Inyector de fuel con una disposición de control de válvula mejorada.

Un inyector (1) de fuel para un motor de combustión interna de ignición por compresión que comprende una válvula de inyección de fuel que tiene un miembro (5) de válvula de inyección movible,

durante el uso, bajo la influencia de la presión de fuel dentro de una cámara (25) de control miembro de válvula de inyección que actúa sobre el mismo, entre una posición cerrada y una posición abierta, un conducto (17) de suministro de fuel a alta presión a la cámara (25) de control de miembro de válvula de inyección, y un actuador operable para abrir y cerrar una válvula (61) de descarga conectada entre la cámara (25) de control de miembro de válvula de inyección y un conducto (59) de salida de fuel a un depósito o drenaje de baja presión, caracterizado por que se proporciona una válvula de corte en el conducto (17) de suministro de fuel a alta presión, teniendo la válvula de corte un miembro (29) de válvula de corte movible, durante el uso, bajo la influencia de la presión de fuel dentro de una cámara (51) de control de miembro de válvula de corte que actúa sobre el mismo, entre una posición cerrada y una posición abierta, donde la cámara (51) de control de miembro de válvula de corte es conectable al depósito o drenaje de baja presión a través de la válvula (61) de descarga, y donde hay un conducto (63) de transferencia de fuel abierto dispuesto entre la cámara (25) de control de miembro de válvula de inyección y la cámara (51) de control de miembro de válvula de corte, independientemente del estado de operación del inyector (1) de fuel.

Inyector de fuel con una disposición de control de válvula mejorada La presente invención se refiere a un inyector de fuel con una disposición de control de válvula mejorada para posicionar una aguja de válvula de un inyector de fuel en una posición donde se produce la inyección de fuel, y en una posición donde se evita la inyección de fuel. En particular, la presente invención se refiere a una disposición de control de válvula que utiliza una válvula de corte para controlar el flujo de fuel a alta presión entre un suministro de fuel a alta presión y una cámara de control de aguja de válvula de inyección para eliminar las pérdidas estáticas del inyector, reducir las pérdidas dinámicas y mejorar el rendimiento del inyector, en particular la robustez del inyector y la velocidad de apertura y cierre de la aguja de válvula.

Es conocido controlar el movimiento de una aguja de válvula de un inyector de fuel, para iniciar y detener la inyección de fuel, mediante el uso de una válvula de descarga accionada por un actuador para controlar la presión del fuel dentro de una cámara de control de aguja de válvula. Una disposición de control de válvula de este tipo se describe en el documento EP 1 163 440. En la disposición descrita, una superficie de empuje dispuesta en el extremo de la aguja de válvula que es distal con relación al asiento de la válvula puede estar sujeta a una fuerza causada por el fuel a presión dentro de la cámara de control de aguja cuando actúa contra la misma, y una superficie de empuje intermedia dispuesta entre los extremos distal y proximal de la aguja de válvula puede estar sujeta a una fuerza provocada por el fuel a presión dentro de una cámara anular asociada en el cuerpo de la boquilla.

El fuel de una fuente de suministro de fuel a alta presión puede fluir hacia el interior de la cámara de control de aguja de válvula a través de un orificio de entrada (INO) en el conducto de entrada. El fuel puede fluir hacia fuera de la cámara de control de aguja de válvula hacia un depósito o drenaje de baja presión a través de un orificio de vertido (SPO) , cuando la válvula de descarga es abierta por un actuador de solenoide. El fuel fluye hacia el interior de la cámara anular dentro del cuerpo de la boquilla desde la fuente de suministro de fuel a alta presión y fluye hacia el exterior de la cámara a través de los orificios de inyección que se abren y se cierran a medida que la aguja de válvula asciende o desciende respectivamente.

Durante el funcionamiento, para elevar la aguja de válvula y así abrir los orificios de inyección se abre la válvula de descarga, bajo el control directo del actuador de solenoide. El fuel dentro de la cámara de control de aguja de válvula puede entonces fluir hacia fuera del drenaje de baja presión a través del SPO. Como el INO está presente en la línea de suministro de fuel de alta presión hacia la cámara de control de aguja de válvula, la presión del fuel dentro de la cámara de control de aguja de válvula se reduce y por tanto se reduce la fuerza hacia abajo aplicada a la aguja de válvula como resultado del fuel que actúa sobre la superficie de empuje distal. El fuel a alta presión todavía actúa sobre la superficie de empuje intermedia de la aguja de válvula y la fuerza ascendente resultante aplicada a la superficie de empuje de aguja de válvula es mayor que la fuerza descendente aplicada a la aguja de válvula y por tanto la aguja de válvula comienza a moverse hacia arriba. Cuando los orificios de inyección se abren el fuel dentro de la cámara en el cuerpo de la boquilla fluye hacia fuera hacia un cilindro de motor, que está a una presión relativamente baja, y por tanto se reduce la presión de fuel dentro de la cámara anular en el cuerpo de la boquilla. A medida que se reduce la presión del fuel dentro de la cámara anular en el cuerpo de boquilla, la fuerza ascendente que actúa sobre la aguja de válvula se reduce. Sin embargo, en este punto la fuerza ascendente que actúa sobre la superficie de empuje es todavía mayor que la fuerza descendente aplicada a la aguja de válvula y por tanto la aguja de válvula permanece en una posición elevada y la inyección de fuel a través de los orificios de inyección continúa.

