BR112012029008B1

BR112012029008B1 - Injetor de combustível direto para um motor de combustão interna e método de controle de batida em um injetor de combustível direto

Info

Publication number: BR112012029008B1
Application number: BR112012029008-8A
Authority: BR
Inventors: Michael J. Hornby
Original assignee: Continental Automotive Gmbh
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2020-12-15
Also published as: WO2011143552A3; US8215573B2; EP2569532B1; CN102869875A; BR112012029008A2; WO2011143552A2; CN102869875B; US20110278368A1; EP2569532A2

Abstract

injetor direto de coluna dupla de solenoide de gasolina automotiva. a presente invenção refere-se a um injetor de combustível direto (10) que inclui um corpo (12) que tem uma passagem entre extremidades de entrada e de saída. uma sede (16) está na extremidade de saída e um membro de fechamento (28) está associado à sede. um membro de agulha (30) está associado ao membro de fechamento e é móvel com respeito a uma peça de coluna (35) entre uma primeira posição fechada e uma segunda posição aberta. uma mola (42) orienta o membro de agulha para a primeira posição. uma armadura (32) está flutuando livre com respeito ao membro de agulha. uma estrutura de coluna intermediária (38) é acoplada ao membro de agulha e é disposta entre a peça de coluna e a armadura e é desacoplada dali. um batente de armadura (40) é acoplado ao membro de agulha e é espaçado da estrutura de coluna intermediária. uma bobina eletromagnética (46) está associada à peça de coluna, à estrutura de coluna intermediária e à armadura. o injetor reduz a batida violenta do conjunto de agulhas.

Description

CAMPO

[001] A presente invenção refere-se a um injetor de combustível para suprimento de gasolina para um motor e, mais particularmente, a um injetor de combustível tendo uma coluna intermediária para aumento da velocidade e da força geradas no solenoide de injetor enquanto se adiciona um mecanismo antibatida no injetor.

ANTECEDENTES

[002] Os injetores de combustível de solenoide de injeção direta convencionais têm mecanismos antibatida para limitação da batida da armadura e, assim, uma abertura inadvertida do injetor. Contudo, estes mecanismos convencionais fazem com que o fechamento do inje- tor seja geralmente lento, ou a força magnética gerada não é alta o bastante para aplicações de pressão novas mais altas. Uma outra desvantagem de técnicas anteriores é a configuração dos componentes para a fabricação. Estes injetores diretos convencionais não são configurados de uma maneira modular e, assim, não podem ser construídos e testados em estágios modulares. Isto resulta em uma sucata durante a fabricação e, assim, aumenta o custo.

[003] Assim, há uma necessidade de provisão de um injetor de combustível direto de solenoide, antibatida, modular, que proveja uma velocidade aumentada de abertura e possa ser calibrado e testado em uma base de subconjunto.

SUMÁRIO

[004] Um objetivo da presente invenção é atender à necessidade referida acima. De acordo com os princípios de uma modalidade, este objetivo é obtido por um injetor de combustível direto para um motor de combustão interna incluindo um corpo que tem uma passagem que se estende ao longo de um eixo geométrico longitudinal entre extremidades de entrada e de saída. Uma sede está na extremidade de saída e um membro de fechamento está associado à sede. Um membro de agulha está associado ao membro de fechamento e é móvel com respeito a uma peça de coluna entre uma primeira posição e uma segundaposição, de modo que, na primeira posição, o membro de agulha se encaixe no membro de fechamento, de modo que o membro de fechamento se encaixe na sede para fechamento da extremidade de saída, e, na segunda posição, o membro de agulha esteja em uma posição que permita que o membro de fechamento se desencaixe da sede, abrindo a extremidade de saída. Uma mola orienta o membro de agulha para a primeira posição. Uma armadura é construída e disposta para ser de flutuação livre com respeito ao membro de agulha. Uma estrutura de coluna intermediária é acoplada ao membro de agulha e disposta entre a peça de coluna e a armadura e desacoplada da armadura e da peça de coluna. Um batente de armadura é acoplado ao membro de agulha e espaçado da estrutura de coluna intermediária. Uma bobina eletromagnética está associada à peça de coluna, à estrutura de coluna intermediária e à armadura. A bobina, quando energi- zada, é construída e disposta para prover um fluxo magnético que acelera a armadura para impactar a estrutura de coluna intermediária com a estrutura de coluna intermediária impactando a peça de coluna movendo o membro de agulha para a segunda posição, com a armadura batendo com respeito à estrutura de coluna intermediária, ao invés do conjunto de agulha bater com respeito à sede. Quando a bobina é de- senergizada, removendo o fluxo magnético, a estrutura de coluna intermediária e a armadura são construídas e dispostas para se moverem para longe da peça de coluna com a mola orientando o membro de agulha para a primeira posição, com a armadura se encaixando no batente de armadura fazendo que a armadura bata com respeito ao batente de armadura, ao invés de o membro de agulha bater com respeitoà sede.

