremo de la cámara de pistón la facilita un montaje secundario de componentes del alojamiento (12) , incluyendo el montaje secundario una boquilla de distribución (14) mediante la que se distribuye fluido desde el inyector de fluido y un elemento de asiento de válvula

(13) montado en la boquilla de distribución; donde la boquilla de distribución (14) tiene una superficie anular que proporciona una parte de la cara de extremo de la cámara de pistón y que rodea el orificio de salida; y

el elemento de asiento de válvula (13) proporciona una parte de la cara de extremo de la cámara de pistón y tiene un agujero (101) de un diámetro interno más grande que un diámetro externo de la superficie anular de la boquilla de distribución (14) con el orificio anular de entrada definido entre un borde interno de la superficie anular del elemento de asiento de válvula y un borde externo de la superficie anular de la boquilla de distribución.

9. Un inyector de fluido según la reivindicación 8, donde la boquilla de distribución (14) tiene una superficie externa curvada que mira a una superficie interna de adaptación del elemento de asiento de válvula (13) definiendo las superficies curvadas opuestas entre ellas el paso de entrada de fluido (24) en el montaje secundario.

10. Un inyector de fluido según la reivindicación 9, donde el elemento de asiento de válvula (13) tiene un borde inferior almenado que contacta y engancha una superficie frontal de la boquilla de distribución (14) en el montaje secundario, definiendo los almenados entre ellos agujeros mediante los que puede fluir fluido al paso de entrada de fluido (24) .

11. Un inyector de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, donde un paso de salida de fluido (104) se extiende a través de la boquilla de distribución de fluido (14) y la válvula unidireccional de salida incluye un elemento de válvula de salida (25) dispuesto en el paso de salida y un muelle de válvula de salida (26) que actúa entre el elemento de válvula de salida y un asiento de muelle de válvula de salida (27) dispuesto en la boquilla de distribución de fluido (14) , empujando el muelle de válvula de salida (26) el elemento de válvula de salida a enganche con un asiento de válvula de salida proporcionado por una superficie interna de la boquilla de distribución de fluido (14) .

12. Un inyector de fluido según la reivindicación 11, donde el elemento de válvula de salida (25) está provisto de un capuchón abovedado (28) que engancha el asiento de válvula de salida (27) y donde el asiento de válvula de salida es frustocónico.

13. Un inyector de fluido según la reivindicación 11 o la reivindicación 12, donde la boquilla de distribución de fluido

(14) se fabrica a partir de un material conductor de calor por lo que se intercambia calor entre el fluido en el paso de entrada de fluido (24) y el fluido en el paso de salida de fluido (104) .

14. Un inyector de fluido según la reivindicación 7, donde la cara de extremo de la cámara de pistón (40) la facilita un solo componente que proporciona una boquilla de distribución (14) mediante la que el fluido es distribuido desde el inyector de fluido y un asiento de válvula (13) ; donde la boquilla de distribución (14) tiene una superficie anular que proporciona una parte de la cara de extremo de la cámara de pistón y que rodea el orificio de salida; y

el asiento de válvula (13) proporciona una parte de la cara de extremo de la cámara de pistón (40) y tiene un agujero de un diámetro interno más grande que un diámetro externo de la superficie anular de la boquilla de distribución con el orificio anular de entrada definido entre un borde interno de la superficie anular del asiento de válvula y un borde externo de la superficie anular de la boquilla de distribución.

15. Un inyector de fluido según la reivindicación 14, donde el componente tiene agujeros en su superficie exterior a través de los que puede fluir fluido al paso de entrada de fluido.

16. Un inyector de fluido según la reivindicación 14 o la reivindicación 15, donde un paso de salida de fluido (104) se extiende a través de la boquilla de distribución de fluido (14) y la válvula unidireccional de salida incluye un elemento de válvula de salida (25) dispuesto en el paso de salida y un muelle de válvula de salida (26) que actúa entre el elemento de válvula de salida y un asiento de muelle de válvula de salida (24) dispuesto en la boquilla de distribución de fluido (14) , empujando el muelle de válvula de salida (26) el elemento de válvula de salida a enganche con un asiento de válvula de salida proporcionado por una superficie interna de la boquilla de distribución de fluido (14) .

