ES2308216T3 - Sistema de inyeccion de combustible. - Google Patents
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Abstract
Sistema de inyección de combustible (1), con una válvula de inyección de combustible (2) con múltiples orificios de eyección (13), que inyecta el combustible en una cámara de combustión (6) de una máquina de combustión interna, y con un dispositivo de encendido (8) que ingresa a la cámara de combustión (6) con, al menos, un primer polo (16) y un segundo polo (17), caracterizado porque debajo del área del dispositivo de encendido (8), los chorros de combustible (20) que salen de los orificios de eyección (13) conforman un abanico de combustible (11) que se extiende uniformemente, conformando una superficie envolvente cónica (18), y porque el extremo del, al menos, primer polo (16) está dispuesto lateralmente junto al extremo del segundo polo (17) y ambos extremos se encuentran aproximadamente a la misma altura del eje longitudinal del dispositivo de encendido (8).
Description
Sistema de inyección de combustible.
La presente invención se origina a partir de un
sistema de inyección de combustible acorde al tipo de la
reivindicación principal.
Se conoce un sistema de inyección de combustible
con una válvula de inyección de combustible y un dispositivo de
encendido que ingresa a la cámara de combustión, por ejemplo, por la
memoria DE 100 26 321 A1. Los chorros de combustible que salen de
la válvula de inyección de combustible conforman un cono de
combustible. El cono de combustible presenta, a su vez, una
entalladura angular en el área de la bujía de encendido que está
dispuesta relativamente cerca de la válvula de inyección de
combustible. A través de la entalladura angular, dos chorros de
combustible pueden pasar el dispositivo de encendido a una distancia
definida, mediante lo cual se desea garantizar un encendido seguro
del combustible.
La desventaja del sistema de inyección de
combustible conocido por la memoria mencionada es, especialmente,
que la válvula de inyección de combustible debe ser montada con gran
esfuerzo para orientar con exactitud la sección angular hacia la
bujía de encendido. Del mismo modo, el dispositivo de encendido, es
decir, la disposición de los polos o electrodos, debe montarse de
modo tal que adopte una posición definida con exactitud respecto de
la válvula de inyección de combustible. La posición de la chispa de
encendido de un dispositivo de encendido y la posición y la
geometría de la forma de los chorros de la válvula de inyección de
combustible sólo pueden modificarse muy poco a lo largo de toda la
vida útil de un sistema de inyección de combustible, para evitar,
por ejemplo, fallas de
encendido.
encendido.
La memoria DE 197 14 796 A1 publica un
procedimiento y un dispositivo para el encendido de mezclas muy
magras de combustible y aire en motores Otto o de carburador. En
él, el enriquecimiento local con combustible de la mezcla base muy
magra y bastante homogénea, presente en la cámara de combustión, se
genera claramente antes del momento de encendido, ya sea a través
de un mando adecuado de la inyección por tubo de admisión o a través
de la inyección directa de una pequeña cantidad de combustible a la
cámara de combustión, en dirección a una pequeña cavidad de pistón.
Precisamente antes del momento de encendido, el dispositivo de
encendido por chispa ingresa a la cavidad del pistón y enciende la
mezcla enriquecida con combustible que se encuentra allí.
A diferencia de ello, la válvula de inyección de
combustible acorde a la invención, con las características de la
reivindicación principal, tiene la ventaja de que se ha
simplificado, sobre todo, el montaje del sistema de inyección de
combustible.
Sobre todo, no es necesario que el dispositivo
de encendido, es decir, la disposición de los polos o electrodos,
sea orientada con gran esfuerzo respecto de la válvula de inyección
de combustible.
Tampoco es necesario orientar con mucho esfuerzo
la válvula de inyección de combustible mediante torsión alrededor
del eje longitudinal.
La profundidad de entrada del dispositivo de
encendido en la cámara de combustión es reducida, por lo que se
reduce, por ejemplo, la carga térmica del dispositivo de encendido,
especialmente, de los polos.
Las dimensiones del dispositivo de encendido son
escalables y el cono de chorros se enciende en la superficie
envolvente exterior.
Gracias a las medidas mencionadas en las
subreivindicaciones, son posibles otros ventajosos
perfeccionamientos y mejoras del sistema de inyección de
combustible indicado en la reivindicación principal.
Ventajosamente, el extremo del primer polo y del
segundo polo consisten, al menos parcialmente, en un metal noble,
especialmente, en una aleación de platino. De ese modo, se genera de
modo seguro la chispa de encendido, sólo entre ambos extremos, sin
ser transportada fuera del área de los polos o electrodos. El
combustible puede ser encendido de modo seguro, dado que se cede
poca energía en forma de calor a los electrodos, como es el caso,
por ejemplo, de las denominadas chispas deslizantes.