[005] De acordo com um outro aspecto de uma modalidade, é provido um método para controle da batida em um injetor de combustível direto que tem uma sede em uma extremidade de saída do inje- tor, um membro de fechamento associado à sede, uma peça de coluna, uma bobina eletromagnética e um membro de agulha móvel com respeito à peça de coluna entre uma primeira posição e uma segunda posição, de modo que, na primeira posição, o membro de agulha se encaixe no membro de fechamento, de modo que o membro de fechamento se encaixe na sede para fechamento da extremidade de saída, e, na segunda posição, o membro de agulha esteja em uma posição que permita que o membro de fechamento se desencaixe da sede, abrindo a extremidade de saída. O método provê uma armadura que é de flutuação livre com respeito ao membro de agulha e uma estrutura de coluna intermediária acoplada ao membro de agulha e disposta entre a peça de coluna e a armadura e desacoplada da armadura e da peça de coluna. Quando a bobina é energizada e o fluxo magnético acelera a armadura para impactar a estrutura de coluna intermediária, com a estrutura de coluna intermediária impactando a peça de coluna movendo o membro de agulha para a segunda posição, o método garante que a armadura bata com respeito à estrutura de coluna intermediária, ao invés de o membro de agulha bater com respeito à sede. Quando a bobina é desenergizada para remoção do fluxo magnético, fazendo com que a estrutura de coluna intermediária e a armadura se movam para longe da peça de coluna e fazendo com que o membro de agulha se mova para a primeira posição, o método garante que a armadura tenha impacto e bata fora de um batente de armadura do membro de agulha batendo com respeito à sede.

[006] Outros objetivos, recursos e características da presente invenção, bem como os métodos de operação e as funções dos elementos relacionados da estrutura, a combinação de partes e economia de fabricação tornar-se-ão mais evidentes mediante uma consideração da descrição detalhada a seguir e aos desenhos associados, todos os quais formando uma parte deste relatório descritivo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] A invenção será mais bem entendida a partir da descrição detalhada a seguir das modalidades preferidas da mesma, tomada em conjunto com os desenhos associados, em que números de referência iguais se referem a partes iguais, nas quais:

[008] A figura 1 é uma vista em perspectiva, parcialmente em corte, de um injetor de combustível direto de coluna dupla de solenoide, de acordo com uma modalidade da invenção.

[009] A figura 2 é uma vista aumentada da porção do injetor de combustível circulada na figura 1.

[0010] A figura 3 é uma vista em corte aumentada de uma porção do injetor de combustível direto da figura 2, mostrando uma coluna intermediária e uma mola ondulada associadas à armadura.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE DE EXEMPLO

[0011] Com referência às figuras 1 e 2, um injetor de combustível direto, de coluna dupla, atuado por solenoide, geralmente indicado em 10, o qual pode ser do tipo de alimentação assim denominada de topo, supre combustível, tal como gasolina, para um motor de combustão interna (não mostrado). O injetor de combustível 10 inclui um corpo de válvula, geralmente indicado em 12, estendendo-se ao longo de um eixo geométrico longitudinal 14. O corpo de válvula 12 inclui uma sede de válvula 16 que define uma superfície de assentamento 18, a qual pode ter um formato troncônico ou côncavo, voltada para o interior do corpo de válvula 12. A superfície de assentamento 18 inclui pelo me- nos uma abertura de saída de combustível 20, preferencialmente centralizada no eixo geométrico longitudinal 14 e em comunicação com um tubo de entrada 22 para a condução de fluido pressurizado para o corpo de válvula 12 contra a superfície de assentamento 18. Uma porção proximal do tubo de entrada 22 define uma extremidade de entrada 24 do injetor 10. Um anel em O 26 (figura 1) é usado para selar a extremidade de entrada 24 em um trilho de combustível nom.

