BR102013007720B1 - sistema de alimentação de combustível diesel - Google Patents
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Abstract
SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE COMBUSTÍVEL DIESEL. Um sistema de alimentação de combustível diesel compreende um motor a diesel (100); um resfriador de combustível (102); um tanque de combustível (106); e uma válvula de reposição (104).
Description
[001] A invenção se refere a um sistema de alimentação de combustível diesel para veículos de trabalho.
[002] Em um típico circuito de suprimento de combustível diesel, um reservatório ou tanque é provido com combustível diesel que, por sua vez, é fornecido para o motor diesel. Um circuito de combustível diesel de recirculação é conectado entre o motor e o tanque de combustível, no qual uma linha de combustível se estende desde o tanque de combustível para o motor diesel para suprir o motor com combustível, e outra linha de combustível se estende desde o motor diesel de volta para o tanque de combustível para retornar combustível de transbordamento para o tanque.
[003] Pelo menos uma bomba é provida neste circuito de enlace fechado para pressurizar o combustível diesel e movê-lo a partir do tanque de combustível através do motor e de volta para o tanque.
[004] Um excesso de combustível diesel é usualmente provido pela bomba, de maneira que, quando o operador coloca uma alta demanda sobre o motor, por exemplo, por pressionamento sobre o pedal do acelerador, existirá suficiente suprimento de combustível diesel para o motor para satisfazer qualquer demanda de potência. Quando o operador não necessita de muita potência, ele relaxa o pedal do acelerador, permitindo que o motor desacelere para a marcha lenta ou para algum ajuste de potência mais baixa na qual o motor consome muito menos combustível.
[005] A bomba, produzindo um excesso de combustível, deve ser permitida que envie o excesso de combustível para algum lugar. Por esta razão, uma válvula de derivação é provida no circuito de combustível, que deixa este excesso de combustível proveniente da bomba derivar o motor e voltar para o tanque de combustível.
[006] O processo de despressurização do combustível e condução do mesmo através do compartimento de motor faz com que o combustível diesel se aqueça substancialmente. A temperatura pode ser tão alta quanto 100 ou 110° C. este calor deve ser removido antes de o combustível ter retornado para o tanque de combustível. Por esta razão, um resfriador de combustível é tipicamente provido no trajeto de retorno do combustível desde o motor para o tanque de combustível.
[007] Em um novo arranjo, todavia, veículos foram providos com tanques de combustível que são feitos de um material condutor, tal como uma liga de metal leve, e são dispostos dentro ou adjacentes ao compartimento de motor propriamente dito, onde o calor é gerado. Isto resultou no fato de que o tanque de combustível absorve uma significante quantidade de calor a partir do ambiente.
[008] Este calor adicional transmitido para o combustível no tanque de combustível impõe um problema. Combustível que parte do tanque de combustível a uma elevada temperatura (por exemplo, 70° C) pode danificar outros componentes do motor.
[009] É um objetivo desta invenção o de proporcionar um circuito de suprimento de combustível diesel que reduza a temperatura do combustível provido pelo motor. Este benefício é provido pela invenção como mencionada na reivindicação um. Melhorias adicionais são providas pelas modificações descritas nas outras reivindicações.
[0010] De acordo com um aspecto da invenção, um sistema de combustível para motor diesel é provido, compreendendo um resfriador de combustível, um tanque de combustível, e uma válvula de reposição. O resfriador de combustível tem uma entrada de combustível e uma saída de combustível. A entrada de combustível é acoplada a uma saída de combustível do motor para receber excesso de combustível a partir da mesma.
[0011] O resfriador de combustível tem uma entrada de combustível e uma saída de combustível. A saída de combustível é conectada a uma entrada de combustível da válvula de reposição para receber combustível resfriado pelo resfriador de combustível.
[0012] A válvula de reposição tem duas entradas de combustível e uma saída de combustível. A entrada de combustível é conectada ao tanque de combustível para receber combustível a partir do mesmo.
[0013] Combustível recirculado a partir do resfriador de combustível e combustível de reposição recebido a partir do tanque de combustível são combinados na válvula de reposição e são transmitidos para o motor.
[0014] O motor é um motor de combustão interna e tem uma entrada de combustível e a saída de combustível. O motor é configurado para receber uma porção do combustível a partir da entrada de combustível e inflamado nos cilindros, e para comunicar uma parte em excesso do combustível para a saída de combustível do motor e, assim (como explicado acima) para a entrada de combustível do resfriador de combustível.
