ES2301785T3 - Sistema de arranque para motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Sistema de arranque (1) para motor de combustión interna, que comprende medios de alimentación de carburante a presión (3), un medio acumulador (2) abastecido con carburante a presión por dichos medios de alimentación, y al menos un medio de inyección (4) alimentado con carburante por el medio acumulador (2), un dispositivo almacenador de carburante a presión (5) que se alimenta gracias a la presión que reina en dicho medio acumulador y que es apto para suministrar en el arranque dicho carburante almacenado, incluyendo el dispositivo almacenador (5), en comunicación directa con dicho medio acumulador, al menos un medio de almacenamiento (12), una bola (19) para abrir o cerrar la comunicación entre el dispositivo almacenador (5) y el medio acumulador (2), y medios de apertura (13) que actúan sobre la bola (19) y que incluyen medios electromagnéticos (17) y medios elásticos (16), caracterizado por que * los medios electromagnéticos (17) y elásticos (16) están unidos mecánicamente por un medio accionador (24) que desplaza la bola (19) para abrir o cerrar la comunicación y está gobernado selectivamente por dichos medios electromagnéticos y dichos medios elásticos, de manera que se limita la energía a suministrar para gobernar dicho sistema de arranque, para permitir que dicho motor arranque más rápidamente, y; * los medios electromagnéticos (17) incluyen; o una bobina (23) que genera un campo magnético apto para desplazar el medio accionador (24) y cuyo diámetro interior forma un túnel s entre dicho al menos un medio de almacenamiento (12) y el medio acumulador (2), y; o un primer vástago (26) situado sensiblemente en el eje central de dicho túnel formado por la bobina (23), un plato (25) fijado de modo sensiblemente perpendicular en un extremo de dicho primer vástago - siendo atraído por la bobina dicho plato durante el paso de una corriente por la bobina y permitiendo que un segundo vástago (27), situado como prolongación del otro extremo del primer vástago (26) y que está en contacto con la bola (19), siga o inicie el movimiento de la bola (19).
Description
Sistema de arranque para motor de combustión
interna.
La invención se refiere a un sistema de arranque
para motores dotados de un colector común de inyección de
carburante.
Hoy en día, los constructores de automóviles
buscan las tecnologías que les permitan concebir vehículos
automóviles menos contaminantes. En primer lugar porque los
conductores de los vehículos son más sensibles que nunca a la
ecología, pero sobre todo porque las normas sobre gases de escape
que entren en vigor serán cada vez más severas.
Una de las soluciones previstas por los
constructores para reducir los gases contaminantes de escape
consiste en parar el motor cuando éste no es solicitado, como por
ejemplo en un disco en rojo. Esta técnica generalmente se llama
"parada y arranque" (en inglés "stop and start"). En
efecto, la parada del motor va a permitir bajar el consumo de
carburante y por tanto disminuir los gases contaminantes de escape.
Esta disminución de los gases de escape es significativa sobre todo
en ciudad, donde la gran concentración de señalización vial obliga a
parar regularmente y donde suelen formarse tapones.
Esta técnica de "parada y arranque" se
aplica fácilmente con los motores cuya inyección en cada cilindro se
gobierna individualmente. No obstante, este no es el caso con los
motores dotados de un colector común (en inglés "common rail")
que se ocupa de la inyección de varios cilindros al mismo tiempo. En
efecto, el arranque actual de estos motores, dotados de un colector
común de chorro de carburante a alta presión, es demasiado lento
para que les sea aplicable la técnica de "parada y arranque".
Esta lentitud se debe al tiempo que requiere la bomba de alta
presión para comprimir el carburante presente en el colector común,
hasta la presión mínima necesaria para el funcionamiento de los
inyectores. Así pues, para que los motores de colector común puedan
funcionar en modo de "parada y arranque" es necesario acortar
su tiempo de arranque.
La solicitud de patente US5839413 divulga un
sistema que permite reducir el tiempo de arranque de un motor dotado
de un colector común. El principio de este sistema consiste en poner
en comunicación el colector común no sólo con una bomba de alta
presión, sino también con un circuito de baja presión, gracias a dos
válvulas antirretorno calibradas (la primera a baja presión y la
segunda a alta presión). El circuito de baja presión posee un
acumulador de baja presión que permite mantener una presión estable
inferior a la suministrada cuando la bomba de alta presión está a
plena carga.
