ES2620354T3 - Bomba de combustible de pistón para un motor de combustión interna - Google Patents

Bomba de combustible de pistón para un motor de combustión interna Download PDF

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Abstract

Bomba de combustible de pistón (18) para un motor de combustión interna con un cilindro de la bomba (40) y un pistón de la bomba (28) alojado de manera desplazable en el cilindro de la bomba (40), caracterizada porque presenta una disposición de montaje y sellado (46) para el pistón de la bomba (28), que comprende una zona de guía (48) para la guía axial del pistón de la bomba (28) en el cilindro de la bomba (40) y una región de estanqueidad (50) que tiene un labio de estanqueidad, caracterizada porque la disposición de montaje y sellado (46) está diseñada de una pieza.

Description

DESCRIPCION
Bomba de combustible de piston para un motor de combustion interna Estado actual de la tecnica
La invencion se relaciona con una bomba de combustible de piston segun el concepto general de la reivindicacion 1.
5 En el mercado se conocen sistemas de combustible de motores de combustion interna, en los que el combustible es impulsado desde un deposito de combustible por medio de una bomba de combustible de piston mecanicamente accionada a alta presion a un rail de combustible. Para esto se preve en la bomba de combustible de piston un piston de la bomba alojado de manera desplazable, que comprime el combustible en una camara de transporte de la bomba de combustible de piston. El piston de la bomba se lleva en un manguito de piston de manera deslizante 10 mediante un ajuste estrecho y con una pequena ranura de sellado. El manguito de piston tiene que tener para el apoyo y sellado a traves de una ranura de sellado una cierta longitud y en caso necesario absorber grandes fuerzas transversales. Para su resistencia se produce el manguito de piston a menudo de acero. Debido a las altas especificaciones de tolerancia se emplea por otra parte una llamada "combinacion de pistones", es decir a cada carcasa de la bomba se le asigna un determinado piston. Ademas, se tiene que brunir el cilindro en la carcasa de la 15 bomba de modo complejo.
La EP 0 156 136 A2 muestra un sello de alta presion para un piston, particularmente un embolo.
Revelacion de la invencion
El problema en el que se basa la presente invencion se resuelve mediante una bomba de combustible de piston con las caracterlsticas de la reivindicacion 1. Unos perfeccionamientos favorables de la invencion se indican en las 20 subreivindicaciones. Otras indicaciones importantes para la invencion se encuentran ademas en la siguiente descripcion y en el diseno.
La bomba de combustible de piston conforme a la invencion ofrece la ventaja de que deja de ser obligatoriamente necesario un manguito de piston y el correspondiente ajuste preciso del piston en el manguito de piston y por consiguiente pueden ahorrarse considerables costes. En su lugar se separan alojamiento y estanqueidad 25 funcionalmente en una zona de alojamiento y una region de estanqueidad, cuyo labio de estanqueidad posibilita un sellado de baja friccion, sin ranuras y por consiguiente de alta precision. Configurando el labio de estanqueidad elasticamente y apoyandolo al menos por secciones bajo pretension en una pared del cilindro de la bomba, se produce una pretension. Mediante la pretension puede asegurarse, tambien en una carrera de succion de la bomba de combustible de piston, es decir cuando el piston de la bomba se desplace hacia el punto muerto inferior, una 30 funcion de sellado en la region de estanqueidad. En la carrera de sellado, es decir cuando el piston de la bomba se desplace hacia el punto muerto superior, puede entonces presionarse el labio de estanqueidad - cuando este orientado a la camara de transporte -por parte de la presion de combustible imperante en la camara de transporte de manera sellante soportada por presion contra la pared del cilindro de la bomba.
Una ordenacion de la bomba de combustible de piston preve que la bomba de combustible de piston comprenda un 35 elemento de plastico, en la que se configure la disposicion de montaje y sellado. Mediante la prevision del elemento de plastico se suprimen las altas especificaciones de tolerancia y puede prescindirse de un proceso adicional de brunido en la llnea de montaje de la bomba de combustible de piston. Por otra parte, el elemento de plastico puede fabricarse como pieza moldeada por inyeccion sencilla, por lo que puede producirse de manera especialmente economica. Tambien puede evitarse el peligro de un "gripado de los pistones" por fusion del material debido a la 40 eleccion de un elemento de plastico.
Se propone tambien, que el elemento de plastico se fabrique de poliamida (PA) y/o de polieteretercetona (PEEK). Se ha demostrado que en la production del elemento de plastico de poliamida (PA) o polieteretercetona (PEEK) pueden alcanzarse muy buenos resultados en relation a la gula y/o alojamiento en la zona de gula y en relation a la estanqueidad en la region de estanqueidad.
