ES2277227T3 - Sistema de alimentacion de gas para un motor de combustion interna que presenta una valvula reductora de presion mejorada. - Google Patents
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Abstract
Sistema de suministro de gas para un motor de combustión interna, que comprende: - una pluralidad de inyectores controlados electromagnéticamente (1), asociados a los diversos cilindros del motor; - un colector de distribución o carril (2) que se comunica con dichos inyectores (1); - un depósito (3) para el suministro del carril (2), en el que se acumula el gas presurizado y - una válvula reductora de presión (7) situada en conexión entre el depósito (3) y dicho carril (2).
Description
Sistema de alimentación de gas para un motor de
combustión interna que presenta una válvula reductora de presión
mejorada.
La presente invención se refiere a los sistemas
de suministro de gas, en particular de gas natural comprimido (por
ejemplo, metano), para un tipo de motores de combustión interna que
comprenden:
- una pluralidad de inyectores controlados
electromagnéticamente, asociados a los diversos ci-
lindros;
lindros;
- un colector de distribución o carril que se
comunica con dichos inyectores;
- un depósito para el suministro del carril, en
el que se acumula el gas presurizado y
- una válvula reductora de presión instalada
entre el depósito y dicho carril y en conexión con éstos.
El anterior tipo de sistema de suministro
conocido se ilustra en la Figura 1 de los dibujos adjuntos. En dicha
Figura 1, el número de referencia 1 designa los inyectores
controlados electromagnéticamente asociados a los diversos
cilindros del motor, a los que se les suministra gas presurizado
mediante un colector de distribución o carril 2. El número de
referencia 3 designa un cilindro de gas, que funciona como un
depósito, en el que se acumula el gas presurizado (por ejemplo,
metano). La abertura de salida del cilindro de gas 3 está conectada
con el carril 2 por medio de un tubo 4. El tubo 4 presenta los
siguientes elementos dispuestos en serie: una válvula de seguridad
5, constituida por una válvula solenoide de paso operativa para
bloquear la abertura de salida del cilindro de gas 3; un detector
de presión 6 y una válvula reductora de presión 7. El número de
referencia 8 designa un detector de presión del carril o colector de
distribución 2.
Por ejemplo, en el caso de un sistema de
suministro de metano, la presión inicial del metano dentro del
cilindro de gas 3, cuando éste está lleno, es del orden de los 200
bars. Evidentemente, dicha presión desciende cuando el cilindro de
gas se vacía, hasta llegar a un valor mínimo del orden de 20
bars.
Al mismo tiempo, los inyectores controlados
electromagnéticamente 1 son capaces de funcionar a presiones de gas
sensiblemente inferiores, normalmente inferiores a 10 bars. La
función de la válvula 7 es precisamente la de asegurar que la
presión del gas adopte un valor adecuado para el correcto
funcionamiento de los inyectores 1. En la práctica, las válvulas
reductoras de presión utilizadas actualmente se encargan de que la
presión del gas del tubo 9, corriente abajo de la válvula reductora
de presión 6 que lleva el gas hasta el carril 2, tenga un valor que
oscila (ya que la presión del gas procedente del tubo 4 varía) entre
6,3 bars y 8,5 bars aproximadamente.
La presente invención se refiere en particular a
los tipos de sistemas de suministro de gas ilustrados anteriormente,
en los que la válvula reductora de presión comprende:
- el cuerpo de válvula, con un conector de
entrada conectado al depósito y un conector de salida conectado al
carril;
- un paso restringido definido dentro del cuerpo
de válvula para la comunicación entre el conector de entrada y el
conector de salida mencionados anteriormente;
- un elemento de apertura/cierre para el control
de la comunicación a través de dicho paso restringido;
- unos medios de recuperación del elemento de
apertura/cierre que tienden a mantener dicho elemento en la
posición de apertura y
- un elemento de pistón, que puede desplazarse
dentro del cuerpo de válvula, para controlar dicho elemento de
apertura/cierre, estando sometido dicho elemento de pistón a la
presión del gas corriente abajo de dicho paso restringido.