Para hacer descender la aguja de válvula, cerrar los orificios de inyección y así detener la inyección de fuel, la válvula de descarga se desplaza hasta una posición cerrada. Esto se consigue deteniendo el suministro de corriente eléctrica al solenoide y bajo la acción directa de un muelle de compresión helicoidal que actúa sobre el miembro de válvula de descarga. Esto cierra la salida de la cámara de control de aguja de válvula al drenaje de baja presión y por tanto, como el fuel a alta presión todavía está siendo suministrado a la cámara de control de aguja, a través del INO, se eleva la presión del fuel dentro de la cámara de control de aguja. La fuerza hacia abajo aplicada a la válvula se hace mayor que la fuerza ascendente y por tanto la aguja de válvula se desplaza hacia abajo.

Esta disposición de control de válvula según la técnica anterior emplea una válvula de descarga equilibrada hidráulicamente. Es necesario utilizar una válvula descarga equilibrada hidráulicamente porque se utiliza un pequeño actuador de solenoide para controlar el movimiento de la válvula de descarga y dicho actuador no es capaz de generar suficiente fuerza como para cerrar la válvula desequilibrada contra la alta presión del fuel dentro de la cámara de control de aguja de válvula que actúa contra el mismo. Es deseable utilizar un pequeño actuador de solenoide, ya que esto permite que el actuador se coloque dentro del cuerpo del inyector. Además, se consigue una reducción de costes asociada al uso de un actuador pequeño.

Una desventaja de las válvulas equilibradas hidráulicamente es que presentan pérdidas estáticas. Se trata de pérdidas a través de la válvula de descarga desde el lado de alta presión, es decir, la cámara de control de aguja de válvula, hacia el drenaje de baja presión y se incrementan debido a las altas presiones y temperaturas del fuel a las que está sujeta la válvula de descarga. Estas pérdidas estáticas requieren una capacidad de bombeo mayor y provoca que la energía se malgaste, ya que fuel a presión escapa al drenaje de baja presión.

Como se ha mencionado anteriormente, no es posible utilizar una válvula desequilibrada debido a que la fuerza necesaria para accionarla sólo podría ser suministrada por un actuador de solenoide más grande, que no cabría dentro del cuerpo del inyector, o por un tipo de actuador diferente, como un actuador piezo-eléctrico, que sería excesivamente caro.

También, la disposición de control de la técnica anterior presenta pérdidas de fuel dinámicas cuando se eleva la aguja de la válvula. Las pérdidas dinámicas se producen entre la entrada de fuel de alta presión y el depósito o drenaje de baja presión, a través de la cámara de control de pistón cuando se abre la válvula de descarga. Las pérdidas dinámicas constituyen una desventaja por las mismas razones que se mencionaron anteriormente con relación a las pérdidas estáticas.

El orificio de entrada y el orificio de vertido están presentes en la disposición de control de válvula de la técnica anterior para permitir la mayor velocidad de cierre de la aguja de la válvula, es decir, el retardo más pequeño entre el cierre de la válvula de descarga y el momento en que la presión de fuel dentro de la cámara de control de la aguja de la válvula alcanza un nivel en el que la fuerza descendente aplicada a la válvula es mayor que la fuerza aplicada hacia arriba, y para permitir la mayor velocidad de apertura de la aguja de la válvula, es decir, el menor retardo entre la apertura de la válvula de descarga y el momento en que la presión de fuel dentro de la cámara de control de la aguja de la válvula se reduce hasta un nivel en el que la fuerza ascendente aplicada a la aguja de la válvula es mayor que la fuerza descendente aplicada a la aguja.

