BR102021014767A2 - Dispositivo injetor, sistema de injeção, e, motor - Google Patents

Abstract

A presente invenção diz respeito a um dispositivo injetor bicombustível (8) compreendendo: um corpo de injetor (28); um bico de injetor (40) acoplado ao corpo de injetor (28); uma agulha (26) localizada no interior do corpo de injetor (28) e que se estende até uma sede do bico de injetor (40). A agulha (26) é atuável entre uma posição levantada, em que a agulha (26) está separada de uma sede no bico do injetor (40), e uma posição fechada, na qual a agulha (26) repousa na sede no bico do injetor (40). Dois dutos (46,48) são localizados no interior do corpo de injetor (28) para transporte de combustíveis distintos cujas saídas convergem separadamente à sede do bico de injetor (40). O dispositivo injetor (8) compreende ainda um separador (38) posicionado sobre a sede do bico do injetor (40), o separador compreendendo pelo menos duas passagens (52) alinhadas às saídas dos dutos (46,48) de modo a permitir passagem de combustível através das mesmas. Quando agulha (26) está na posição fechada, a agulha (26) veda as passagens (52); e quando agulha (26) está na posição levantada, a agulha (26) libera as passagens (52) de modo que os combustíveis distintos são injetados de forma independente. A presente invenção diz respeito ainda a um sistema de injeção e um motor que compreendem o dispositivo injetor conforme a presente invenção.

Description

DISPOSITIVO INJETOR, SISTEMA DE INJEÇÃO, E, MOTOR CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção diz respeito ao campo de dispositivos aplicados em motores de combustão interna de ignição por compressão para permitir seu funcionamento com mais de um combustível. Mais especificamente, a presente invenção diz respeito a um dispositivo injetor bicombustível para injetar, no mesmo ciclo, uma parcela de combustível líquido e outra parcela de combustível gasoso no interior de uma câmara de combustão.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Nota-se, primeiramente, que ao longo do pedido os termos “motor diesel” e “motor de ignição por compressão” são usados de forma intercambiável.

[003] O “motor diesel” é um tipo de motor de combustão interna em que a ignição do combustível é causada pela elevação da temperatura do ar no cilindro em decorrência de sua compressão mecânica. Deste modo, um motor diesel é também chamado motor de ignição por compressão. Isso contrasta com os motores que usam uma vela de ignição junto de uma mistura ar-combustível, como um motor a gasolina ou um motor a gás (como o gás natural ou gás liquefeito de petróleo).

[004] Os motores de ignição por compressão são inerentemente mais eficientes, principalmente devido às altas taxas de compressão. Comprovadamente, motores diesel são os escolhidos para aparelhar caminhões pesados devido a sua maior eficiência, características de admissão desejáveis, durabilidade e confiabilidade. Da mesma forma, incorporando os avanços recentes nos sistemas de injeção de combustível, os motores diesel também são bastante usados em veículos leves.

[005] A despeito da melhor economia proporcionada, os motores diesel têm a tendência de maiores níveis de emissões de Material Particulado, MP, e óxidos de Nitrogênio, NOx, devido à natureza do processo de combustão não pré-misturado. Isto induziu à utilização de combustíveis gasosos, como gás natural e hidrogênio, nos motores de combustão interna.

[006] Uma alternativa promissora para aumentar o desempenho de motores consiste na injeção direta de combustível na câmara de combustão, durante o tempo de compressão, quando a válvula de admissão esteja fechada. No caso particular de combustíveis gasosos, a injeção direta permite sobrepujar a perda de eficiência volumétrica devida ao deslocamento da fase gasosa do combustível deslocando ar no coletor de admissão.