En la Figura 2 de los dibujos adjuntos, se
ilustra un tipo conocido de válvula reductora de presión que se
utiliza en el tipo de sistemas de suministro mencionado
anteriormente. El ejemplo ilustrado se refiere al caso de una
válvula que proporciona dos etapas de reducción de presión
consecutivas dispuestas en cascada. El cuerpo de válvula se designa
mediante el número de referencia 10. El número 11 designa el
conector de entrada, que está diseñado para ser conectado con el
tubo (Figura 1) a través del cual fluye el gas a presión procedente
del depósito 3, mientras que el número de referencia 12 designa la
abertura de salida que está diseñada para montar en ésta el
conector que se conecta con el tubo 9 que lleva el gas a presión
reducida hasta el carril 2 (Figura 1). El conector 11 define un
canal de entrada 13 que se comunica con la abertura de salida 12 a
través de una serie de canales realizados dentro del cuerpo 10, como
se describirá en mayor detalle más adelante. En dicha serie de
canales, se halla un paso restringido 14 que está asociado con la
primera etapa de la válvula. El gas que entra en la válvula a
través del canal de entrada 13 llega al paso restringido 14, pasando
a través de un filtro 15 y una válvula de paso de seguridad
controlada electromagnéticamente. La válvula solenoide 16 comprende
un solenoide 17 que es capaz de retirar un elemento de anclaje 18 y
dejarlo en una posición retraída, en la que el elemento de paso de
apertura/cierre 19 se desprende de un respectivo asiento de válvula
dejando libre el canal 20 que converge en el paso restringido 14.
El paso restringido 14 va a dar a una superficie esférica, que
funciona como asiento de válvula, que coopera en la parte frontal
con un elemento de apertura/cierre 21 constituido por un elemento
de junta de estanqueidad montado en el extremo libre del vástago 22
de un elemento de pistón 23. Éste último presenta un cabezal
inferior (representado en la Figura 2) de mayor diámetro y montaje
deslizable, con interposición de una junta de estanqueidad 24,
dentro de un revestimiento cilíndrico 25 fijado al cuerpo de
válvula. Entre el cabezal inferior del elemento de pistón 23 y una
cubeta fija 27, se halla un muelle helicoidal 26. El muelle 26
tiende a mantener el elemento de pistón 23 en su posición de fin de
trayecto descendente (como se ilustra en el dibujo), en la que el
cabezal inferior del elemento de pistón 23 entra en contacto con un
elemento inferior 28 para el cierre del revestimiento cilíndrico 25,
y en la que el elemento de apertura/cierre 21 queda situado a una
distancia de la abertura de salida del paso restringido 14, de tal
forma que, en dichas condiciones, el gas que llega al paso
restringido 14 desde el canal de entrada 13 puede entrar en una
cámara 29 situada corriente abajo del paso restringido 14, después
de experimentar un consiguiente descenso de presión. Desde la
cámara 29, el gas fluye, por medio de un paso intermedio 30, hasta
una segunda etapa de la válvula que es idéntica desde el punto de
vista funcional a la descrita anteriormente, por medio de la cual
el gas alcanza finalmente la abertura de salida 12. En lo sucesivo,
no volverá a hacerse referencia a dicha segunda etapa de la
válvula, puesto que se corresponde, como se ha dicho, con la primera
etapa. Volviendo a la estructura y al funcionamiento de la primera
etapa de la válvula reductora de presión, el gas que llega a la
cámara 29, además de fluir hacia la abertura de salida a través del
canal 30, también alcanza la cámara 31 situada enfrente del extremo
opuesto del elemento de pistón, por medio de un canal axial 32
realizado a través del elemento de pistón 23 y a través de unos
orificios radiales proporcionados en la pared del vástago del
elemento de pistón. La cámara 33, en la que está instalado el muelle
26, se comunica con la atmósfera externa a través de los orificios
25a proporcionados en la pared del revestimiento del cilindro 25. En
consecuencia, la junta de estanqueidad 24 realiza la función de
prevenir la fuga del gas presente en la cámara 31 hacia la cámara
33 y de ahí a la atmósfera externa. Una función similar es la
realizada por una junta de estanqueidad 34 situada en la posición
correspondiente a un orificio central de la cubeta fija 27 que
funciona como guía para el movimiento deslizante del vástago 22 del
elemento de pistón 23. Asimismo, dicha junta impide realmente que
el gas presente en la cámara 14 entre posiblemente en la cámara 33 y
de ahí a la atmósfera externa. Evidentemente, las juntas de
estanqueidad 24 y 34 se diseñan teniendo en cuenta el hecho de van a
instalarse entre unas superficies en movimiento relativo, es decir,
son juntas de tipo dinámico. En cambio, las juntas estáticas 35 y
36, constituidas por anillos de estanqueidad realizados en material
elastomérico, están situadas entre el elemento de cierre 28 y el
extremo inferior del revestimiento del cilindro 25 y entre la cubeta
fija 27 y el cuerpo de válvula.