De este modo, mientras se pone en marcha la
bomba de alta presión en el arranque, el circuito de baja presión ya
comprime el carburante en el colector común. Después, cuando la
bomba de alta presión ejerza una presión superior a la que reine en
el circuito de baja presión, va a cerrarse la válvula de baja
presión, que hasta ahora dejaba pasar el flujo de baja presión, en
provecho de la segunda válvula. El colector común finalmente se pone
a presión únicamente con la bomba de alta presión. Por consiguiente,
el tiempo de elevación de presión se acorta gracias a este sistema.
No obstante, esta técnica no es satisfactoria, por una parte, porque
es demasiado compleja de poner en práctica, y, por otra parte,
porque no es bastante rápida para que su aplicación a la técnica de
"parada y arranque" resulte de uso
agradable.
agradable.
Por el documento US 20010054412 es conocido un
sistema de tipo "common rail" que incluye un medio acumulador
de presión y medios, a la vez elástico y electromagnético, para
establecer una comunicación entre el acumulador de presión y el
"common rail". Sin embargo, este dispositivo es relativamente
complejo, estando el acumulador asociado a una cámara presurizada
llena de nitrógeno. Además, en este sistema está dispuesto un
accionador en cada lado de una pared, con riesgos de fugas.
La finalidad de la presente invención es paliar
totalmente o en parte los inconvenientes citados anteriormente,
proponiendo un sistema simple de arranque, que incluye un medio de
compresión redundante y fácilmente integrable, con objeto de adaptar
los motores existentes a la técnica de "parada y arranque".
Con este fin, la invención se refiere a un
sistema de arranque para motor de combustión interna, que comprende
medios de alimentación de carburante a presión, un medio acumulador
abastecido con carburante a presión por dichos medios de
alimentación, al menos un medio de inyección alimentado con
carburante por el medio acumulador, un dispositivo almacenador de
carburante a presión que se alimenta gracias a la presión que reina
en dicho medio acumulador y que es apto para suministrar en el
arranque dicho carburante almacenado, incluyendo el dispositivo
almacenador, en comunicación directa con dicho medio acumulador, al
menos un medio de almacenamiento, una bola para abrir o cerrar la
comunicación entre el dispositivo almacenador y el medio acumulador,
y medios de apertura que actúan sobre la bola y que incluyen medios
electromagnéticos y medios elásticos. Este sistema además se
caracteriza porque
- -
- los medios electromagnéticos y elásticos están unidos mecánicamente por un medio accionador que desplaza la bola para abrir o cerrar la comunicación y está gobernado selectivamente por dichos medios electromagnéticos y dichos medios elásticos, de manera que se limita la energía a suministrar para gobernar dicho sistema de arranque, para permitir que dicho motor arranque más rápidamente, y;
- -
- los medios electromagnéticos incluyen una bobina, que genera un campo magnético apto para desplazar el medio accionador y cuyo diámetro interior forma un túnel entre dicho al menos un medio de almacenamiento y el medio acumulador, y un primer vástago situado sensiblemente en el eje central de dicho túnel formado por la bobina, un plato fijado de modo sensiblemente perpendicular en un extremo de dicho primer vástago - siendo atraído por la bobina dicho plato durante el paso de una corriente por la bobina y permitiendo que un segundo vástago, situado como prolongación del otro extremo del primer vástago y que está en contacto con la bola, siga o inicie el movimiento de la bola.
Ventajosamente, los medios elásticos según la
invención incluyen un resorte, una placa taladrada, fijada entre
dichos medios electromagnéticos y dicho medio de almacenamiento, y
la bola apta para tapar el orificio de dicha placa y solidaria con
dicho resorte permitiendo, según las presiones relativas entre el
medio acumulador y dicho al menos un medio de almacenamiento, la
comunicación entre estos dos últimos.
De manera ventajosa, el medio accionador
incluye, según la invención, un primer vástago situado sensiblemente
en el eje central de dicho túnel formado por la bobina, un plato
fijado de modo sensiblemente perpendicular en un extremo de dicho
primer vástago, y un segundo vástago, situado como prolongación del
otro extremo del primer vástago, que está en contacto con dicha bola
y posee un diámetro inferior al del orificio de dicha placa que
permite seguir o iniciar el movimiento de dicha bola. El plato
además incluye, ventajosamente, según la invención, al menos una
ranura apta para dejar pasar carburante por su orificio cuando dicho
plato está junto a dicho medio electromagnético.
Según la invención, los medios de alimentación
incluyen, ventajosamente, una bomba, que alimenta con carburante
dicho medio acumulador, y una válvula antirretorno que únicamente
permite el sentido de circulación del carburante que va de la bomba
hacia dicho medio acumulador.