[007] A principal vantagem dos motores de injeção direta no interior do cilindro é o fato de poderem proporcionar a combustão sob alta razão de compressão com perdas de calor reduzidas para o cabeçote e paredes do cilindro. A injeção direta de um gás, como por exemplo o hidrogênio, no interior do cilindro, como alternativa à sua aspiração para o interior do coletor de admissão, contribui para evitar maiores problemas nos motores. Mais precisamente, isto evita a ocorrência de três fenômenos indesejados na combustão: 1) detonação (''knock''), que é a autoignição iniciada em região localizada após a frente de chama; 2) pré-ignição, que é a ignição indesejada induzida por um ponto quente antes da irrupção do arco voltaico entre os eletrodos da vela nos motores de ignição por centelha e 3) "backfire", que é a ignição prematura durante o tempo de admissão (uma pré-ignição bastante antecipada).

[008] Para alcançar os benefícios do motor de combustão interna, o combustível gasoso deve ser injetado diretamente no cilindro próximo do ponto morto superior, PMS. Entretanto, dado o seu baixo número de cetano, necessita-se de uma fonte de ignição específica. Uma fonte de ignição muito confiável é a injeção piloto de um combustível de alta cetanagem imediatamente antes da injeção do gás, tornando evidente portanto a necessidade de desenvolvimento de dispositivos que permitam injetar mais de um tipo de combustível em um motor diesel.

[009] A exemplo do hidrogênio, este tem como propriedade característica uma alta temperatura de ignição, o que dificulta sua utilização em motores de ignição por compressão. Por consequência, surgiram os motores bicombustíveis com o hidrogênio (ou outros gases combustíveis) compondo a fase gasosa. Neste caso, há a necessidade de se utilizar uma pequena parcela de combustível de mais fácil ignição como piloto (''starter") da combustão principal do hidrogênio injetado a alta pressão no interior do cilindro. Também a título de exemplo, em motores que utilizam o gás natural comprimido, há registro da adição de diesel representando apenas 5% da parcela de energia fornecida, sendo o restante proporcionado pela oxidação do combustível gasoso.

[0010] Frente às exigências crescentes de redução de emissões cada vez mais severas, a utilização dos motores de ignição por compressão, utilizando apenas o combustível fóssil (diesel), torna-se proibitiva a curto prazo. Uma alternativa promissora é a adoção dos motores bicombustíveis, onde uma parcela mínima de óleo diesel seria utilizada apenas para garantir a viabilidade da combustão do hidrogênio que contribuiria com a quase totalidade da energia fornecida proporcionando índices de emissões extremamente inferiores.

[0011] Neste sentido, o documento US9255557B2 se refere a uma válvula de combustível para injetar combustível em um cilindro em um motor a diesel e um motor a gás, em que uma agulha e um bico são cruzados de modo que apenas um combustível seja descarregado, sem a necessidade de dois dispositivos de válvula separados, de acordo com a diferença de pressão entre dois combustíveis e a pressão de abertura dos dois combustíveis usando uma mola no eixo de um cilindro em uma válvula, desse modo sempre injetando um tipo de combustível por vez. Assim, no dispositivo de US9255557B2, mesmo quando a pressão é aplicada simultaneamente através da passagem de combustível principal e da passagem de conexão de combustível piloto, dois tipos de combustível não são misturados devido à diferença de pressão entre a válvula de agulha principal e a válvula de agulha piloto que são um dispositivo interno e apenas um tipo de combustível é injetado sequencialmente através do respectivo orifício do bico.

[0012] Ainda nesse sentido, o documento US8978623B2, revela um injetor duplo de combustível. O injetor duplo de combustível inclui um corpo de injetor, um bico, uma primeira agulha de verificação de combustível, uma segunda agulha de verificação de combustível, um separador de combustível e pelo menos um elemento de vedação. O corpo do injetor é configurado para receber um primeiro combustível e um segundo combustível. O bico é configurado com um primeiro conjunto de orifícios para injetar o primeiro combustível e um segundo conjunto de orifícios para injetar o segundo combustível.