45 Una ordenacion de la bomba de combustible de piston preve que la disposicion de montaje y sellado este firmemente conectada con el piston de la bomba, el piston de la bomba presenta preferentemente un resalte anular circular, con el que la disposicion de montaje y sellado se encaja y/o se pega. Mediante la conexion del elemento de plastico con el piston de la bomba, el elemento de plastico puede seguir el movimiento de vaiven del piston de la bomba, donde en una conexion por clip la conexion esta configurada preferentemente de manera desmontable. Por 50 lo tanto, el elemento de plastico puede sustituirse en caso de desgaste.
Ademas, el resalte puede disponerse en el entorno de una section extrema del piston de la bomba adyacente a una camara de transporte de la bomba. La prevision del resalte cerca de la seccion extrema es ventajosa, pues la
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seccion de gula puede disponerse por consiguiente cerca de un posible punto de apoyo y/o aplicacion de la fuerza y las fuerzas transversales que aparecen pueden ser absorbidas en la seccion final del piston de la bomba por el elemento de plastico.
Se propone ademas que la disposicion de montaje y sellado este formada de una pieza. Mediante una produccion monopieza del elemento de plasticos puede fabricarse este en unicamente un paso de fabricacion por ejemplo mediante un proceso de moldeo por inyeccion.
Otra ordenacion de la bomba de combustible de piston preve que la disposicion de montaje y sellado este formada por varias partes. Esto es ventajoso, pues adaptado a las respectivas necesidades, es decir para la gula y/o alojamiento y para la funcion sellante, pueden seleccionarse diferentes plasticos para la zona de gula y para la region de estanqueidad.
Otro perfeccionamiento de la bomba de combustible de piston conforme a la invencion se caracteriza porque las piezas de la disposicion de montaje y sellado estan encajadas y/o pegadas junas. Esto es favorable, pues las piezas pueden unirse independientemente de la seleccion de material, es decir del material de la zona de gula y de la region de estanqueidad.
Es ademas concebible que entre el elemento de plastico y el cilindro de la bomba en la zona de la zona de gula se prevea una abertura en el rango de aproximadamente 1/100 mm a aproximadamente 10/100 mm, preferentemente de aproximadamente 3/100 mm. Esto es ventajoso, pues mediante la abertura puede evitarse un atascamiento del piston de la bomba en el cilindro de la bomba.
Otra ordenacion de la bomba de combustible de piston preve que en el entorno de una seccion extrema de la bomba del piston de la bomba alejada de una camara de transporte se disponga una segunda disposicion de montaje, particularmente un segundo elemento de plastico para el alojamiento del piston de la bomba preferentemente fijo respecto al cilindro de la bomba. El piston de la bomba se lleva y/o aloja por lo tanto en dos puntos de apoyo. Por un lado, se lleva a cabo una gula y/o alojamiento a traves de la seccion de gula del elemento de plastico, por otro lado, se lleva a cabo una gula y/o alojamiento mediante el segundo elemento de plastico. Los respectivos puntos de gula y/o apoyo se hallan ademas en las respectivas secciones extremas del piston de la bomba cerca de los puntos de aplicacion de fuerza, en los que pueden aparecer fuerzas transversales, por ejemplo, en el entorno del accionamiento de levas del piston de la bomba. Por consiguiente, se pueden reducir las tensiones en los puntos de gula y/o apoyo.
A continuacion se describen mas a fondo ejemplos de la presente invencion con referencia a los disenos adjuntos. En los disenos muestran:
Figura 1 una representacion esquematica de un sistema de combustible de un motor de combustion interna con un fragmento de una bomba de combustible de piston conforme a la invencion, que presenta de nuevo una disposicion de montaje y sellado;
Figura 2 una vista seccionada ampliada del fragmento de la bomba de combustible de piston conforme a la Figura 1 para aclarar la disposicion de montaje y sellado; y
Figura 3 un fragmento ampliado de la vista seccionada conforme a la Figura 2.
Un sistema de combustible de un motor de combustion interna lleva en la Figura 1 en conjunto el slmbolo de referencia 10. Comprende un deposito de combustible 12, del cual una bomba electrica de suministro previo 14
impulsa el combustible a una llnea de baja presion 16. Esta conduce a una bomba de alta presion en forma de
bomba de combustible de piston 18. Desde esta lleva una llnea de alta presion 20 a un rail de combustible 22. A este se conectan varios inyectores 24, que inyectan el combustible directamente en camaras de combustion (no representadas) asignadas a ellos en cada caso.