[0015] Se o tanque de combustível está posicionado suficientemente alto no veículo, a gravidade alimentará combustível a partir do tanque de combustível para a válvula de reposição. Em outros arranjos, todavia, pode ser necessário prover uma bomba em um conduto de combustível que conecta a saída do tanque de combustível à entrada da válvula de reposição.
[0016] Em outro arranjo alternativo, o resfriador de combustível pode ter uma saída de combustível que não alimenta diretamente a válvula de reposição, mas é conectada a uma válvula de desvio que tem duas saídas de combustível, uma primeira para a saída de combustível que é acoplada à válvula, e uma segunda saída de combustível que é acoplada ao tanque de combustível. Quando a válvula de desvio é ativada, combustível que abandona o resfriador de combustível é conduzido para o tanque de combustível, e não para a válvula.
[0017] De acordo com outro aspecto da invenção, um sistema de alimentação de combustível diesel compreende um motor diesel tendo uma entrada de combustível e uma saída de combustível, a entrada de combustível do motor diesel sendo configurada para receber combustível diesel para a combustão no motor diesel, e a saída de combustível do motor diesel sendo configurada para transportar combustível em excesso do combustível inflamado no motor para longe a partir do motor, para reutilização, um resfriador tendo uma entrada de combustível e uma saída de combustível, a entrada de combustível do resfriador de combustível sendo acoplada à saída de combustível do motor diesel para receber o excesso de combustível a partir do motor, para resfriar o excesso de combustível, e para transportar o combustível resfriado para a saída de combustível do resfriador de combustível, um tanque de combustível tendo uma entrada de combustível e uma saída de combustível, a saída de combustível do tanque sendo configurada para fornecer combustível a partir do tanque para o motor diesel, e uma válvula de reposição tendo uma primeira entrada de combustível, uma segunda entrada de combustível e uma saída de combustível, em que a primeira entrada de combustível da válvula de reposição é acoplada à saída de combustível do resfriador de combustível para receber substancialmente todo do combustível a partir da mesma, sendo que a segunda entrada de combustível da válvula de reposição é acoplada à saída de combustível do tanque de combustível para receber substancialmente todo do combustível a partir da mesma, e sendo que a saída de combustível da válvula de reposição é acoplada à entrada de combustível do motor para prover o motor com substancialmente todo do combustível a partir da mesma.
[0018] Uma bomba pode ser disposta em linha entre a saída de combustível do tanque de combustível e a segunda entrada de combustível da válvula de reposição. Uma válvula de derivação pode ser disposta em linha entre a entrada de combustível do resfriador e a saída de combustível do motor para receber substancialmente todo do excesso de combustível a partir do motor, e a válvula de derivação pode incluir uma saída de combustível que é acoplada à entrada de combustível do tanque de combustível, conduzindo algum do excesso de combustível para o tanque de combustível e derivando assim o resfriador de combustível. A válvula de derivação pode ser termicamente operada com base no calor conduzido para a válvula de derivação a partir do excesso de combustível que abandona o motor. Um sensor de temperatura pode ser disposto para detectar a temperatura do combustível no tanque de combustível ou de excesso de fluido que abandona o motor. Uma unidade de controle eletrônico (ECU) 132 pode ser acoplada ao sensor de temperatura e configurada para controlar o fluxo de fluido para dentro do resfriador de combustível com base em um sinal proveniente do sensor de temperatura. A unidade de controle eletrônico pode ser configurada para dirigir seletivamente o fluxo de excesso de combustível a partir do motor para um do resfriador de combustível e do tanque de combustível com base no sinal proveniente do sensor de temperatura. Uma unidade de controle eletrônico (ECU) pode ser acoplada ao sensor de temperatura e configurada para controlar um fluxo do fluido de resfriamento secundário através do resfriador e combustível com base em um sinal proveniente do sensor de temperatura. Um motor pode ser acoplado a uma ventoinha para puxar o fluxo de fluido de resfriamento secundário através do resfriador de combustível, e ainda em que o motor é acoplado à ECU para controlar o fluxo de fluido de resfriamento secundário através do resfriador de combustível.
[0019] A figura 1 é um diagrama esquemático do sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a presente invenção.
[0020] A figura 1 mostra um sistema de alimentação de combustível diesel para um veículo de trabalho. Este arranjo inclui o motor 100, resfriador de óleo de motor 102, válvula de reposição 104, tanque de combustível 106, e bomba 108.