[0013] Por outro lado, a patente US8820295B2 discorre sobre injetores de combustível que são capazes de fornecer simultaneamente combustíveis líquidos e gasosos para a câmara de combustão de um motor de ignição por compressão. Por exemplo, são revelados injetores de combustível que podem fornecer combustível diesel líquido, que funciona como um combustível piloto, juntamente com um combustível gasoso, como gás natural. Os combustíveis são fornecidos à cavidade da válvula de controle de agulha sequencialmente por meio de passagens separadas, misturam-se e são então injetados no cilindro. O fornecimento do combustível líquido pressurizado é acionado por um único atuador que é fornecido para cada injetor de combustível. O atuador pode ser de um tipo solenoide ou de um tipo piezoelétrico ou outro atuador adequado. Uma válvula de retenção de combustível líquido, em combinação com o atuador, controla o fornecimento do combustível líquido piloto para a cavidade da válvula de controle de agulha.

[0014] Por sua vez, o documento WO2021040518A1 é relacionado a um sistema de injeção de combustível para um motor bicombustível gás-diesel, um conjunto de motor, um veículo e métodos de fornecimento de combustível ao motor. Mais especificamente, é revelado um sistema de injeção de combustível para um motor bicombustível gás-diesel, compreendendo um suprimento de combustível gasoso, um suprimento de combustível diesel compreendendo uma bomba de diesel e um injetor para realizar injeções dos combustíveis fornecidos em uma câmara de combustão do motor. O injetor compreende um volume de recepção interno com uma entrada de combustível gasoso conectada hidraulicamente ao suprimento de combustível gasoso e uma entrada de combustível diesel conectada hidraulicamente ao suprimento de combustível diesel. O sistema é feito de modo a fornecer combustível ao motor em qualquer um de um modo de combustível duplo no qual, para um ciclo de combustão do motor, uma quantidade de diesel suficiente para combustão piloto e um combustível gasoso são fornecidos à câmara de combustão do motor através do injetor e um modo somente diesel no qual, para um ciclo de combustão do motor, o combustível diesel é o único combustível fornecido para a câmara de combustão do motor através do injetor.

[0015] Entretanto, apesar dos dispositivos de injeção acima serem capazes de realizar a injeção de mais de um combustível, há ainda alguns problemas na implementação desta tecnologia.

[0016] Um dos problemas diz respeito ao uso de mais de um orifício de saída para possibilitar a injeção separada dos combustíveis, ou seja, sem que haja mistura deles antes da injeção. Isto torna as características construtivas dos dispositivos mais trabalhosa e complexa, uma vez que os dutos responsáveis por cada combustível precisam ser acionados em etapas diferentes.

[0017] Mesmo nos casos em que há apenas uma agulha de injeção presente no bico, é necessário controlar seu deslocamento de forma adequada bem como construí-la de forma mais intrincada com o intuito de possibilitar que o deslocamento libere apenas uma saída de combustível por vez.

[0018] Não obstante, há no estado da técnica dispositivos capazes de injetar ambos os combustíveis de forma simultânea e usando apenas uma agulha e um orifício. Contudo, para realizar tal tarefa os respectivos dutos para cada combustível injetam combustível em uma antecâmara, onde ocorre a mistura das fases (líquido e gás) antes da agulha liberar a saída para a câmara de combustão (cilindro do motor).

[0019] Além da ocorrência da mistura dos combustíveis, é preciso um controle de pressão mais robusto, uma vez que o sistema precisará entrar em equilíbrio de pressão estático. Ainda, o que irá ditar a quantidade de cada combustível na antecâmara será a diferença de pressão entre seus respectivos sistemas.

[0020] Adicionalmente, a inclusão de válvulas de segurança para impedir que o combustível gasoso entre nos dutos do combustível líquido e vice-versa também é necessária, novamente aumentando a complexidade do sistema.

[0021] Fica, portanto, evidente a necessidade de um dispositivo capaz de não apenas injetar mais de um combustível em um motor de compressão, mas que seja de construção simplificada e sistema reduzido.

OBJETIVOS DA PRESENTE INVENÇÃO

[0022] É um objetivo da presente invenção fornecer um dispositivo injetor capaz de injetar mais de um combustível simultaneamente e que garanta a não ocorrência de mistura dos dois fluidos.