[0012] Um membro de fechamento, por exemplo, uma esfera de válvula esférica 28, dentro do injetor 10, é móvel entre uma primeira posição assentada ou fechada e uma segunda posição aberta. Na posição fechada, a esfera de válvula 28 é forçada contra a superfície de assentamento 18 para fechamento da abertura de saída 20 para evitar um fluxo de combustível. Na posição aberta, a esfera 28 é espaçada da superfície de assentamento 18 para permitir um fluxo de combustívelatravés da abertura de saída 20.

[0013] Um membro de agulha 30, preferencialmente na forma de um tubo, é disposto no tubo de entrada 22 no eixo geométrico 14. Uma armadura geralmente cilíndrica 32 é móvel ao longo do eixo geométrico 14 em uma porção de tubo 34 do corpo de válvula 12. A armadura 32 é de flutuação livre e, assim, não é conectada ao membro de agulha 30. A armadura 32 inclui uma superfície de extremidade geralmente plana 33. Uma peça de coluna 35 está associada à armadura 32 da maneira convencional. Em uma primeira posição, uma extremidade 36 do membro de agulha 30 se encaixa com a esfera de válvula 28, de modo que a esfera de válvula 28 se encaixe na superfície de assentamento 18 na posição fechada da esfera de válvula 28. A esfera de vál-vula 28 pode ser considerada como sendo parte do membro de agulha 30. Uma estrutura de coluna intermediária 38 e um batente de armadura 40 são soldados ao membro de agulha 30 para movimento com ele. O batente de armadura 40 é espaçado da estrutura de coluna interme- diária 38. A estrutura de coluna intermediária 38 inclui uma porção de diâmetro reduzido 43 que é soldada ao membro de agulha 30 e uma porção de diâmetro maior 45 que se estende a partir da porção 43. A porção de diâmetro maior 45 tem superfícies planas opostas 47, 49 definindo superfícies de impacto, cuja função será explicada abaixo. Uma mola ondulada anular 41 é provida entre a armadura 32 e a estrutura de coluna intermediária 38 (por exemplo, a superfície 47 da mesma) para desacoplamento da armadura 32 da estrutura de coluna intermediária 38. Conforme mais bem mostrado na figura 3, o membro de agulha passa através da estrutura de coluna intermediária 38, da mola ondulada 41, da armadura 32 e do batente de armadura 40.

[0014] Uma mola 42 se encaixa na estrutura de coluna intermediária 38 e, assim, orienta o membro de agulha 30 e a esfera de válvula 28 em direção à posição fechada. O injetor de combustível 10 pode ser calibrado pela mola de pré-carregamento 42 para uma força de orientação desejada. Um filtro 44 é provido no tubo 24 para filtração do combustível.

[0015] Conforme mais bem mostrado na figura 3, uma bobina eletromagnética 46 circunda uma peça de coluna ou estator 35 formado em um material ferromagnético. A bobina eletromagnética 46 é operada por DC e acionada através de um conector elétrico 48. A bobina eletromagnética 46 é operável para a produção de um fluxo magnético, quando energizada, de modo que um campo magnético seja construído entre a armadura 32, a estrutura de coluna intermediária 38 e a peça de coluna 35. Isto cria uma força magnética na armadura 32 que acelera a armadura 32 para impactar a estrutura de coluna intermediária 38. Em particular, a superfície plana 33 da armadura 32 se encaixa na superfície plana 47 da estrutura de coluna intermediária 38. A força de impacto é maior do que apenas a força magnética devido à aceleração da armadura 32. Vantajosamente, esta força maior cria um inje- tor 10 que pode operar a pressões mais altas. Após a armadura 32 impactar a estrutura de coluna intermediária 38, o injetor 10 é comandado para abrir. Uma abertura plena é obtida quando a superfície plana 49 da porção de diâmetro maior 45 da estrutura de coluna intermediária 38 impacta a extremidade plana 50 da peça de coluna 35. Isto faz com que a extremidade 36 do membro de agulha 30 se mova para a segunda posição, longe da superfície de assentamento 18, permitindo que a esfera de válvula 28 se desencaixe da superfície de assen-tamento 18. Em injetores diretos convencionais, este impacto causaria uma batida indesejada do membro de agulha 30 com respeito à superfície de assentamento 18. Contudo, na modalidade, o membro de agulha 30 não bate, uma vez que a armadura 32 tem permissão para bater fora da estrutura de coluna intermediária 38. A massa da armadura 32 é desacoplada daquela do membro de agulha / da estrutura de coluna intermediária.