En funcionamiento, el gas procedente del canal
de entrada 13 se introduce directamente en la cámara 29 a través
del paso restringido 14, y experimenta una reducción de presión en
la etapa de apertura inicial de la válvula solenoide 16. Por lo
tanto, el gas llega al canal 30 con la presión reducida y, de ahí,
pasa a una segunda etapa de reducción de presión, o directamente a
la abertura de salida de la válvula (en caso de que la válvula sea
una válvula de una sola etapa). No obstante, cuando la presión de la
cámara 29 se incrementa, dicha presión también se comunica a la
cámara 31 situada en el extremo opuesto del elemento de pistón 23.
Debido a que el área eficaz de la superficie del cabezal del
elemento de pistón 23 situado enfrente de la cámara 31 es mayor,
cuando la presión de la cámara 31 alcanza el valor de presión de
calibración, es decir, la presión de reducción de la primera etapa,
la presión de la cámara 31 tiende a provocar la elevación (como se
observa en el dibujo) del elemento de pistón 23 en contra de la
acción del muelle 26, hasta provocar el cierre del elemento de
apertura/cierre 21 contra su asiento. Por lo tanto, el elemento de
apertura/cierre permanece cerrado hasta que la presión de la cámara
29, y por consiguiente la de la cámara 31, desciende hasta un valor
que permite al muelle abrir el elemento de apertura/cierre. Por
consiguiente, se crea una oscilación continua del elemento de
apertura/cierre entre la posición de apertura y la posición de
cierre, con lo cual la presión del tubo 30 corriente abajo de la
primera etapa de reducción se mantiene dentro del rango de valores
deseado. Como se ha dicho anteriormente, la operación descrita se
repite una segunda vez en la segunda etapa de la válvula en el caso
de una válvula de doble etapa (como la del ejemplo ilustrado en la
figura), mientras que el gas que llega al tubo 30 es enviado
directamente al carril en el caso de una válvula de etapa única.
En el tipo de válvulas conocido descrito
anteriormente, es necesario que la dinámica de variación de la
presión regulada no sobrepase el ± 10%, para garantizar el
funcionamiento correcto del sistema de inyección. Con referencia a
la Figura 1 de los dibujos adjuntos, el detector de presión 8, que
es sensible a la presión del carril 2, envía su señal a una unidad
de control electrónico C, que también recibe la señal de salida del
detector de presión 6 situado justo después del depósito 3, y
controla los inyectores 1 y, en particular, el tiempo de apertura
de los mismos según la presión suministrada.
En consecuencia, para limitar la sensibilidad de
la presión regulada a la presión del depósito y la velocidad de
flujo, será necesario emplear, en la válvula 10 ilustrada en la
Figura 2, un muelle 26 de alta resistencia y por lo tanto de gran
tamaño. Esto comporta la adopción de la geometría ilustrada en la
Figura 2, con la consecuente necesidad de proporcionar dos juntas
de estanqueidad 24 y 34 de tipo dinámico. Debe tenerse en cuenta
también que la estructura del revestimiento del cilindro 25, dentro
del cual se desliza el elemento de pistón 23, a veces está sometida
a deformaciones cuando se aprietan los tornillos 37 que sujetan el
elemento de cierre 28 y el revestimiento del cilindro 25 al cuerpo
de válvula. Las posibles deformaciones de la estructura incrementan
el riesgo de fuga del gas hacia el exterior. Como es evidente, los
inconvenientes indicados se duplican en el caso de una válvula de
doble etapa.
Básicamente, pues, el tipo de válvula conocido
resulta ser incómodo y no completamente seguro con respecto al
riesgo de fuga de gas hacia la atmósfera externa y, además, presenta
una estructura relativamente complicada y costosa. Aparte de esto,
la válvula descrita no permite una respuesta óptima durante los
regímenes transitorios. Por último, existe el riesgo de que la
resistencia del muelle se deteriore con el paso del tiempo, con la
consiguiente variación de la presión regulada.
En el documento
EP-A-1 209 336, se da a conocer un
sistema de suministro como el expuesto en el preámbulo de la
reivindicación 1. En el documento
US-A-4 513 775, se da a conocer otro
sistema de suministro.
El objetivo subyacente de la presente invención
es proporcionar un sistema de suministro del tipo conocido descrito
anteriormente que permita superar los inconvenientes citados, que en
sentido más general presente una estructura relativamente simple y
de bajo coste y que, a pesar de esto, garantice un funcionamiento
eficaz y fiable, así como seguro en cuanto al riesgo de fuga de gas
hacia la atmósfera externa.
Para alcanzar el objetivo así como otros
objetivos, el objeto de la presente invención es un sistema de
suministro de gas que presenta las características de la
reivindicación 1.