[0023] É um objetivo adicional da presente invenção prover um dispositivo injetor de construção simplificada, utilizando apenas uma agulha e um orifício de saída para injeção na câmara de combustão.

[0024] É ainda um objetivo da presente invenção prover um dispositivo injetor cujo controle de injeção seja realizado de forma independente da pressurização dos combustíveis.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0025] A presente invenção diz respeito a um dispositivo injetor bicombustível compreendendo: um corpo de injetor; um bico de injetor acoplado ao corpo de injetor; uma agulha localizada no interior do corpo de injetor e que se estende até uma sede do bico de injetor. A agulha é atuável entre uma posição levantada, em que a agulha está separada de uma sede no bico do injetor, e uma posição fechada, na qual a agulha repousa na sede no bico do injetor. Dois dutos são localizados no interior do corpo de injetor para transporte de eombustíveis distintos cujas saídas convergem separadamente à sede do bico de injetor. O dispositivo injetor compreende ainda: um separador posicionado sobre a sede do bico do injetor, o separador compreendendo pelo menos duas passagens alinhadas às saídas dos dutos de modo a permitir passagem de combustível através das mesmas. Quando agulha está na posição fechada, a agulha veda as passagens; e quando agulha está na posição levantada, a agulha libera as passagens de modo que os combustíveis distintos são injetados de forma independente.

[0026] Em uma concretização opcional da presente invenção, um dos combustíveis a ser injetado no cilindro está na fase líquida e o outro na fase gasosa. Preferencialmente, o combustível líquido é o diesel e o combustível gasoso é o hidrogênio.

[0027] Em mais uma concretização adicional da presente invenção, o dispositivo compreende adicionalmente uma central eletrônica configurável para controlar o tempo de injeção de cada um dos combustíveis de forma independente.

[0028] Nota-se que o dispositivo injetor conforme a presente invenção pode ser adaptado para fazer parte de sistemas variados de injeção de combustível e, portanto, uma concretização da presente invenção consiste em um sistema de injeção compreendendo o dispositivo injetor como definido no presente pedido.

[0029] Ainda nesse sentido, tanto o sistema de injeção quanto o dispositivo injetor da presente invenção são construídos para serem utilizados em motores de combustão interna. Por conseguinte, em mais uma concretização da presente invenção tem-se um motor de combustão interna que compreende, inter alia, o dispositivo injetor conforme a presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0030] A Erro! Fonte de referência não encontrada. mostra um diagrama geral de um sistema de injeção de combustível.

[0031] A Erro! Fonte de referência não encontrada. mostra uma versão alternativa do diagrama geral de um sistema de injeção de combustível da Erro! Fonte de referência não encontrada..

[0032] A Erro! Fonte de referência não encontrada. mostra uma vista explodida de uma concretização de um injetor conforme a presente invenção.

[0033] A Erro! Fonte de referência não encontrada. mostra um corte transversal e uma vista em perspectiva de uma concretização de um injetor conforme a presente invenção.

[0034] A Erro! Fonte de referência não encontrada. mostra um corte transversal em vista superior e uma vista lateral de uma concretização de um injetor conforme a presente invenção.

[0035] A Erro! Fonte de referência não encontrada. mostra um corte transversal (ao centro) indicado na vista lateral (à esquerda) e uma vista perspectiva (à direita) de uma concretização de um injetor conforme a presente invenção.

[0036] A Erro! Fonte de referência não encontrada. mostra uma vista em corte com ampliação dos detalhes da agulha e dos orifícios de saída em uma concretização de um injetor conforme a presente invenção.

[0037] A Erro! Fonte de referência não encontrada. mostra uma vista perspectiva posterior (à esquerda) de um injetor conforme a presente invenção com destaque para os dutos de combustível e uma vista em perspectiva (à direita) do anel de um injetor conforme a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO

[0038] Esta seção apresentará de forma mais detalhada a solução proposta na presente invenção, referenciando-se às figuras descritas na seção anterior, quando necessário.