La bomba de combustible de piston 18 comprende una carcasa de la bomba 26 solo sugerida por zonas, en la que un piston de la bomba 28 se lleva y/o aloja de manera desplazable. Este puede desplazarlo un accionamiento de
levas no representado en un balanceo, lo que se sugiere mediante una doble flecha 30 trazada lateralmente. El
piston de la bomba es presurizado por un resorte helicoidal 32 en un punto muerto inferior en la Figura 1. El piston de la bomba 28 y la carcasa de la bomba 26 limitan una camara de transporte 34. Esta camara de transporte 34 puede conectarse a traves de una valvula de entrada 36 con la llnea de baja presion 16. Ademas, la camara de transporte 34 puede conectarse a traves de una valvula de salida 38 con la llnea de alta presion 20.
Tanto la valvula de entrada 36 como tambien la valvula de salida 38 se implantan como valvulas de retencion. No se representa, pero es posible ademas una ejecucion de la valvula de entrada 36 como valvula de control cuantitativo. En una tal puede abrirse a la fuerza la valvula de entrada 36 durante una carrera de alimentacion del piston de la
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bomba 28, de forma que el combustible no se transporte al rail de combustible 22, sino de vuelta a la llnea de baja presion 16. De este modo puede ajustarse la cantidad de combustible impulsada por la bomba de combustible de piston 18 al rail de combustible 22.
El piston de la bomba 28 se lleva en un cilindro de la bomba 40, que, en este sentido, es parte de la carcasa de la bomba 26. El piston de la bomba 28 muestra por un extremo proximo a la camara de transporte 34 una seccion final 42 en la Figura 1 superior. En el entorno de esta seccion extrema superior 42 muestra el piston de la bomba 28 ademas un resalte anular circular en forma de un collarln circunferencial 44 radialmente protuberante. El piston de la bomba 28 y/o el resalte 44 se encaja con una disposicion de montaje y sellado formada por un elemento de plastico 46, donde el elemento de plastico 46 presenta una zona de gula 48 para la gula axial y/o alojamiento radial del piston de la bomba 28 en el cilindro de la bomba 40 y una region de estanqueidad 50 configurada como labio de estanqueidad. El resalte 44 y el elemento de plastico con zona de gula 48 y region de estanqueidad 50 pueden identificarse mejor en las Figuras 2 y 3.
En su extremo alejado de la camara de transporte 34 muestra el piston de la bomba 28 ademas una seccion final inferior 52 en la Figura 1. En el entorno de esta seccion extrema inferior 52 se dispone un casquillo de gula 54 firmemente en la carcasa de la bomba 26. Entre el casquillo de gula 54 y la carcasa de la bomba 26 se preve una junta torica 56 en una ranura 58. El casquillo de gula 54 muestra una seccion de cilindro 60, que se extiende coaxialmente respecto al piston de la bomba 28 y a traves del cual se lleva el resorte helicoidal 32. El resorte helicoidal 32 se introduce a lo largo de un eje longitudinal del piston 62 al menos por secciones en una ranura de recepcion del resorte 64 del casquillo de gula 54, donde se apoya axialmente contra el casquillo de gula 54.
El casquillo de gula 54 muestra ademas en el interior una seccion de recepcion cillndrica circular 66, formada esencialmente por la pared perimetral interna de la seccion de cilindro 60. En esta seccion de recepcion 66 se dispone un elemento sellante anular 68 fijo respecto a la carcasa de la bomba 26, donde el elemento sellante 68 tiene seccion transversal en forma de H. En un segmento de collarln 70 extendido radialmente hacia dentro en el extremo sobresaliente de la seccion de cilindro se dispone ademas un segundo elemento de plastico 72 asimismo fijo respecto a la carcasa de la bomba 26. Este segundo elemento de plastico 72 por consiguiente, visto en la direccion axial del piston de la bomba 28, separado claramente del primer elemento de plastico 46 proporciona junto con la zona de gula 48 del elemento de plastico 46 la gula y/o alojamiento en dos puntos del piston de la bomba 28.
El punto de apoyo del segundo elemento de plastico 72 esta cerca de la aplicacion de fuerza mediante el resorte helicoidal 32 y/o mediante el accionamiento de levas no representado en la seccion final inferior 52 del piston de la bomba 28 en la Figura 1. Por consiguiente, puede reducirse un par de torsion de los puntos de apoyo. Mediante la separacion del montaje en la zona de gula 48 del elemento de plastico 46 y en el elemento de plastico 72 puede preverse el montaje cerca de la seccion extrema superior 42 y de la seccion extrema inferior 52 del piston de la bomba 28, con lo que puede reducirse la influencia de las fuerzas transversales. Mediante una consiguiente menor carga del cojinete puede posibilitarse as! el empleo de los elementos de plastico 46, 72.