Como resultará claramente evidente a partir de
la descripción de las formas de realización preferidas de la
presente invención, la consecuencia más importante de la adopción de
las características mencionadas para la válvula reductora de
presión radica en el hecho de que deja de ser necesario proporcionar
una junta de estanqueidad dinámica contra el riesgo de fuga de gas
en las áreas correspondientes a dos puntos diferentes de la
válvula, como ocurre, en cambio, en la válvula conocida ilustrada en
la Figura 2. En el caso de la presente invención, gracias a las
características descritas anteriormente, es posible impedir
cualquier fuga de gas hacia el entorno externo proporcionando una
sola junta de estanqueidad dinámica entre el elemento de pistón y
la pared dentro de la cual es guiado. Además, como resultará
igualmente evidente a partir de la descripción proporcionada a
continuación, la válvula reductora de presión del sistema según la
presente invención presenta consecuentemente una servidumbre
sensiblemente reducida con respecto a la válvula conocida. La
reducción de las dimensiones se refleja también en una mejora de la
seguridad de la junta de estanqueidad frente a cualquier fuga de
gas hacia el entorno externo. Además, la válvula según la presente
invención presenta una estructura más simple y es menos costosa de
fabricar.
Otras características y ventajas de la presente
invención se pondrán de manifiesto a partir de la descripción
proporcionada a continuación considerada conjuntamente con los
dibujos adjuntos, que se proporcionan únicamente a título de
ejemplo no limitativo, y en los que:
- la Figura 1 es un diagrama, que ya se ha
descrito, de un sistema de suministro según la técnica anterior;
- la Figura 2 es una vista parcialmente
seccionada, que ya se ha descrito, de una válvula reductora de
presión según la técnica anterior;
- la Figura 3 es una vista en sección
transversal de un ejemplo de forma de realización de una válvula
reductora de presión que no forma parte de la presente
invención;
- la Figura 4 ilustra una variante de la Figura
3;
- la Figura 5 ilustra otra evolución del sistema
de suministro de gas según la presente invención;
- la Figura 6 es una vista a escala ampliada de
un primer detalle de la Figura 5;
- la Figura 7 es una vista a escala ampliada de
un segundo detalle de la Figura 5 y
- la Figura 8 es un diagrama de otra variante
del sistema de suministro según la presente invención.
Según la presente invención, se propone un
sistema de suministro del tipo ilustrado en la Figura 1, en el que,
sin embargo, la válvula reductora de presión 7 se obtiene de
conformidad con la ilustración ejemplificativa de la Figura 3. En
dicha figura, las partes que corresponden o que tienen una función
similar a las partes de la Figura 2 se designan mediante los mismos
números de referencia.
La válvula de la Figura 3 presenta también un
cuerpo 10 dentro del cual se ha definido un paso restringido 14 que
comunica un canal de entrada 13, realizado en un conector de entrada
11, con un canal de salida 12, realizado en un conector de salida
12a. El conector 11 está diseñado para conectarse al tubo 4 (Figura
1) por el cual fluye el gas procedente del depósito 3. El conector
12a está diseñado para conectarse con el tubo 9 por el cual fluye
el gas a presión reducida hasta el carril 2. El ejemplo ilustrado en
la Figura 3 se refiere a una válvula de etapa única que realiza un
solo salto de presión. No obstante, no hay nada que impida que una
válvula diseñada con dos disposiciones en serie del tipo ilustrado
en la Figura 3 realice dos saltos de presión consecutivos.
En el caso del ejemplo ilustrado en la Figura 3,
el paso restringido 14 es delimitado por un anillo realizado en
metal o en un material plástico adecuado 14a presionado contra la
superficie final de un asiento realizado en el cuerpo 10 de la
válvula por el conector 11, que está atornillado dentro del cuerpo
10. El anillo 14a, además de delimitar el paso restringido 14,
delimita también una superficie cónica 14b que funciona como asiento
de válvula para un elemento de apertura/cierre tipo esfera 210,
realizado preferentemente en un material metálico y presionado
contra el asiento de la válvula 14b por un muelle auxiliar 211
situado entre el elemento de apertura/cierre tipo esfera 210 y una
superficie de contraste definida por el conector 11.
El cuerpo de válvula 10 presenta una cavidad
cilíndrica interna, dentro de la cual está sujeto un buje cilíndrico
212 que guía el movimiento deslizante del elemento de pistón 220.