[0039] A presente invenção se refere um dispositivo injetor bicombustível compreendendo: um corpo de injetor; um bico de injetor acoplado ao corpo de injetor; uma agulha localizada no interior do corpo de injetor e que se estende até uma sede do bico de injetor. A agulha é atuável entre uma posição levantada, em que a agulha está separada de uma sede no bico do injetor, e uma posição fechada, na qual a agulha repousa na sede no bico do injetor. Dois dutos são localizados no interior do corpo de injetor para transporte de combustíveis distintos cujas saídas convergem separadamente à sede do bico de injetor. O dispositivo injetor compreende ainda: um separador posicionado sobre a sede do bico do injetor, o separador compreendendo pelo menos duas passagens alinhadas às saídas dos dutos de modo a permitir passagem de combustível através das mesmas. Quando agulha está na posição fechada, a agulha veda as passagens; e quando agulha está na posição levantada, a agulha libera as passagens de modo que os combustíveis distintos são injetados de forma independente.

[0040] A presente invenção permite a utilização simultânea de um combustível líquido (por exemplo diesel ou biodiesel) juntamente com um combustível gasoso (como por exemplo hidrogênio ou biometano) nos cilindros de um motor diesel, tornando o motor mais sustentável por meio da redução das emissões de gases causadores do efeito estufa.

[0041] A presente invenção objetiva contribuir na melhoria e simplificação do processo com o uso de apenas uma agulha para controlar a injeção dos dois combustíveis ao mesmo tempo. Apresenta menor número de componentes e processo de fabricação mais simplificado.

[0042] Ainda, a presente invenção possibilita a separação das fases líquida e gasosa ao longo de todo o injetor. Tal separação das fases é interessante para facilitar o controle para a injeção do diesel imediatamente antes da injeção do combustível gasoso, permitindo assim a funcionalidade da injeção do combustível líquido que deve atuar apenas como agente iniciante da combustão do gás, garantindo que apenas diesel seja injetado na fase inicial da combustão. Ou seja, garante a ordem de injeção, primeiro apenas líquido e depois gás, e permite um maior controle da contribuição de cada parcela de combustível nos diferentes regimes de funcionamento.

[0043] Destaca-se que a solução proposta pela presente invenção não está limitada às concretizações descritas a seguir. Um técnico no assunto será capaz, a partir da descrição que se segue, de inferir outras possíveis concretizações ainda dentro do escopo da presente invenção.

[0044] A Figura 1 ilustra uma concretização preferencial do sistema de injeção bicombustível que compreende o dispositivo injetor bicombustível proposto pela presente invenção. Na Figura 1, o ramal mostrado à esquerda do injetor 8 é o responsável pela alimentação de um combustível líquido a partir do seu reservatório de combustível líquido 1. Neste ramal estão presentes: um medidor de vazão 2 para medir o consumo; uma bomba hidráulica 3 para proporcionar a pressão necessária; filtro 4 para extrair impurezas e partículas; válvula eletrônica 5 para interromper o fornecimento do combustível, comandada por uma central eletrônica (não mostrada); válvula de retenção 6 e um primeiro transdutor de pressão 7, para informar o tempo de injeção. Tais elementos são conhecidos do estado da técnica, motivo pelo qual detalhes de cada não são fornecidos.

[0045] Ο circuito central, acima do injetor 8 na Erro! Fonte de referência não encontrada., é responsável pelo controle de abertura da válvula de agulha do injetor 8. O circuito central compreende um reservatório de óleo hidráulico 19, uma bomba hidráulica 18, medidor de vazão 17 e válvula eletromagnética de três vias 16 que comanda a abertura da válvula de agulha do injetor por meio de pulsos elétricos emitidos pela central eletrônica.