Para tener la mayor velocidad de cierre en la aguja de la válvula, es necesario llenar la cámara de control de la aguja de la válvula lo más rápidamente posible. La situación ideal sería tener una entrada de fuel sin restricciones, es decir, sin ningún orificio de entrada y con una salida de fuel fuertemente restringida, es decir, un orificio de vertido pequeño. Sin embargo, también es deseable tener una velocidad de apertura elevada en la aguja de la válvula y ello requiere que la cámara de control de la aguja de la válvula se vacíe lo más rápidamente posible a través del conducto de salida. En este caso, es deseable tener una salida de fuel sin restricciones, es decir, ningún... [Seguir leyendo]

1. Un inyector (1) de fuel para un motor de combustión interna de ignición por compresión que comprende una válvula de inyección de fuel que tiene un miembro (5) de válvula de inyección movible, durante el uso, bajo la influencia de la presión de fuel dentro de una cámara (25) de control miembro de válvula de inyección que actúa sobre el mismo, entre una posición cerrada y una posición abierta, un conducto (17) de suministro de fuel a alta presión a la cámara (25) de control de miembro de válvula de inyección, y un actuador operable para abrir y cerrar una válvula (61) de descarga conectada entre la cámara (25) de control de miembro de válvula de inyección y un conducto (59) de salida de fuel a un depósito o drenaje de baja presión, caracterizado por que se proporciona una válvula de corte en el conducto (17) de suministro de fuel a alta presión, teniendo la válvula de corte un miembro (29) de válvula de corte movible, durante el uso, bajo la influencia de la presión de fuel dentro de una cámara (51) de control de miembro de válvula de corte que actúa sobre el mismo, entre una posición cerrada y una posición abierta, donde la cámara (51) de control de miembro de válvula de corte es conectable al depósito o drenaje de baja presión a través de la válvula (61) de descarga, y donde hay un conducto (63) de transferencia de fuel abierto dispuesto entre la cámara (25) de control de miembro de válvula de inyección y la cámara (51) de control de miembro de válvula de corte, independientemente del estado de operación del inyector (1) de fuel.

2. Un inyector (1) de fuel de acuerdo con la reivindicación 1, donde la válvula de corte comprende un cuerpo de válvula de corte dentro del cual un miembro (29) de válvula de corte, que adopta la forma de un pistón, es móvil de manera deslizante dentro de una cámara (31) de pistón, estando el cuerpo de válvula conectado de manera fluida en un primer extremo a la cámara (51) de control de miembro de válvula de corte, y estando conectado de manera fluida al conducto (17) de transferencia de fuel a alta presión en un segundo extremo y a una cámara (34) de fuel intermedia entre los dos extremos, y el cuerpo de válvula está dotado de un asiento de válvula entre la cámara (34) intermedia y el segundo extremo, y el pistón (29) está dotado de una cara de válvula complementaria acoplada al asiento de válvula para formar un cierre estanco dentro del conducto (55) de transferencia de fuel a alta presión cuando la válvula de corte está cerrada.

3. Un inyector (1) de fuel de acuerdo con la reivindicación 2, donde el pistón tiene en un primer extremo, proximal al primer extremo del cuerpo de válvula, una primera superficie (49) de empuje en comunicación fluida con la cámara (51) de control de miembro de válvula de corte, tiene en un segundo extremo proximal al segundo extremo del cuerpo de válvula, una segunda superficie (43) de empuje en comunicación fluida con la cámara (25) de control de miembro de válvula de inyección, y tiene intermedia entre los dos extremos una primera superficie (47) de empuje intermedia, proximal al primer extremo del pistón (29) , y una segunda superficie (45) de empuje intermedia, proximal al segundo extremo del pistón (29) , donde la primera superficie (47) de empuje intermedia y la segunda superficie (45) de empuje intermedia están en comunicación fluida con la cámara (34) de fuel intermedia.

4. Un inyector (1) de fuel de acuerdo con cualquiera de la reivindicación 1, la reivindicación 2 o la reivindicación 3, donde el miembro (29) de válvula de corte está desequilibrado.

5. Un inyector (1) de fuel de acuerdo con cualquiera de la reivindicación 1, la reivindicación 2 o la reivindicación 3, donde el miembro (29) de válvula de corte está equilibrado.

6. Un inyector (1) de fuel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde un elemento

(53) elástico impulsa el miembro (29) de válvula de corte hacia una posición en la que la válvula de corte está abierta.

7. Un inyector (1) de fuel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde se dispone una restricción (64) en el conducto (63) de transferencia de fuel.

8. Un inyector (1) de fuel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende un conducto (57) de suministro de fuel restringido conectado entre el conducto (17) de suministro de fuel a alta presión y la cámara (51) de control de miembro de válvula de corte.

9. Un inyector (201) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende un conducto (270) de suministro de fuel restringido conectado entre un conducto (217) de suministro de fuel de alta presión y la cámara (225) de control de miembro de válvula de inyección.