Además es ventajoso que el diámetro de los
extremos del primer polo y del segundo polo asciendan a menos de un
milímetro y/o que la distancia del extremo del primer polo respecto
del extremo del segundo polo sea de menos de un milímetro. De ese
modo, también se asegura que la chispa se origine en el mismo punto
entre los polos y permanezca allí durante el proceso de
encendido.
En otro perfeccionamiento de la válvula de
inyección de combustible acorde a la invención, la distancia del
segundo polo respecto de la superficie envolvente cónica es de entre
0,5 y 3 mm. De ese modo, se garantiza un encendido seguro y, con la
disposición resultante, se reduce notablemente la carga térmica del
dispositivo de encendido, por lo cual se obtiene una mayor vida
útil con intervalos de mantenimiento más prolongados.
Gracias a los orificios de eyección que se abren
escalonadamente en dirección a la cámara de combustión, se reduce o
se impide la formación de acumulaciones que pueden influir
negativamente sobre la geometría del combustible eyectado.
Utilizando un disco de agujeros múltiples en el
cual están dispuestos los orificios de eyección, se puede diseñar,
de manera notablemente más simple, la válvula de inyección de
combustible, y con ella, el sistema de inyección de
combustible.
Un ejemplo de ejecución de la invención está
representado de manera simplificada en el dibujo y comentado en
detalle en las siguientes descripciones.
Se muestra:
Figura 1 un corte esquemático a través de un
ejemplo de ejecución de un sistema de inyección de combustible
acondicionado acorde a la invención,
Figura 2 un corte esquemático a través del
ejemplo de ejecución del sistema de inyección de combustible acorde
a la invención, a lo largo de la línea IIII en la figura 1,
Figura 3 un corte esquemático a través del
extremo del lado de la eyección, de una válvula de inyección de
combustible, de un sistema de inyección de combustible acorde a la
invención,
Figura 4 una representación esquemática de un
extremo de un dispositivo de encendido de un sistema de inyección
de combustible acorde a la invención que ingresa a la cámara de
combustión,
Figura 5 una representación esquemática de la
forma de los chorros de una válvula de inyección de combustible,
que produce una superficie envolvente cónica, de un sistema de
inyección de combustible acorde a la invención,
Figura 6 un corte esquemático a través de otro
ejemplo de ejecución de un sistema de inyección de combustible
acondicionado acorde a la invención, y
Figura 7 una representación esquemática de la
forma de los chorros de una válvula de inyección de combustible,
que produce una superficie envolvente parcial cónica, de un sistema
de inyección de combustible.
A continuación se describe, a modo de ejemplo,
un ejemplo de ejecución de la invención. Los componentes de
construcción coincidentes en las figuras están identificados con las
mismas referencias.
Un ejemplo de ejecución del sistema de inyección
de combustible 1, acorde a la invención y representado en la figura
1, está ejecutado, en la forma representada, para una máquina de
combustión interna con inyección externa y compresión de mezcla,
con configuración de mezcla y combustión internas y un procedimiento
de combustión mediante chorro guiado.
El sistema de inyección de combustible 1 en este
ejemplo de ejecución comprende un cilindro 21 en el cual se conduce
un pistón. El pistón 3 está unido, por un lado, con una biela 4 y
limita, por el otro, con una cámara de combustión 6. La cámara de
combustión 6 está delimitada, además, por un cilindro 21 y una
culata 5 dispuesta en la cara del cilindro 21 alejada de la biela 4
del cilindro 21. La culata 5 presenta una muesca cónica 12 que se
ensancha en dirección al cilindro 21, que conforma una parte de la
cámara de combustión 6. En la muesca 12 se encuentra dispuesta
coaxialmente una válvula de inyección de combustible 2 con su
extremo del lado de la eyección que ingresa a la cámara de
combustión 6. Los chorros de combustible representados
esquemáticamente en la figura 5 que salen del lado de eyección de la
válvula de inyección de combustible 2, producen una superficie
envolvente cónica 11 con un ángulo de apertura de la superficie
envolvente \beta que preferentemente es de 70 a 110 grados.
Relativamente cerca, algo desplazado lateralmente respecto del
extremo de la válvula de inyección de combustible 2, un dispositivo
de encendido 8 ingresa a la cámara de combustión 6, es decir, a la
muesca 12, con una profundidad tal que se mantiene una distancia de
preferentemente 0,5 a 3 mm. con respecto al abanico de combustible
11 que conforma una superficie envolvente cónica 18. La mezcla de
aire y combustible que se origina en la cámara de combustión 6 se
enciende mediante el dispositivo de encendido 8.
Además, en la culata 5 están dispuestas, al
menos, una válvula de salida 10 y, al menos, una válvula de entrada
9.