[0046] O ramal à direita do dispositivo injetor 8 é o responsável pela alimentação do componente gasoso. Neste ramal estão presentes: reservatório de combustível gasoso 15, por exemplo, um cilindro de gás comprimido 15 a alta pressão, por exemplo aproximadamente 12 MPa (120 bar), medidor de vazão 13, válvula eletrônica 12 para interromper o fornecimento do componente gasoso; dispositivo para extinção de chama 11 (''flame trap"); válvula de retenção 10 e um segundo transdutor de pressão 9. Tais elementos são conhecidos do estado da técnica, motivo pelo qual detalhes de cada não são fornecidos.

[0047] Uma concretização alternativa do sistema de alimentação é mostrada na Erro! Fonte de referência não encontrada.. Nesse caso, a alimentação do combustível líquido é feita por meio de uma bomba injetora mecânica 20, para fornecer o jato inicial de combustível líquido, tal como diesel, que funciona como piloto ("starter") da ignição no interior do cilindro.

[0048] Com referência à Erro! Fonte de referência não encontrada., é possível ver o conjunto do injetor bicombustível, que é composto pelos seguintes elementos: tampa da mola 22; mola 24;; agulha com pistão 26; corpo do injetor 28; bucha do corpo do injetor 30; tubo direcional 32; pinos auxiliares de montagem 34; bucha do bico injetor 36; anel separador 38; Bico do injetor 40; tampa do bico 42.

[0049] A Erro! Fonte de referência não encontrada. e a Erro! Fonte de referência não encontrada. mostram o volume da câmara de pressurização 44 que é preenchido pelo óleo hidráulico utilizado para comandar a abertura para injeção. O tempo de injeção é definido por uma central eletrônica que manda um pulso elétrico para a válvula de três vias 16 (Figura 1) que permite a pressurização da câmara de pressurização 44 vista na Erro! Fonte de referência não encontrada.. A pressão do óleo hidráulico faz com que a força de pressão no pistão da agulha 26 supere a força da mola 24, permitindo o levantamento (“lift”) da agulha 26, separando-a de sua sede no bico do injetor 40 e permitindo que o combustível pressurizado seja injetado no interior do cilindro. A duração do sinal elétrico corresponde ao tempo de duração da injeção do combustível.

[0050] A Figura 6 mostra um corte longitudinal do dispositivo injetor, conforme uma concretização da presente invenção. É possível observar na Figura 6 os dutos 46,48 percorridos pelos dois diferentes combustíveis ao longo do corpo 28 do injetor 8 e a câmara de pressurização 44 do pistão para abertura da agulha.

[0051] A Erro! Fonte de referência não encontrada. e a Erro! Fonte de referência não encontrada. exibem as configurações da presente invenção que permitem que os combustíveis permaneçam separados o máximo possível em sua trajetória ao longo do injetor 8, antes da injeção no interior do cilindro do motor.

[0052] Percebe-se a completa separação dos dois combustíveis, que seguem por dutos 46,48 (apontados peias setas em destaque na Erro! Fonte de referência não encontrada.) externos à bucha da agulha e a introdução de um separador 38 para garantir a continuidade da separação antes da injeção. O separador 38 é posicionado sobre a sede do bico do injetor 40, e compreende pelo menos duas passagens 52 alinhadas às saídas dos dutos 46,48, de modo a permitir passagem de combustível através das mesmas. Preferencialmente, o separador 38 possui a forma de um anel.

[0053] Conforme pode ser observado na Erro! Fonte de referência não encontrada. e na Erro! Fonte de referência não encontrada., a separação das fases é garantida pelo transporte dos combustíveis seguindo diferentes dutos 46,48 ao longo de todo o percurso pelo corpo 28 do injetor 8. Inevitavelmente as duas fases encontram-se na extremidade inferior do bico 40 do injetor 8. O separador 38 é posicionado de forma que a face anular em primeiro plano na Erro! Fonte de referência não encontrada. fique em contato (sob pressão) com o fundo da cavidade cilíndrica do bico 40 e os rebaixos 52 diametralmente opostos e virados para baixo coincidam com o final dos dutos 46,48 para passagem dos combustíveis, conforme pode-se visualizar Erro! Fonte de referência não encontrada.. Com a mola 24 pressionando a agulha 26 de modo que sua extremidade cônica repouse de encontro a extremidade do bico 40, tem-se a vedação da passagem dos combustíveis pelas aberturas proporcionadas entre os rebaixos 52 no corpo do anel 38 e o fundo da cavidade cilíndrica do bico 40. Com o acionamento da agulha 26 pelo sistema hidráulico de controle, concomitante ao pico de pressão proporcionado na fase líquida (incompressível), acontece a injeção desta fase para o interior do cilindro. Cessado o pico de pressão na fase líquida e com a agulha 26 ainda em posição levantada (“lift”) o combustível gasoso sob pressão é injetado até o momento do fechamento da válvula 16 da agulha 26.