Otras particularidades y ventajas resultarán
evidentes tras la lectura de la descripción que sigue, hecha con
referencia a las figuras, en las que:
- la figura 1 es una vista esquemática de
conjunto del sistema de arranque según la invención;
- la figura 2 es una vista esquemática del
dispositivo s almacenador de carburante según la invención;
- la figura 3 es una vista del accionador según
la invención.
En el ejemplo ilustrado en la figura 1, puede
verse que el sistema de arranque 1 según la invención incluye
principalmente un colector común 2, medios de alimentación 3, medios
de inyección 4 y un dispositivo almacenador de carburante a presión
5.
El funcionamiento muy conocido de un colector
común para motor de combustión interna no se detallará en esta
patente.
En el ejemplo ilustrado en la figura 1, los
medios de alimentación 3 están constituidos por una bomba de alta
presión 6, un conducto 7 y una válvula antirretorno 8. Esta bomba va
a comprimir y enviar carburante a presión al colector común 2 por el
conducto 7. La válvula antirretorno 8, montada en ese mismo
conducto, se utiliza para evitar el retroceso del carburante hacia
la bomba 6 cuando la presión del carburante sea mayor en el colector
común 2 que en la salida de dicha bomba.
Los medios de inyección 4, en el ejemplo
ilustrado en la figura 1, incluyen principalmente, por cada cilindro
de dicho motor, una canalización 9 y un inyector 10. La canalización
9 permite que el inyector 10 esté unido al colector común 2 y por
tanto sea alimentado con carburante a presión. En efecto, cada
inyector sólo puede funcionar con carburante a una presión mínima
predeterminada. De este modo, para un motor de cuatro cilindros
habrá que utilizar cuatro conjuntos de canalización 9 - inyector
10.
El dispositivo almacenador de carburante a
presión 5, en el mismo ejemplo ilustrado, está en comunicación
directa con el colector común gracias a un conducto 11. En el
ejemplo ilustrado en la figura 2 puede verse más precisamente que
dicho dispositivo almacenador incluye medios de almacenamiento 12 y
medios de apertura 13.
Los medios de almacenamiento 12 incluyen
principalmente un recipiente 14 y un captador 15. El primero puede
contener carburante a una presión al menos igual a la suministrada
por la bomba de alta presión 6. El captador 15 permite determinar la
presión del carburante existente en el interior de dicho
recipiente.
Los medios de apertura 13 permiten la
comunicación entre el recipiente 14 y el conducto 11. Estos medios
de apertura incluyen primeros elementos con propiedades elásticas 16
y segundos elementos con propiedades electromagnéticas 17, estando
unidas mecánicamente estas dos series de elementos.
Dichos primeros elementos incluyen un resorte
18, una bola 19, un asiento taladrado del resorte 20 y un asiento
taladrado de la bola 21. El asiento del resorte 20 se utiliza no
sólo para mantener la orientación de dicho resorte, sino también,
gracias a su orificio, para transferir carburante entre los medios
de apertura 13 y los medios de almacenamiento 12.
El resorte 18 incluye la bola 19 en el extremo
opuesto a dicho asiento del resorte. Éste, según las respuestas del
resorte a los esfuerzos aplicados, transmitirá un movimiento de
traslación apto para abrir o cerrar el orificio del asiento de la
bola 21 y permitir así la comunicación de carburante entre el
asiento del resorte 20 y el conducto 11.
Dichos segundos elementos incluyen electrodos de
mando 22, una bobina 23 y un accionador 24. Los electrodos 22
suministran corriente a la bobina 23 de manera que se induce un
campo magnético apto para desplazar dicho accionador. Además, la
bobina 23 está montada junto al asiento de la bola 21 de manera que
su diámetro interior esté centrado en el mismo punto que el del
orificio del asiento de la bola 21. De este modo, para que el
carburante pase entre el orificio de asiento de la bola 21 y el
conducto 11, debe atravesar el diámetro interior de la bobina
23.
Como se ilustra en el ejemplo de la figura 3, el
accionador 24 incluye un plato circular 25, un primer vástago 26 y
un segundo vástago 27. El plato 25 posee tales características
magnéticas que, durante el paso de la corriente por la bobina 23, va
a ser atraído hacia esta última. Además, el plato 25 posee tres
ranuras 28 equidistantes entre sí y situadas en la cara enfrentada a
dicha bobina.
El primer vástago 26 está montado de modo
solidario con dicho plato, de manera que dicho vástago se encuentre
sensiblemente a lo largo del eje central de la superficie interior
de la bobina 23. Como prolongación del primer vástago 26 está fijado
el segundo vástago 27. Este último es más fino que el primer vástago
26, pero igual a dicho orificio del asiento de la bola, de modo que
pueda pasar a su través.