El elemento de pistón 220 presenta una disposición generalmente
cilíndrica y una parte frontal situada enfrente de una cámara 290
que se halla corriente abajo del paso restringido 14 y se comunica
con el canal de salida 12. En la parte frontal, el elemento de
pistón 220 dispone de un tapón 60 para empujar el elemento de
apertura/cierre tipo esfera 210 hacia su posición de apertura,
contra la acción de un muelle 211 de alta flexibilidad y baja
precarga, cuya única función es la de mantener en su lugar el
elemento de apertura/cierre tipo esfera 210. Con este propósito, el
cuerpo del elemento de pistón 220 presenta un orificio axial ciego
61, que se extiende desde la superficie superior (tal como se
observa en el dibujo) del elemento de pistón 220, dentro del cual se
halla un muelle helicoidal 62. Uno de los extremos del muelle
helicoidal 62 es presionado contra la superficie final del orificio
axial ciego 61, y el extremo opuesto es presionado por un elemento
de cierre 63 que es retenido en su posición por medio de un
tornillo sin cabeza 64, que se atornilla dentro del orificio roscado
65 de una tuerca de anillo 66, que a su vez se atornilla dentro del
cuerpo de válvula 10 por el extremo opuesto al extremo en el que
está montado el conector de entrada 13. El extremo superior del
elemento de pistón 220 está situado frente a una cámara 67,
delimitada por la tuerca de anillo 66, que se comunica con la
atmósfera externa a través de los orificios 68 efectuados en la
tuerca de anillo.
En el caso del ejemplo ilustrado, el cuerpo del
elemento de pistón 220 presenta dos ranuras, dentro de las cuales
están montados dos anillos realizados en un material de bajo
coeficiente de fricción (por ejemplo, PTFE), designados con el
número de referencia 69, cuya función es guiar y facilitar el
deslizamiento del elemento de pistón 220 dentro del buje de guía
212. Además, el elemento de pistón 220 está provisto de una junta de
estanqueidad anular de tipo dinámico 70, que es presionada entre
una superficie de contraste anular definida en la superficie
externa del elemento de pistón 220 y un anillo 71 fijado de
cualquier forma (por ejemplo, atornillado) en el extremo inferior
del elemento de pistón 220.
El anillo 213 define la posición de parada del
elemento de pistón 220, y los orificios 214 permiten en cualquier
caso la comunicación de la cámara 215, que se comunica con el canal
de entrada 13, con la cámara 216, que se comunica con el canal de
salida 12.
A continuación, se ilustra el funcionamiento de
la válvula reductora de presión descrita anteriormente.
En la condición de reposo, el muelle 62 empuja
el elemento de apertura/cierre 210 hasta su posición de apertura
contra la acción del muelle 211. El gas procedente del depósito 3
(Figura 1) llega hasta el conector de entrada 11 y, por
consiguiente, pasa por el paso restringido 14 y desde ahí se
introduce en la cámara 290. Desde la cámara 290, el gas llega al
carril 2, a través del conector de salida 12 y el tubo 9 (Figura 1),
con un valor de presión adecuado para el funcionamiento correcto de
los inyectores 1.
No obstante, bajo la acción de la presión de la
cámara 290, el elemento de pistón 220 se desplaza contra la acción
del muelle 62 en la dirección de la cámara opuesta 67 (que se halla
a presión atmosférica), hasta que el elemento de apertura/cierre
210 puede cerrarse contra el asiento de la válvula 14b. Cuando la
presión de la cámara 290 desciende hasta recuperar el valor de la
presión reducida de calibración, el muelle 62 vuelve a ser capaz de
desplazar el elemento de pistón 220 hasta la posición que provoca la
apertura del elemento de apertura/cierre 210. De esta forma, la
presión de la cámara 290 varía cíclicamente, permaneciendo en
cualquier caso dentro del rango de valores reducidos adecuados para
el correcto funcionamiento de los inyectores.
La comparación del principio de funcionamiento
de la válvula de la Figura 3 con el de la válvula conocida de la
Figura 2 demuestra con claridad que la diferencia principal entre
dichas válvulas radica en el hecho de que, en el caso de la válvula
según la presente invención, el elemento de pistón 220 está sometido
a la presión del gas corriente abajo del paso restringido 14 sólo
en la posición correspondiente a uno de sus extremos, mientras que,
en el caso de la válvula conocida de la Figura 2, dicha presión se
ha comunicado a ambos extremos del elemento de pistón, y la
diferencia de las áreas útiles de dichos extremos se ha aprovechado
para provocar el cierre del elemento de apertura/cierre al
incrementarse dicha presión corriente abajo del paso restringido.
Además, en el caso de la válvula de la Figura 3, el elemento de
apertura/cierre no se desplaza con el elemento de pistón como en la
válvula de la Figura 2, y es empujado hasta la posición de apertura
por el elemento de pistón, como consecuencia de la fuerza ejercida
sobre éste por el muelle 61. La presión que se crea en la cámara
corriente abajo del paso restringido 14 tiende, en cambio, a empujar
el elemento de pistón, actuando sólo en uno de sus extremos, hacia
una posición que permite el cierre del elemento de
apertura/cierre.