[0021] O motor 100 tem uma entrada de combustível 110 e uma saída de combustível 112. Combustível de baixa pressão é provido para o motor através da entrada de combustível 110. Dentro do motor, uma bomba de combustível de alta pressão é provida, que pressuriza o combustível para vários milhares de libras por polegada quadrada. Este combustível pressurizado é provido para vários injetores de combustível que injetam combustível nos cilindros de motor. Uma válvula de alívio de pressão ou derivação é provida no motor para conduzir algum deste combustível em torno dos injetores e para prover o mesmo para a saída de combustível 112. Este transbordamento de combustível derivado é então reutilizado. O combustível de transbordamento é provido em uma pressão muito mais baixa do que o combustível pressurizado provido para os injetores de combustível.
[0022] Durante o processo de pressurização do combustível e condução dele em torno e através do motor, o combustível, incluindo o combustível de derivação, é aquecido substancialmente. Para o combustível inflamado, isto não é um problema. Para o combustível de derivação, isto é um problema. Assim, o combustível que abandona o motor deve ser resfriado (tipicamente em, ou abaixo de, 60° C) antes de ele poder novamente ser enviado de volta para o motor, elevado para uma alta pressão, e conduzido para os injetores.
[0023] Para resfriar o combustível, um resfriador de combustível 102 é provido. O resfriador de combustível tem uma entrada de combustível 114, que é conectada à saída de combustível 112 do motor 100, para receber combustível a partir do mesmo. Em uma faixa típica significativa, mostrada aqui, resfriador de combustível 100 e para um resfriador de ar. Ele tem um elemento de resfriamento 116, através do qual passa combustível. O ar de resfriamento é transmitido através do elemento de resfriamento 116, impulsionado por meio de uma ventoinha 118. Uma vez resfriado, o combustível resfriado abandona o resfriador de combustível 100 e vai através de uma saída de combustível 120.
[0024] Uma válvula de reposição 104 é provida para receber combustível a partir do resfriador de combustível 100 em uma entrada de combustível 122 e também a partir do tanque de combustível 106 e uma entrada de combustível 124. O combustível recebido a partir do tanque de combustível 106 é combustível de reposição, que é acrescentado ao combustível de derivação recebido a partir do resfriador de combustível 102. Essas duas entradas de combustível são combinadas pela válvula de reposição 104 e são transmitidas para a saída de combustível 126 da válvula de reposição 104.
[0025] A saída de combustível 126 da válvula de reposição 104 é conectada à entrada de combustível 110 do motor 100.
[0026] Em um arranjo alternativo, uma bomba 108 pode ser provida para pressurizar o combustível no tanque de combustível 106 de forma suficiente para assegurar uma pressão positiva líquida do combustível provido para a entrada de combustível 110 do motor 100, sob todas as condições de operação.
[0027] Em outro arranjo alternativo, uma válvula de derivação 128 pode ser provida no conduto de combustível que se conecta à saída de combustível 112 do motor 100 para a entrada de combustível 114 do resfriador de combustível 102. Esta válvula de derivação 128 é configurada para comutar seletivamente o fluxo de combustível a partir da saída de combustível 112 do motor 100 para o tanque 106 e não para a entrada de combustível 114 do resfriador de combustível 102. Isto é particularmente benéfico quando o motor é colocado em funcionamento em tempo frio. Qualquer calor produzido pelo motor pode ser transportado para o tanque de combustível 106 para preaquecer o combustível no tanque de combustível quando o veículo é colocado em funcionamento.
[0028] Para prover esta capacidade, uma válvula de derivação 128 é configurada para dirigir seletivamente fluxo de combustível a partir do motor ou para o resfriador 102 ou tanque de combustível 106. Em um arranjo, um sensor de temperatura de combustível 130 é disposto para indicar a temperatura do combustível no tanque de combustível 106. O sensor de temperatura 130 comunica este símbolo (sinal?) para a ECU 132. A ECU é programada para receber este sinal de temperatura, e, se a temperatura do combustível no tanque de combustível está abaixo de uma temperatura limite predeterminada, sinaliza para a válvula de derivação 128 parar de enviar combustível para o resfriador 102 e, em vez disto, enviar combustível para o tanque de combustível 106.