Además, según la invención, el segundo vástago
27 está en contacto permanente con la bola 19, lo que permite unir
mecánicamente los elementos elásticos 16 y los elementos
electromagnéticos 17. De este modo, cuando la presión relativa del
carburante empuje a la bola 19 hacia su asiento 21, el accionador 24
se alejará de la bobina 23, o, cuando la bobina 23 reciba corriente,
el accionador 24 desalojará a la bola 19 de su asiento 21.
Durante el primer arranque, el medio de
almacenamiento 14, que está lleno de carburante a escasa presión, no
es operativo. El captador 15 lo detecta y durante el arranque no
autoriza la apertura del dispositivo almacenador.
Entonces se arranca el motor y mediante el
empuje del elemento de distribución se pone en marcha la bomba de
alta presión 6. La inercia de la bomba 6 hace que no suministre
inmediatamente a los inyectores 10 la presión mínima necesaria. Una
vez superada esa presión mínima, la bomba 6 va a continuar
aumentando la presión existente en el colector común 2, después va a
haber carburante en el conducto 11, alrededor del plato 25 y en el
volumen interior del orificio de la bobina 23, y además se efectúan
las primeras inyecciones. Entonces está arrancado el motor.
Cuando la presión haya alcanzado un umbral
mínimo en el colector común 2, el resorte 18 calibrado según esta
presión de umbral va a autorizar el paso del carburante y de este
modo autorizar el llenado del medio de almacenamiento 14.
Dependiendo de la presión relativa existente entre el colector común
2 y el medio de almacenamiento 14, el resorte 18 se va a contraer o
extender para que la presión del carburante contenido en el medio de
almacenamiento 14 aumente o permanezca estable, respectivamente.
Cuando, de forma aleatoria respecto al sistema
de arranque, el conductor decida parar el motor, se para la bomba de
alta presión 6. La presión existente en el colector común 2 baja y
el resorte 18 se va a extender para aplicar la bola 19 sobre su
asiento 21 y encerrar así en el medio de almacenamiento 14 el
carburante a presión. Entonces está parado el motor y operativo el
dispositivo almacenador 5.
Durante el arranque siguiente, el captador 15
detecta que la presión es suficiente y entonces autoriza la
liberación del carburante contenido en el medio de almacenamiento 14
hacia el colector común 2. Esto se realiza con la activación de la
bobina 23. Entonces el accionador va a ser atraído hacia la bobina
23 y de este modo va a sacar a la bola 19 de su asiento 21 gracias a
los vástagos 26 y 27. Entonces se libera el carburante contenido en
el medio de almacenamiento 14 y va a pasar sucesivamente por el
orificio del asiento del resorte 20, el orificio del asiento de la
bola (alrededor del vástago 27), el diámetro interior de la bobina
23 (alrededor del vástago 26), las ranuras 28 del plato 25 y el
conducto 11.
Al no suministrar todavía la bomba 6 una presión
mayor que la ejercida por dicha liberación, la válvula antirretorno
8 tapa el conducto 7 y de este modo permite mantener constante la
presión, debida a la liberación, en el colector común 2.
Entonces la presión existente en el colector
común 2 es suficiente para que un calculador (no representado) del
motor autorice el funcionamiento de los inyectores 10. Al ponerse en
movimiento la bomba de alta presión 6 a partir de los elementos de
distribución del motor, las primeras inyecciones van a tener un
efecto acelerador sobre las prestaciones de la bomba 6, por lo que
ésta va a aumentar más rápidamente de presión. De este modo, cuando
la bomba 6 suministre una presión superior a la que reine en el
colector común 2, la válvula antirretorno 8 del conducto 7 va a
autorizar la comunicación entre dicho colector común y la bomba 6
para que esta última tome el relevo de dicho dispositivo almacenador
5. En este instante, preferentemente se desactiva la bobina 23.
También preferentemente, el medio de
almacenamiento 14 se dimensiona de modo que puedan efectuarse dos
ciclos de inyecciones antes de que la bomba de alta presión
suministre una presión superior a la del colector común 2.
Cuando la presión haya alcanzado un umbral
mínimo en el colector común 2, el resorte 18 calibrado según esta
presión de umbral va a autorizar el paso del carburante y de este
modo autorizar el llenado del medio de almacenamiento 14. El ciclo
del dispositivo almacenador 5 se repite, como se ha explicado
anteriormente, para permitir que dicho motor adquiera un arranque
suficientemente corto para adaptarlo a la técnica denominada como
"parada y arranque".