Como consecuencia de la geometría mencionada, la
válvula de la Figura 3 no requiere, pues, la utilización de un
muelle de alta resistencia con unas dimensiones tan voluminosas como
las del muelle 26 de la válvula de la Figura 2, y presenta por lo
tanto una estructura más simple y menos voluminosa, en la que, en
particular, no será necesario utilizar dos juntas de estanqueidad
de tipo dinámico como en el caso de la válvula de la Figura 2. En
realidad, para prevenir el riesgo de fuga del gas hacia la atmósfera
externa, basta con utilizar una sola junta de estanqueidad 70 de
tipo dinámico en la posición correspondiente a la superficie de
contacto de deslizamiento entre el elemento de pistón 220 y el
correspondiente buje de guía 212. Por lo tanto, la válvula según la
presente invención, además de ser más simple y menos voluminosa, es
más segura por lo que respecta al riesgo de fugas de gas hacia el
entorno externo.
Otro inconveniente de la válvula conocida de la
Figura 2 que se elimina en la válvula de la Figura 3 consiste en la
posibilidad de emplear juntas de estanqueidad que son capaces de
garantizar un funcionamiento eficaz aun en presencia de
oscilaciones térmicas importantes.
En la Figura 4, se ilustra una válvula
sustancialmente idéntica a la válvula de la Figura 3, con la única
diferencia de que, en lugar de presentar el dispositivo de junta de
estanqueidad anular 70 como dispositivo de junta de estanqueidad,
presenta una cubierta tubular de tipo fuelle 700, de cuyos extremos
uno está sujeto al cuerpo fijo de la válvula y el opuesto está
sujeto a un extremo del elemento de pistón, de tal forma que la
cubierta 700, con sus deformaciones, es capaz de seguir los
movimientos del elemento de pistón. Dicha cubierta separa una
cámara anular 701 que lo rodea, dentro de la cual puede introducirse
el gas procedente de la cámara 290, del espacio interno de la
cubierta, que se comunica en cambio con la cámara 67 que está a
presión atmosférica.
La Figura 5 ilustra otra forma de realización
del sistema de suministro según la presente invención. En dicho
sistema, la válvula reductora de presión 7 permite también la
implementación de la regulación de la presión según los parámetros
deseados y preestablecidos. En este caso, la estructura de la
válvula reductora de presión 7 es, por ejemplo, del tipo
representado a escala ampliada en la Figura 6. Como puede
observarse, la estructura de la válvula 7 representada en la Figura
6 es idéntica a la de la válvula de la Figura 3, con la única
diferencia de que carece del muelle 62 y la cavidad interna 61 del
elemento de pistón 220 es sensible a la presión aplicada a través
de una línea de conexión 80 y un canal 81 realizado en un conector
82.
Como puede observarse en el diagrama de la
Figura 5, la línea 80 está situada corriente abajo de otra válvula
controlada electromagnéticamente 83, que funciona como válvula
solenoide piloto. La estructura detallada de la válvula solenoide
piloto 83 se representa en la Figura 7. No obstante, antes de
describir el ejemplo de la forma de realización de dicha válvula
(que se ilustra en la Figura 7), es importante destacar que la
función de la válvula solenoide piloto 83 es recibir, en un
conector de entrada 84, la presión del gas obtenida del depósito 3,
que se comunica con el conector 84 por medio de la línea 85 derivada
de la línea 4 corriente arriba de la válvula reductora de presión
7. La válvula solenoide piloto 83 crea, en un conector de salida 86,
una señal de presión reducida con respecto a la presión del
conector de entrada 84, que se envía a la válvula reductora de
presión 7 por medio de la línea 80. En la práctica, mientras que en
el caso de la Figura 3 el elemento del pistón 20 es empujado hacia
la posición de apertura del elemento de apertura/cierre 210 mediante
la fuerza del muelle 62, en el caso de la válvula de la Figura 6,
el elemento de pistón 220 es empujado por la señal de presión que
llega a través de la línea 80. Por consiguiente, variando dicha
señal de presión, será posible variar la respuesta de la válvula
reductora de presión y, por lo tanto, variar el salto de presión
obtenido mediante ésta o, dicho de otro modo, variar la presión del
gas enviado al carril 2. La válvula solenoide piloto 83 hace variar
la presión piloto transmitida a través de la línea 80 hasta la
válvula reductora de presión 7, en la medida en que dicha presión
depende de la intensidad de la corriente suministrada al solenoide
de dicha válvula, como se ilustra en mayor detalle con referencia a
la Figura 7.