La figura 2 muestra un corte esquemático a
través del ejemplo de ejecución de un sistema de inyección de
combustible acorde a la invención 1, a lo largo de la línea
II-II en la figura 1. Se reconoce claramente la
posición central de la válvula de inyección de combustible 2 en la
muesca 12, así como la posición desplazada lateralmente, a una
corta distancia respecto de ella, del dispositivo de encendido 8. El
primer polo 16 se encuentra, en esta representación, en la cara del
segundo polo 17 alejada de la válvula de inyección de combustible 2.
Sin embargo, a causa de las medidas de la invención, la posición
del primer polo 16 es irrelevante, por lo cual se simplifica la
instalación del dispositivo de encendido 8. Si, por ejemplo, el
dispositivo de encendido 8 se enrosca en la culata 5, la posición
del dispositivo de encendido 8, o del primer polo 16, no necesita
un control muy exhaustivo y la rosca en la culata 5 y el dispositivo
de encendido 8 no necesitan ser realizados con tolerancias de
fabricación elevadas. Además, no se requiere un punto determinado de
sujeción del polo 16 en el dispositivo de encendido 8.
La figura 3 muestra un corte esquemático a
través del extremo del lado de la eyección de una válvula de
inyección de combustible 2 de un sistema de inyección de
combustible acorde a la invención 1, con un cuerpo de asiento de
válvula 15, una aguja de válvula 14 y orificios de eyección 13, de
los cuales sólo está representado uno. Los orificios de eyección 13
se abren escalonadamente en dirección a la cámara de combustión 6.
De ese modo se reduce o se impide la formación de acumulaciones en
el área de los orificios de eyección 13.
La figura 4 muestra una representación
esquemática de un extremo de un dispositivo de encendido 8 de un
sistema de inyección de combustible acorde a la invención 2 que
ingresa a la cámara de combustión 6. El extremo del, al menos,
primer polo 16 está dispuesto lateralmente junto al extremo del
segundo polo 17 que ingresa a la cámara de combustión 6, asimismo,
ambos extremos se encuentran aproximadamente a la misma altura del
eje longitudinal del dispositivo de encendido 8. Ambos extremos
consisten, preferentemente, en aleaciones de platino, para
mantener, durante todo el proceso de encendido, la chispa de
encendido entre los extremos de los polos 16, 17. Preferentemente,
los diámetros de los extremos y la distancia entre ellos ascienden a
menos de 1 mm.
La figura 5 muestra una presentación esquemática
de la forma de los chorros de una válvula de inyección de
combustible 2, que produce una superficie envolvente parcial cónica,
de un sistema de inyección de combustible acorde a la invención 1.
Los chorros de combustible 20 del abanico de combustible 11 que se
extiende uniformemente, conformando una superficie envolvente
cónica 18, presentan un grado de apertura \beta respecto del
chorro de combustible adyacente 20 de aproximadamente 25 grados.
Preferentemente, el grado de apertura \beta puede estar entre los
25 y los 45 grados en otros ejemplos de ejecución, asimismo, los
grados de apertura \beta individuales de los preferentemente 4 a
12 chorros de combustible 13 generados por los orificios de eyección
13 pueden diferir entre sí.
La posición del dispositivo de encendido 8
respecto del extremo del lado de la eyección de la válvula de
inyección de combustible 2, se encuentra, en el ejemplo de
ejecución representado, aproximadamente entre dos chorros de
combustible 20, asimismo, la posición de los chorros de combustible
20 respecto del dispositivo de encendido 8 puede ser elegida
libremente gracias a las medidas acordes a la invención, por
ejemplo, el chorro de combustible 20 puede discurrir también
exactamente sobre el dispositivo de encendido 8. Así como en el caso
del montaje del dispositivo de encendido 8, gracias a ello se
simplifica notablemente la instalación de la válvula de inyección
de combustible 2. Si, por ejemplo, la válvula de inyección de
combustible 2 se enrosca en la culata 5, la posición de la válvula
de inyección de combustible 2 no necesita un control muy exhaustivo
y la rosca en la culata 5 y la válvula de inyección de combustible
2 no necesitan ser realizados con tolerancias de fabricación
elevadas. Preferentemente, la cantidad de chorros de combustible 20
generados por cada orificio de eyección 13 se encuentra entre los 4
y los 12 chorros de combustible.