[0054] De acordo com uma concretização alternativa da invenção, o injetor compreende uma câmara de bico 50, a qual é localizada no bico injetor e ajuda a não só dispersar o combustível na hora da ejeção como também facilita o bloqueio feito pela agulha 26.

[0055] A presença do anel separador 38 justifica-se pela necessidade de um material com melhor propriedade mecânica que a bucha 36 do bico 40, principalmente no que diz respeito à resistência ao desgaste causado por eventual fenômeno de cavitação proporcionado pela passagem dos fluidos em alta velocidade através de aberturas muito estreitas.

[0056] Nota-se, portanto, que o dispositivo injetor 8 conforme a presente invenção é capaz de possibilitar não apenas a injeção de dois tipos de combustíveis em fases diferentes (líquida e gasosa) como também é capaz de manter a separação entre tais fases.

[0057] Conforme anteriormente mencionado, a separação das fases é vantajosa para facilitar o controle para a injeção do diesel imediatamente antes da injeção do combustível gasoso, permitindo assim a funcionalidade da injeção do combustível líquido que deve atuar apenas como agente iniciante da combustão do gás, garantindo que apenas diesel seja injetado na fase inicial da combustão. Ou seja, garante a ordem de injeção, primeiro apenas líquido e depois gás, e permite um maior controle da contribuição de cada parcela de combustível nos diferentes regimes de funcionamento.

[0058] Assim sendo, um sistema de injeção que compreende um dispositivo injetor bicombustível conforme a presente invenção será de construção mais simples e compacta, sem a necessidade de câmaras de mistura de combustível nem de agulhas adaptadas para ser capaz de fechar diferentes grupos de orifícios de saída para permitir a passagem separada dos combustíveis de diferentes fases.

[0059] Ainda, um motor equipado com o bico injetor terá todas as vantagens de emissão reduzida de gases de efeito estufa ao passo que terá ainda um melhor desempenho em decorrência da capacidade do bico injetor de ajustar a quantidade de combustível injetado de forma independente.

[0060] O dispositivo injetor descrito na presente invenção bem como o anel separador permitem inúmeras variações em suas características construtivas, materiais e topologias adaptáveis conforme a necessidade dos usuários e área de aplicação. Não obstante, tais variações ainda são compreendidas no escopo de proteção da presente invenção. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada às configurações ou concretizações particulares acima descritas.

Claims (14)