Volviendo al diagrama de la Figura 5, la unidad
de control electrónico C recibe, desde el detector de presión 8,
una señal 8a que indica el valor de la presión existente en el
carril 2 y la compara con una señal 8b que indica la presión
deseable dentro del carril 2 para cada condición operativa del
motor. Con esta finalidad, pueden asociarse a la unidad de control
electrónico C unos medios de almacenamiento en los que se almacenan
unas equivalencias preestablecidas, que proporcionan el valor
deseado o el rango de valores deseado de la presión en el carril 2
de conformidad con la variación de los diferentes parámetros
operativos. Según la comparación entre la señal 8a y la señal 8b,
la unidad de control electrónico C emite una señal de salida 8c que
acciona la válvula solenoide 83 con el objetivo de obtener, por
medio de la válvula reductora de presión 7, el salto de presión que
se desea cada vez.
Por consiguiente, en el caso del sistema de la
Figura 5, se implementa un control de bucle cerrado de la presión
del carril de distribución (en lugar del control de bucle abierto
del sistema de la Figura 1).
Con referencia a la Figura 7, la válvula
solenoide piloto 83 presenta un paso restringido 90, que está
delimitado por un buje 91 que es empujado por un muelle helicoidal
93 contra un respectivo asiento realizado en el cuerpo 92 de la
válvula, estando uno de los extremos de dicho muelle en contacto con
el buje 91, y el extremo opuesto, con un elemento de cierre 94 que
está atornillado dentro del cuerpo 92. El buje 91 también delimita
un asiento de válvula 95 para un elemento de apertura/cierre tipo
esfera 96 que está conectado a un elemento de anclaje 97 de un
electroimán 98 que incluye un solenoide 99 y un muelle 100 que
tiende a empujar el elemento de apertura/cierre 96 y situarlo en la
posición de cierre. El gas entra en la válvula a través de un canal
101 realizado en el conector de entrada 84, llega al paso
restringido 90 y desde ahí, si el elemento de apertura/cierre 96
está abierto, entra en una cámara que se comunica con un canal de
salida 102 realizado en un conector de salida 103. Cuando la
intensidad de la corriente aplicada al solenoide 99 varía, la fuerza
resultante que actúa sobre el elemento de anclaje 97 y que tiende a
mantener el elemento de apertura/cierre 96 en la posición de cierre
varía de la misma manera. Se obtiene, pues, un salto de presión
ajustable que crea, en el canal de salida 102, una presión reducida
con respecto a la presión del canal de entrada 101 de valor
ajustable.
Por último, la Figura 8 ilustra un tipo de
sistema como el ilustrado en la Figura 1, que dispone de una válvula
solenoide 83 sustancialmente del mismo tipo que la ilustrada en la
Figura 7, situada corriente abajo de un tipo de válvula reductora
de presión 7 como el ilustrado en la Figura 3. En consecuencia, en
este caso, la válvula 7 funciona simplemente como una válvula
reductora de presión, mientras que la función de regulación de la
presión es desempeñada directamente por la válvula solenoide 83, que
recibe por su entrada la presión reducida que se obtiene en la
salida de la válvula reductora de presión 7, y proporciona por su
salida la presión para el suministro del gas al carril 2. En dicha
aplicación, la válvula reductora de presión 7 reduce la presión
hasta valores del orden de los 15 a 25 bars, mientras que la válvula
83, que lleva a cabo la función de regulación de la presión,
proporciona la ventaja de asegurar una rápida adaptación de la
presión al valor deseado. Evidentemente, el solenoide de la válvula
solenoide 83 es controlado por la unidad de control electrónico C
según el valor de presión indicado por el detector 8 y según el
valor deseado 8b, obtenido por un lado como una función de la
detección de las diversas condiciones de funcionamiento del motor
(posición del pedal del acelerador, velocidad de giro del motor,
temperatura ambiente, etc.), y por el otro, como una función de la
detección de las equivalencias almacenadas, por ejemplo, que
proporcionan los valores ideales de la presión de suministro para
cada condición de funcionamiento específica del motor. Se obtiene de
este modo una alta velocidad de accionamiento y un control preciso
de la velocidad de flujo. En particular, los tiempos de apertura de
los electroinyectores se optimizan y, por lo tanto, se reducen,
hecho que proporciona la posibilidad de sincronizar la inyección
con la apertura de la válvula de inducción del motor y aporta
efectos beneficiosos sobre el funcionamiento y las emisiones.