La figura 6 muestra un corte esquemático a
través de otro ejemplo de ejecución de un sistema de inyección de
combustible 1 acondicionado acorde a la invención, semejante al del
ejemplo de ejecución de la figura 1. Sin embargo, el dispositivo de
encendido 8 está dispuesto coaxialmente, es decir, en el punto más
elevado de la muesca 12. En este ejemplo de ejecución, el
dispositivo de encendido 8 también está dispuesto coaxialmente a la
cámara de combustión 6. Relativamente cerca, algo desplazado
lateralmente respecto del dispositivo de encendido 8, el extremo
del lado de la eyección de la válvula de inyección de combustible 2
ingresa a la muesca 12 con una profundidad tal que se mantiene una
distancia de preferentemente 0,5 a 3 mm. con respecto de la
superficie envolvente cónica 18.
La figura 7 muestra una representación
esquemática de la forma de los chorros de una válvula de inyección
de combustible, que produce una superficie envolvente parcial
cónica, de un sistema de inyección de combustible. El abanico de
combustible 11, es decir, la superficie envolvente cónica 18 que
sale de manera no axial de la válvula de inyección de combustible
2, que en este ejemplo de ejecución sólo está configurado
parcialmente, a saber, formando una superficie envolvente parcial
cónica, presenta 7 chorros de combustible 20 que presentan,
respectivamente entre sí, el mismo grado de apertura \beta de 40
grados. En otros ejemplos de ejecución, los ángulos de apertura
\beta entre los chorros de combustible 20 también pueden ser
elegidos de manera diferente, de acuerdo con los procesos que se
desarrollan en la cámara de combustión 6. La posición del extremo
del lado de la eyección de la válvula de inyección de combustible 2,
que ingresa a la cámara de combustión 6, se encuentra fuera del
punto medio del nivel del corte transversal de la cámara de
combustión 6, así como la posición del extremo del dispositivo de
encendido 8.
La presente invención no se limita al ejemplo de
ejecución representado y puede aplicarse libremente, por ejemplo,
para cualquier máquina de combustión interna con inyección de
combustible.
Claims (13)
1. Sistema de inyección de combustible (1), con
una válvula de inyección de combustible (2) con múltiples orificios
de eyección (13), que inyecta el combustible en una cámara de
combustión (6) de una máquina de combustión interna, y con un
dispositivo de encendido (8) que ingresa a la cámara de combustión
(6) con, al menos, un primer polo (16) y un segundo polo (17),
caracterizado porque debajo del área del dispositivo de
encendido (8), los chorros de combustible (20) que salen de los
orificios de eyección (13) conforman un abanico de combustible (11)
que se extiende uniformemente, conformando una superficie envolvente
cónica (18), y porque el extremo del, al menos, primer polo (16)
está dispuesto lateralmente junto al extremo del segundo polo (17) y
ambos extremos se encuentran aproximadamente a la misma altura del
eje longitudinal del dispositivo de encendido (8).
2. Sistema de inyección de combustible acorde a
la reivindicación 1, caracterizado porque el extremo del
primer polo (16) y del segundo polo (17) consisten, al menos
parcialmente, en un metal noble, especialmente, en una aleación de
platino.
3. Dispositivo acorde a la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque el diámetro del extremo del primer polo
(16) y del segundo polo (17) son de menos de un milímetro.
4. Sistema de inyección de combustible acorde a
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
la distancia del extremo del primer polo (16) respecto del extremo
del segundo polo (17) es menor a un milímetro.
5. Sistema de inyección de combustible acorde a
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
la distancia del segundo polo (17) respecto de la superficie
envolvente cónica (18) formada por los chorros de combustible (20)
es de entre 0,5 mm. y 3 mm.
6. Sistema de inyección de combustible acorde a
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
los chorros de combustible (20) extienden regularmente el abanico de
combustible (11), asimismo, los chorros de combustible (20)
presentan grados de apertura (ss) especialmente semejantes entre
sí.
7. Sistema de inyección de combustible acorde a
la reivindicación 6, caracterizado porque el ángulo de
apertura (ss) es de entre 25 y 45 grados.
8. Sistema de inyección de combustible acorde a
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
los orificios de eyección (13) se abren escalonadamente en dirección
a la cámara de combustión (6).
9. Sistema de inyección de combustible acorde a
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
la cantidad de orificios de eyección (13) es de, al menos, 4 y, como
máximo, 12 orificios de eyección.
10. Sistema de inyección de combustible acorde a
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
los orificios de eyección (13) están dispuestos en un disco de
agujeros múltiples de la válvula de inyección de combustible
(2).
11. Sistema de inyección de combustible acorde a
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
el abanico de combustible (11) presenta un grado de apertura
envolvente (a) de 70 a 110 grados.
12. Sistema de inyección de combustible acorde a
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
el abanico de combustible (11) discurre coaxialmente al eje
longitudinal de la válvula de inyección de combustible (2).
13. Sistema de inyección de combustible acorde a
una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el
eje longitudinal del abanico de combustible (11) comprende un ángulo
diferente a cero respecto del eje longitudinal de la válvula de
inyección de combustible (2).
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