La ordenacion del elemento de plastico 46 es en el presente caso de especial importancia. De esta nos ocuparemos por tanto en lo sucesivo en relacion a las Figuras 2 y 3 mas fuertemente en detalle: la Figura 2 muestra una vista seccionada de un segmento de la bomba de combustible de piston 18, donde el elemento de plastico 46 puede identificarse claramente. En una zona superior en la Figura 2 muestra el elemento de plastico 46 una seccion de insercion 74 en forma de seccion de tubo recta, coaxial respecto al piston de la bomba 28 y atravesado por el piston de la bomba 28 y/o pospuesta a este. En una zona inferior en la Figura 2 se encaja el elemento de plastico 46 a traves del resalte 44 con el piston de la bomba 28. Particularmente la zona de material del elemento de plastico 46 existente radialmente por fuera de la superficie lateral externa del resalte 44 forma la ya antes citada zona de montaje y/o gula 48, mediante la cual el piston de la bomba 28 se lleva de manera deslizante en el cilindro de la bomba 40 y se aloja radialmente.
La zona de gula 48 muestra desde una pared perimetral interna 76 del cilindro de la bomba 40 una distancia no reconocible en las Figuras de aproximadamente 3/100 mm. En la direccion axial, es decir a lo largo del aje longitudinal del piston 62, se extiende hacia la camara de transporte 34 a ralz de la zona de gula 48 la region de estanqueidad 50 configurada como labio de estanqueidad. El labio de estanqueidad 50 se extiende ademas como seccion de tubo formado en la zona de gula 48 y elasticamente pretensado radialmente hacia fuera de manera esencialmente coaxial respecto al piston de la bomba 28. La zona de gula 48 y la region de estanqueidad 50 estan formadas en las Figuras 2 y 3 de una pieza.
El labio de estanqueidad 50 se ajusta, tal y como puede identificarse en la Figura 3 otra vez aumentado, bajo pretension a la pared perimetral interna 76 del cilindro de la bomba 40. Entre el labio de estanqueidad y la region de estanqueidad 50 hay en el elemento de plastico 46 una escotadura, que forma una zona de soporte de presion 78. Esta zona de soporte de presion 78 esta formada de tal manera, que en caso de un desplazamiento del piston de la bomba 28 hacia el punto muerto superior, es decir en la carrera de alimentacion de la bomba de piston de combustible 18, la presion imperante en la camara de transporte 34 actua en la zona de soporte de presion 78 y as!
tambien en la cara externa libre del labio de estanqueidad, por lo que el labio de estanqueidad 50 se expone ademas de a la pretension a la pared 76 de forma estanca.

Claims (7)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    REIVINDICACIONES
    1. Bomba de combustible de piston (18) para un motor de combustion interna con un cilindro de la bomba (40) y un piston de la bomba (28) alojado de manera desplazable en el cilindro de la bomba (40), caracterizada porque presenta una disposicion de montaje y sellado (46) para el piston de la bomba (28), que comprende una zona de gula (48) para la gula axial del piston de la bomba (28) en el cilindro de la bomba (40) y una region de estanqueidad (50) que tiene un labio de estanqueidad, caracterizada porque la disposicion de montaje y sellado (46) esta disenada de una pieza.
  2. 2. Bomba de combustible de piston segun la reivindicacion 1, caracterizada porque comprende un elemento de plastico (46), en el que esta formada la disposicion de montaje y sellado.
  3. 3. Bomba de combustible de piston (18) segun la reivindicacion 2, caracterizada porque el elemento de plastico (46) es de poliamida (PA) y/o de polieteretercetona (PEEK).
  4. 4. Bomba de combustible de piston (18) segun una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque la disposicion de montaje y sellado (46) esta firmemente conectada con el piston de la bomba (28), el piston de la bomba (28) presenta preferentemente un resalte en forma de anillo circular (44), con el que se encaja y/o se pega la disposicion de montaje y sellado (46).
  5. 5. Bomba de combustible de piston (18) segun la reivindicacion 4, caracterizado porque el resalte (44) se dispone en el entorno de una seccion extrema (42) del piston de la bomba (28) orientada a una camara de transporte (34) de la bomba (18).
  6. 6. Bomba de combustible de piston (18) segun una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque entre el cilindro de la bomba (40) y la zona de gula (48) hay una abertura en el rango de aproximadamente 1/100 mm a aproximadamente 10/100 mm, preferentemente de aproximadamente 3/100 mm.
  7. 7. Bomba de combustible de piston (18) segun una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque en el entorno de una seccion extrema (52) del piston de la bomba (28) alejada de una camara de transporte (34) de la bomba (18) se dispone una segunda disposicion de montaje, particularmente un segundo elemento de plastico (72), para la gula del piston de la bomba (28), preferentemente fija respecto al cilindro de la bomba (40).
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