Claims (8)
1. Sistema de suministro de gas para un motor de
combustión interna, que comprende:
- una pluralidad de inyectores controlados
electromagnéticamente (1), asociados a los diversos cilindros del
motor;
- un colector de distribución o carril (2) que
se comunica con dichos inyectores (1);
- un depósito (3) para el suministro del carril
(2), en el que se acumula el gas presurizado y
- una válvula reductora de presión (7) situada
en conexión entre el depósito (3) y dicho carril (2);
en el que dicha válvula reductora de presión (7)
comprende:
- un cuerpo de válvula (10), con un conector de
entrada (11) conectado al depósito (3) y un conector de salida (12)
conectado al carril (2);
- un paso restringido (14) definido en el
interior del cuerpo de válvula (10) para la comunicación entre el
conector de entrada (11) y el conector de salida (12) mencionado
anteriormente;
- un elemento de apertura/cierre (210) para el
control de la comunicación a través de dicho paso restringido
(14);
- unos medios de empuje (62 y 80) que actúan
sobre el elemento de apertura/cierre y
- un elemento de pistón (220), que puede
desplazarse dentro del cuerpo de válvula (10), para controlar dicho
elemento de apertura/cierre (210),
estando caracterizado dicho sistema
porque:
- dicho elemento de pistón (220) está sometido a
la presión del gas corriente abajo del paso restringido (14), por
sólo uno de sus extremos;
- dicho elemento de apertura/cierre (210) no
puede desplazarse con dicho elemento de pistón (220);
- dichos medios de empuje (62 y 80) tienden a
empujar el elemento de pistón (220) hacia una posición en la que
dicho elemento de apertura/cierre (210) se mantiene en una posición
de apertura; y
- dicha presión corriente abajo del paso
restringido (14) tiende a empujar el elemento de pistón (220) hacia
una posición que permite el cierre del elemento de apertura/cierre
(210) y
porque dichos medios de empuje comprenden unos
medios para suministrar, por medio de una línea (80), una presión
piloto a una cámara (67) situada frente a un extremo de dicho
elemento de pistón (120), y empujar de este modo dicho elemento de
pistón (220) hacia la posición que provoca la apertura de dicho
elemento de apertura/cierre (210).
2. Sistema de suministro de gas según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho elemento de
pistón (220) está provisto de una sola junta de estanqueidad contra
la fuga de gas hacia la atmósfera externa.
3. Sistema de suministro de gas según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho elemento de
pistón (220) presenta un cuerpo cilíndrico montado de manera
deslizante dentro del cuerpo de válvula (10), con un extremo
frontal enfrentado a una cámara (290) situada corriente abajo de
dicho paso restringido (14) y provisto de un tapón (60) diseñado
para acoplarse a dicho paso restringido (14) y empujar dicho
elemento de apertura/cierre (210) para alejarlo de un asiento de la
válvula (14b) adyacente a dicho paso restringido (14).
4. Sistema de suministro según la reivindicación
1, caracterizado porque comprende una válvula solenoide
piloto (83) para suministrar, a dicha línea piloto (80), dicho flujo
de gas a una presión piloto.
5. Sistema de suministro según la reivindicación
4, caracterizado porque dicha válvula solenoide piloto (83)
presenta un solenoide (99) al que se le suministra una corriente
eléctrica que puede variarse para variar la señal de presión piloto
que se proporciona a dicha línea piloto (80) de dicha válvula
reductora de presión (7).
6. Sistema de suministro según la reivindicación
5, caracterizado porque el solenoide de la válvula solenoide
piloto (83) es controlado por una unidad de control electrónico (C),
de conformidad con una comparación entre la señal emitida por un
detector de presión (8) que indica la presión existente en el
colector de distribución o carril (2) y una señal que indica la
presión deseada dentro del carril.
7. Sistema de suministro según la reivindicación
6, caracterizado porque dicha señal que indica la presión
deseada se obtiene de conformidad con una serie de equivalencias
almacenadas que indican la condición de presión que es deseable
para variar los diferentes parámetros de funcionamiento del
motor.
8. Sistema de suministro según la reivindicación
1, caracterizado porque dispone de una válvula reguladora de
presión, situada corriente abajo de dicha válvula reductora de
presión (7), que recibe por su entrada el gas a presión reducida
obtenido de la válvula reductora de presión (7), y suministra por su
salida el gas que se suministra al carril, presentando dicha
válvula reguladora de presión (83) un solenoide al que se le
suministra una corriente eléctrica proporcionada por un sistema de
control electrónico, de conformidad con la señal obtenida en la
salida de un detector (8) que indica la presión existente en el
colector de distribución o carril (2).
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