Por supuesto, la presente invención no se limita
al ejemplo ilustrado, sino que es susceptible de diversas variantes
y modificaciones que serán evidentes para un experto en la técnica.
En particular, el lugar de implantación del dispositivo almacenador
puede ser diferente. Igualmente, el movimiento del plato 24 puede
hacerse más lineal gracias a cojinetes que acompañen el
deslizamiento de dicho accionador a lo largo del dispositivo
almacenador 5. Además, la válvula antirretorno 8 puede integrarse en
la bomba de alta presión 6. Finalmente, el sistema puede funcionar
sin captador de presión 15 y liberar la presión contenida en el
medio de almacenamiento 14 gracias a un temporizador u otro
órgano.
Claims (5)
1. Sistema de arranque (1) para motor de
combustión interna, que comprende medios de alimentación de
carburante a presión (3), un medio acumulador (2) abastecido con
carburante a presión por dichos medios de alimentación, y al menos
un medio de inyección (4) alimentado con carburante por el medio
acumulador (2), un dispositivo almacenador de carburante a presión
(5) que se alimenta gracias a la presión que reina en dicho medio
acumulador y que es apto para suministrar en el arranque dicho
carburante almacenado, incluyendo el dispositivo almacenador (5), en
comunicación directa con dicho medio acumulador, al menos un medio
de almacenamiento (12), una bola (19) para abrir o cerrar la
comunicación entre el dispositivo almacenador (5) y el medio
acumulador (2), y medios de apertura (13) que actúan sobre la bola
(19) y que incluyen medios electromagnéticos (17) y medios elásticos
(16), caracterizado porque
- \bullet
- los medios electromagnéticos (17) y elásticos (16) están unidos mecánicamente por un medio accionador (24) que desplaza la bola (19) para abrir o cerrar la comunicación y está gobernado selectivamente por dichos medios electromagnéticos y dichos medios elásticos, de manera que se limita la energía a suministrar para gobernar dicho sistema de arranque, para permitir que dicho motor arranque más rápidamente, y;
- \bullet
- los medios electromagnéticos (17) incluyen:
- \circ
- una bobina (23) que genera un campo magnético apto para desplazar el medio accionador (24) y cuyo diámetro interior forma un túnel s entre dicho al menos un medio de almacenamiento (12) y el medio acumulador (2), y;
- \circ
- un primer vástago (26) situado sensiblemente en el eje central de dicho túnel formado por la bobina (23), un plato (25) fijado de modo sensiblemente perpendicular en un extremo de dicho primer vástago - siendo atraído por la bobina dicho plato durante el paso de una corriente por la bobina y permitiendo que un segundo vástago (27), situado como prolongación del otro extremo del primer vástago (26) y que está en contacto con la bola (19), siga o inicie el movimiento de la bola (19).
2. Sistema (1) según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios elásticos (16) incluyen un
resorte (18), una placa taladrada (21), fijada entre dichos medios
electromagnéticos (17) y dicho medio de almacenamiento (12), y la
bola (19) apta para tapar el orificio de dicha placa y solidaria con
dicho resorte permitiendo, según las presiones relativas entre el
medio acumulador (2) y dicho al menos un medio de almacenamiento, la
comunicación entre estos dos últimos.
3. Sistema (1) según la reivindicación 2,
caracterizado porque el segundo vástago (27) que está en
contacto con dicha bola posee un diámetro inferior a dicho orificio
de la placa (21) que permite seguir o iniciar el movimiento de dicha
bola (19).
4. Sistema (1) según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque el plato (25) además
incluye al menos una ranura (28) apta para dejar pasar carburante
por su orificio cuando dicho plato está junto a dicho medio
electromagnético (17).
5. Sistema (1) según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque los medios de alimentación
(3) incluyen una bomba (6), que alimenta con carburante dicho medio
acumulador, y una válvula antirretorno (8) que únicamente permite el
sentido de circulación del carburante que va de la bomba hacia dicho
medio acumulador (2).
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR0200250 | 2002-01-10 | ||
| FR0200250A FR2834535B1 (fr) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | Systeme de demarrage pour moteur a combustion interne |
Publications (1)
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|---|---|
| ES2301785T3 true ES2301785T3 (es) | 2008-07-01 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| EP (1) | EP1463887B1 (es) |
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| DE (1) | DE60319670T2 (es) |
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| FR (1) | FR2834535B1 (es) |
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