1. Dispositivo injetor bicombustível (8) compreendendo:
   um corpo de injetor (28);
   um bico de injetor (40) acoplado ao corpo de injetor (28);
   uma agulha (26) localizada no interior do corpo de injetor (28) e que se estende até uma sede do bico de injetor (40);
   em que a agulha (26) é atuável entre uma posição levantada, em que a agulha (26) está separada de uma sede no bico do injetor (40), e uma posição fechada, na qual a agulha (26) repousa na sede no bico do injetor (40);
   dois dutos (46,48) localizados no interior do corpo de injetor (28) para transporte de combustíveis distintos cujas saídas convergem separadamente à sede do bico de injetor (40);
   o dispositivo injetor (8) caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
   um separador (38) posicionado sobre a sede do bico do injetor (40), o separador compreendendo pelo menos duas passagens (52) alinhadas às saídas dos dutos (46,48) de modo a permitir passagem de combustível através das mesmas, em que
   quando agulha (26) está na posição fechada, a agulha (26) veda as passagens (52); e
   quando agulha (26) está na posição levantada, a agulha (26) libera as passagens (52) de modo que os combustíveis distintos são injetados de forma independente.
2. Dispositivo injetor (8) de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que um dos combustíveis está na fase líquida e o outro na fase gasosa.
3. Dispositivo injetor (8) de acordo com a reivindicação 1 ou 2 caracterizado pelo fato de que os combustíveis são diesel e hidrogênio.
4. Dispositivo injetor (8) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3 caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
   uma mola (24); e
   em que a agulha (26) possui um pistão conectado a uma câmara de pressurização (44) preenchida com óleo hidráulico,
   em que a pressão do óleo hidráulico faz com que a força de pressão no pistão da agulha (26) supere a força da mola (24), atuando a agulha (26) entre a posição levantada e fechada.
5. Dispositivo injetor (8) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4 caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
   uma bucha do corpo do injetor (30) e uma bucha do bico injetor (36) posicionadas no interior do corpo de injetor (28) para acomodar a agulha (26).
6. Dispositivo injetor (8) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5 caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
   uma câmara de bico (50) localizada no bico injetor para auxiliar a dispersar o combustível na hora da ejeção e facilitar o bloqueio feito pela agulha (26) quando a mesma está na posição fechada.
7. Dispositivo injetor (8) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6 caracterizado pelo fato de que o separador (38) possui a forma de um anel e as aberturas (52) tem formato de rebaixos no corpo do anel.
8. Sistema de injeção bicombustível caracterizado pelo fato de que compreende o dispositivo injetor como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.
9. Sistema de injeção bicombustível, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
   um primeiro ramal responsável pela alimentação de um combustível líquido a partir de um reservatório de combustível líquido (1), o primeiro ramal compreendendo os seguintes elementos conectados em série:
   um medidor de vazão (2) para medir o consumo;
   uma bomba hidráulica (3) para proporcionar pressão ao sistema;
   um filtro (4) para extrair impurezas e partículas; uma válvula eletrônica (5) para interromper o fornecimento do combustível, comandada por uma central eletrônica;
   uma válvula de retenção (6); e
   um primeiro transdutor de pressão (7) para informar o tempo de injeção do combustível líquido.
10. Sistema de injeção bicombustível, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
    um primeiro ramal responsável pela alimentação de um combustível líquido a partir de um reservatório de combustível líquido (1), o primeiro ramal compreendendo os seguintes elementos conectados em série:
    um medidor de vazão (2) para medir o consumo
    uma bomba injetora mecânica (20) para fornecer um jato inicial de combustível líquido que opera como piloto da ignição.
11. Sistema de injeção bicombustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
    um segundo ramal responsável pela alimentação de um combustível gasoso a partir de um reservatório de combustível gasoso (15), o segundo ramal compreendendo os seguintes elementos conectados em série:
    um medidor de vazão (13),
    válvula eletrônica (12) para interromper o fornecimento do combustível gasoso;
    um dispositivo para extinção de chama (11);
    uma válvula de retenção (10); e
    um segundo transdutor de pressão (9) para informar o tempo de injeção do combustível gasoso.
12. Sistema de injeção bicombustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
    um circuito central para controle de abertura da válvula de agulha do injetor (8), compreendendo:
    um reservatório de óleo hidráulico (19),
    uma bomba hidráulica (18),
    um medidor de vazão (17); e
    uma válvula eletromagnética de três vias (16) que comanda a abertura da válvula de agulha do injetor (8).
13. Sistema de injeção bicombustível de acordo com a reivindicação 12 caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
    uma central eletrônica configurável para controlar o tempo de injeção de cada um dos combustíveis de forma independente;
    em que válvula eletromagnética de três vias (16) é controlada por meio de pulsos elétricos emitidos pela central eletrônica.
14. Motor de combustão interna caracterizado pelo fato de que compreende o dispositivo injetor como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.

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