[0029] Alternativamente, a válvula de derivação 128 pode ser uma válvula termostática, mecanicamente operada, que é responsiva à temperatura do combustível que deixa ou abandona o motor e que passa através da válvula de derivação 128, em que a válvula termoestática, termicamente operada, é configurada para impedir que fluido escoe para dentro do resfriador de combustível 102 e direcione o mesmo para dentro do tanque de combustível 108, quando a temperatura de combustível do combustível que abandona o motor 100 está abaixo de uma temperatura limite predeterminada (que seria o caso se o veículo tivesse sido recém-colocado em funcionamento e o combustível no tanque de combustível estivesse frio, e o motor estivesse frio).
[0030] Alternativamente, em lugar de a válvula de derivação 128 ser uma válvula termostática, mecanicamente operada, 128, a ECU 132 poderia ser programada para responder à temperatura do combustível que abandona o motor, como indicada pelo sensor de temperatura 134, e responsivamente sinaliza a válvula 128 para direcionar combustível na direção para o tanque de combustível 106 e não para o resfriador 102, até a temperatura do combustível que deixa o motor ser maior do que um limite predeterminado.
[0031] Como ainda outra alternativa, um motor 136 pode ser provido para acionar uma ventoinha que puxa ar através do resfriador de combustível 102. A ECU 132 pode ser configurada para desligar o motor 136 e, assim, reduzir o resfriamento quando a temperatura do combustível no tanque de combustível 106, como indicada pelo sensor de temperatura 130, ou a temperatura do combustível que abandona o motor 100, como indicada pelo sensor de temperatura 134, cair abaixo de uma temperatura limite predeterminada.
[0032] Em qualquer das modalidades alternativas acima, os sensores 130, 134, a ECU 132, e a válvula 128, seriam também configurados automaticamente mudando seus ajustes para retornar fluxo através do resfriador de combustível 102 (ou ligar o motor 136 no último arranjo alternativo), quando qualquer uma das temperaturas detectadas, descritas acima, exceder uma predeterminada temperatura limite.
Claims (18)
1. Sistema de alimentação de combustível diesel, caracterizado pelo fato de compreender: um motor diesel (100) tendo uma entrada de combustível e uma saída de combustível, a entrada de combustível do motor diesel (100) sendo configurada para receber combustível diesel para a combustão no motor diesel (100), e a saída de combustível do motor diesel (100) sendo configurada para transportar combustível em excesso de combustível inflamado no motor (100) para longe do motor (100) para reutilização; um resfriador de combustível (102) tendo uma entrada de combustível e uma saída de combustível, a entrada de combustível do resfriador de combustível (102) sendo acoplada à saída de combustível do motor diesel (100) para receber o excesso de combustível a partir do motor (100), para resfriar o excesso de combustível, e para transportar o combustível resfriado para a saída de combustível do resfriador de combustível (102); um tanque de combustível (106) tendo uma entrada de combustível e uma saída de combustível, a saída de combustível do tanque de combustível (106) sendo configurada para fornecer combustível a partir do tanque de combustível (106) para o motor diesel (100); e uma válvula de reposição (104) tendo uma primeira entrada de combustível, uma segunda entrada de combustível e uma saída de combustível, em que a primeira entrada de combustível da válvula de reposição (104) é acoplada à saída de combustível do resfriador de combustível (102) para receber todo do combustível a partir da mesma, sendo que a segunda entrada de combustível da válvula de reposição (104) é acoplada à saída de combustível do tanque de combustível (106) para receber todo o combustível a partir da mesma, e em que a saída de combustível da válvula de reposição (104) é acoplada à entrada de combustível do motor (100) para prover o motor (100) com todo combustível para o mesmo.
2. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bomba é disposta em linha entre a saída de combustível do tanque de combustível (106) e a segunda entrada de combustível da válvula de reposição (104).
3. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula de derivação (128) é disposta em linha entre a entrada de combustível do resfriador (102) e a saída de combustível do motor (100) para receber todo do excesso de combustível a partir do motor (100), e ainda de que a válvula de derivação (128) inclui uma saída de combustível que é acoplada à entrada de combustível do tanque de combustível (106), conduzindo assim algum do excesso de combustível para o tanque de combustível (106) e derivando assim o resfriador de combustível (102).
4. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a válvula de derivação (128) é operada termicamente com base no calor conduzido para a válvula de derivação (128) a partir do excesso de combustível que abandona o motor (100).
5. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sensor de temperatura disposto para detectar a temperatura do combustível no tanque de combustível (100) ou do excesso de combustível que sai do motor (100).
6. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma unidade de controle eletrônico (ECU) (132) acoplada ao sensor de temperatura e configurada para controlar o fluxo de fluido para dentro do resfriador de combustível (102) com base em um sinal proveniente do sensor de temperatura.
7. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle eletrônico é configurada para direcionar seletivamente o fluxo de excesso de fluido a partir do motor (100) para um do resfriador de combustível (102) e do tanque de combustível (106) com base no sinal proveniente do sensor de temperatura.
8. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma unidade de controle eletrônico (ECU) acoplada ao sensor de temperatura e configurada para controlar um fluxo de fluido de resfriamento secundário através do resfriador de fluido (102) com base em um sinal proveniente do sensor de temperatura.
9. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um motor (136) acoplado a uma ventoinha (118) para puxar o fluxo de fluido de resfriamento secundário através do resfriador de fluido (102), e ainda de que o motor (136) é acoplado à ECU (132) para controlar o fluxo de fluido de resfriamento secundário através do resfriador de combustível (102).
10. Sistema de alimentação de combustível diesel para motor diesel (100), o motor diesel (100) tendo uma entrada de combustível e uma saída de combustível, a entrada de combustível sendo configurada para receber combustível diesel para a combustão no motor diesel (100), e a saída de combustível sendo configurada para transportar combustível em excesso de combustível inflamado no motor (100) para longe do motor (100) para reutilização, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende: um resfriador de combustível (102) tendo uma entrada de combustível e uma saída de combustível, a entrada de combustível do resfriador de combustível (102) sendo acoplada à saída de combustível do motor diesel (100) para receber o excesso de combustível a partir do motor (100), para resfriar o excesso de combustível, e para transportar o combustível resfriado para a saída de combustível do resfriador de combustível (102); um tanque de combustível (106) tendo uma entrada de combustível e uma saída de combustível, a saída de combustível do tanque de combustível (106) sendo configurada para fornecer combustível a partir do tanque de combustível (106) para o motor diesel (100); e uma válvula de reposição (104) tendo uma primeira entrada de combustível, uma segunda entrada de combustível e uma saída de combustível, em que a primeira entrada de combustível da válvula de reposição (104) é acoplada à saída de combustível do resfriador de combustível (102) para receber todo do combustível a partir da mesma, sendo que a segunda entrada de combustível da válvula de reposição (104) é acoplada à saída de combustível do tanque de combustível (106) para receber todo do combustível a partir da mesma, e em que a saída de combustível da válvula de reposição (104) é acoplada à entrada de combustível do motor (100) para prover o motor (100) com todo combustível para o mesmo.
11. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a bomba é disposta em linha entre a saída de combustível do tanque de combustível (106) e a segunda entrada de combustível da válvula de reposição (104).
12. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a válvula de derivação (128) é disposta em linha entre a entrada de combustível do resfriador (102) e a saída de combustível do motor (100) para receber todo do excesso de combustível a partir do motor (100), e ainda de que a válvula de derivação (128) inclui uma saída de combustível que é acoplada à entrada de combustível do tanque de combustível (106), conduzindo assim algum do excesso de combustível para o tanque de combustível (106) e derivando assim o resfriador de combustível (102).
13. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a válvula de derivação (128) é operada termicamente com base no calor conduzido para a válvula de derivação (128) a partir do excesso de combustível que sai do motor (100).
14. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sensor de temperatura disposto para detectar a temperatura do combustível no tanque de combustível (100) ou do excesso de combustível que abandona o motor (100).
15. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma unidade de controle eletrônico (ECU) (132) acoplada ao sensor de temperatura e configurada para controlar o fluxo de fluido para dentro do resfriador de combustível (102) com base em um sinal proveniente do sensor de temperatura.
16. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle eletrônico é configurada para direcionar seletivamente o fluxo de excesso de fluido a partir do motor (100) para um do resfriador de combustível (102) e do tanque de combustível (106) com base no sinal proveniente do sensor de temperatura.
17. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma unidade de controle eletrônico (ECU) (132) acoplada ao sensor de temperatura e configurada para controlar um fluxo de fluido de resfriamento secundário através do resfriador de fluido (102) com base em um sinal proveniente do sensor de temperatura.
18. Sistema de alimentação de combustível diesel de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um motor (136) acoplado a uma ventoinha (118) para puxar o fluxo de fluido de resfriamento secundário através do resfriador de fluido (102), e ainda de que o motor (136) é acoplado à ECU (132) para controlar o fluxo de fluido de resfriamento secundário através do resfriador de combustível (102).
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