17. Un inyector de fluido según la reivindicación 16, donde la boquilla de distribución (14) tiene una superficie externa curvada que mira a una superficie interna de adaptación del elemento de asiento de válvula (13) , definiendo las superficies curvadas opuestas entre ellas el paso de entrada de fluido.

18. Un inyector de fluido según la reivindicación 16 o la reivindicación 17, donde la boquilla de distribución de fluido

(14) se fabrica a partir de un material conductor de calor por lo que se intercambia calor entre el fluido en el paso de entrada de fluido y el fluido en el paso de salida de fluido.

19. Un inyector de fluido según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el pistón (11) puede contactar el elemento de sellado (34) y empujar el elemento de sellado a enganche de sellado con la cara de extremo de la cámara de pistón (40) , con el elemento de sellado fijado entre el pistón y la cara de extremo de la cámara de pistón.

20. Un inyector de fluido según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el pistón (11) está provisto de un rebaje alineado con el elemento de sellado (34) que permite que fluya fluido alrededor del elemento de sellado.

21. Un inyector de fluido según la reivindicación 20, donde el rebaje lo facilitan ranuras que definen una forma de cruz en la cara del pistón (11) .

22. Un inyector de fluido según la reivindicación 20, donde el rebaje lo facilitan ranuras que definen una forma de

estrella en la cara del pistón (11) .

23. Un inyector de fluido según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde:

una bobina eléctrica (16) está dispuesta en el alojamiento rodeando el pistón y genera un campo que aplica una fuerza al pistón en una primera dirección;

un muelle de pistón (17) actúa entre el pistón y el alojamiento para aplicar una fuerza de empuje al pistón en una segunda dirección opuesta a la primera dirección; y

en la operación del inyector uno de la bobina eléctrica (16) y el muelle de pistón (17) aplica al pistón (11) una fuerza que actúa para mover el pistón para aspirar fluido a la cámara de bombeo (15) y el otro de la bobina eléctrica y el muelle de pistón aplica al pistón una fuerza que actúa para expulsar el fluido de la cámara de bombeo.

24. Un inyector de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, donde el pistón (11) está conectado a un elemento piezoeléctrico que, en la operación del inyector, se expande y contrae con la aplicación de un voltaje variable a su través.

25. Un inyector de fluido según alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el pistón (11) alterna entre dos 20 topes de extremo que aseguran que el pistón tenga una distancia determinada de recorrido en cada operación.

26. Un motor de combustión interna incluyendo:

una cámara de combustión; 25 un sistema de admisión de aire para distribuir aire cargado a la cámara de combustión;

un sistema de escape para expulsar gas quemado de la cámara de combustión a la atmósfera; y

un sistema de inyección de carburante para suministrar carburante al aire cargado para formar una mezcla de carburante/aire que posteriormente se quema en la cámara de combustión; donde el sistema de inyección de carburante usa un inyector de fluido según la reivindicación 25 para dispensar una cantidad de carburante fijada para cada operación del motor; 35 un controlador electrónico controla la operación del inyector de fluido;

en cada uno de al menos una mayoría de los ciclos de motor, el inyector de fluido es generado en una pluralidad de ocasiones por el controlador;

en respuesta a una velocidad creciente del motor y/o la carga, el controlador incrementa la cantidad del carburante distribuido por ciclo de motor incrementando el número de ocasiones en que el inyector de carburante es operado por el ciclo de motor; y

en respuesta a una velocidad decreciente del motor y/o la carga, el controlador reduce la cantidad de carburante distribuido por el ciclo de motor reduciendo el número de ocasiones en que el inyector de carburante es operado por el ciclo de motor.