[0016] No fechamento do injetor 10, a bobina 46 é desenergizada, removendo o campo magnético e permitindo que a estrutura de coluna intermediária 38 e a armadura 32 se movam para longe da peça de coluna 35. A mola 42 orienta a estrutura de coluna intermediária 38 e, assim, o membro de agulha 30 em direção à primeira posição do mesmo, e um impacto ocorre entre a extremidade 36 do membro de agulha 30 e a esfera de válvula 28. Em injetores diretos convencionais, o membro de agulha bateria fora da esfera de válvula 28, fazendo com que a esfera de válvula 28 se desencaixasse da superfície de assentamento 18, permitindo uma injeção indesejável secundária. Na modalidade, vantajosamente, o curso da armadura 32 com respeito ao membro de agulha 30 é limitado, através do encaixe da armadura 32 com o batente de armadura 40, reduzindo a quantidade de energia que pode causar uma batida secundária do membro de agulha 30. Ainda, a batida da armadura 32 contra o batente de armadura 40 remove a energia, de modo que qualquer batida do membro de agulha 30 com respeito à sede 18 seja impedida ou limitada. Conforme citado acima, a mola ondulada 41 desacopla a estrutura de coluna intermediária 38 (e, assim, o membro de agulha 30) da armadura 32.

[0017] Assim, a provisão da estrutura de coluna intermediária 38 associada à armadura 32 aumenta a velocidade de abertura do injetor 10, devido ao impacto da armadura 32 e da estrutura de coluna intermediária 38. Uma vez que há uma grande área de impacto entre a armadura 32, a estrutura de coluna intermediária 38 e a peça de coluna 35, o desgaste e a durabilidade do injetor são melhorados. A bobina 46, a mola 42, o membro de agulha 30, a armadura 32, a peça de coluna 35, a estrutura de coluna intermediária 38 e o batente de armadura 40 definem um subconjunto modular do injetor 10, permitindo que o injetor seja calibrado ou testado em uma base de subconjunto.

[0018] Assim, o injetor 10 tem uma força de abertura mais potente, se comparado com os injetores convencionais, tem uma mola de fechamento mais forte para melhor capacidade quanto a vazamento, e elimina a batida na abertura e no fechamento. A performance de fluxo é melhorada, devido à abertura e ao fechamento mais rápidos e pela eliminação de uma injeção secundária pela redução ou eliminação da batida do membro de agulha 30.

[0019] As modalidades preferidas precedentes foram mostradas e descritas para fins de ilustração dos princípios estruturais e funcionais da presente invenção, bem como ilustrando os métodos de emprego das modalidades preferidas e estão sujeitas a mudanças, sem que se desviem desses princípios.

Claims

1. Injetor de combustível direto (10) para um motor de combustão interna, que compreende, um corpo (12) que tem uma passagem que se estende ao longo de um eixo geométrico longitudinal (14) entre extremidades de entrada (24) e de saída; uma sede (16) na extremidade de saída; um membro de fechamento associado à sede (16); uma peça de coluna (35); um membro de agulha (30) associado ao membro de fechamento e móvel com respeito à peça de coluna (35) entre uma primeira posição e uma segunda posição, de modo que, na primeira posição, o membro de agulha (30) se encaixe no membro de fechamento, de modo que o membro de fechamento se encaixe na sede (16) para fechamento da extremidade de saída, e, na segunda posição, o membro de agulha (30) esteja em uma posição que permite que o membro de fechamento se desencaixe da sede (16), abrindo a extremidade aberta; uma mola (42) orientando o membro de agulha (30) para a primeira posição; uma armadura (32); uma estrutura de coluna intermediária (38) acoplada ao membro de agulha (30) e disposta entre a peça de coluna (35) e a armadura (32) e desacoplada de ambas a armadura e a peça de coluna (35); um batente de armadura (40) acoplado ao membro de agulha (30) e espaçado da estrutura de coluna intermediária (38); e uma bobina eletromagnética (46) associada à peça de coluna (35), à estrutura de coluna intermediária (38) e à armadura (32), caracterizado pelo fato de que, a armadura (32) é construída e disposta para ser flutuante livre com respeito ao membro de agulha (30); a estrutura de coluna intermediária (38) é desacoplada da armadura (32), o injetor de combustível (1) compreende uma outra mola entre a estrutura de coluna intermediária (38) e a armadura (32) para desacoplar a estrutura de coluna intermediária (38) da armadura (32); a bobina (46), quando energizada, sendo construída e disposta para prover um fluxo magnético que acelera a armadura (32) para se ter um impacto da estrutura de coluna intermediária (38) com a estrutura de coluna intermediária (38) impactando a peça de coluna (35) movendo o membro de agulha (30) para a segunda posição, com a armadura (32) batendo com respeito à estrutura de coluna intermediária (38) ao invés do conjunto de agulha batendo com respeito à sede (16), e, quando a bobina (46) está desenergizada, removendo o fluxo magnético, a estrutura de coluna intermediária (38) e a armadura (32) são construídas e dispostas para se moverem para longe da peça de coluna (35) com a mola (42) orientando o membro de agulha (30) para a primeira posição, com a armadura (32) se encaixando no batente de armadura (40) fazendo com que a armadura (32) bata com respeito ao batente de armadura (40) ao invés de o membro de agulha (30) bater com respeito à sede (16).

2. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura de coluna intermediária (38) inclui uma porção de diâmetro pequeno (43) e uma porção de diâmetro maior (45) se estendendo a partir dali a porção de diâmetro maior (45) tendo superfícies planas opostas (47, 49) definindo as primeira e segunda superfícies de impacto da estrutura de coluna intermediária (38).

3. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a armadura (32) é geralmente cilíndrica tendo uma superfície de extremidade plana (33) construída e disposta para se encaixar na primeira superfície de impacto da estrutura de coluna intermediária (38).

4. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a peça de coluna (35) tem uma extremidade plana (50) construída e disposta para se encaixar a segunda superfície de impacto da estrutura de coluna intermediária (38).

5. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a outra mola é uma mola ondulada (41).

6. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro de fechamento é uma esfera de válvula (28).

7. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mola (42) se encaixa na estrutura de coluna intermediária (38).

8. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a peça de coluna (35), o membro de agulha (30), a mola (42), a armadura (32), a estrutura de coluna intermediária (38), o batente de armadura (40) e a bobina (46) definem um subconjunto modular do injetor (10) que é construído e disposto para ser testado em uma base de subconjunto.

9. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o um membro de agulha (30) tem formato de tubo.

10. Método de controle de batida em um injetor de combustível direto (10) tendo uma sede (16) em uma extremidade de saída do injetor (10), um membro de fechamento associado à sede (16), uma peça de coluna (35), uma bobina eletromagnética (46) e um membro de agulha (30) móvel com respeito à peça de coluna (35) entre uma primeira posição e uma segunda posição, de modo que, na primeira posição, o membro de agulha (30) se encaixe no membro de fechamento, de modo que o membro de fechamento se encaixe na sede (16) para fechar a extremidade de saída, e, na segunda posição, o membro de agulha (30) esteja em uma posição permitindo que o membro de fechamento se desencaixe da sede (16), abrindo a extremidade de saída, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de, provisão de uma armadura (32) para ser de flutuação livre com respeito ao membro de agulha (30), provisão de uma estrutura de coluna intermediária (38) acoplada ao membro de agulha (30) e disposta entre a peça de coluna (35) e a armadura (32) e desacoplada da armadura (32) e da peça de coluna (35); provisão de uma mola (42) para direcionar o membro de agulha (30) para uma primeira posição; provisão de uma outra mola entre a estrutura de coluna intermediária (38) e a armadura (32) para desacoplar a estrutura de coluna intermediária (38) da armadura (32); quando a bobina (46) está energizada e o fluxo magnético acelera a armadura (32) para impactar a estrutura de coluna intermediária (38), com a estrutura de coluna intermediária (38) impactando a peça de coluna (35) movendo o membro de agulha (30) para a segunda posição, garantindo que a armadura (32) bata com respeito à estrutura de coluna intermediária (38), ao invés de o membro de agulha (30) bater com respeito à sede (16), e quando a bobina (46) é desenergizada para remoção do fluxo magnético, fazer com que a estrutura de coluna intermediária (38) e a armadura (32) se movam para longe da peça de coluna (35) e fazendo com que o membro de agulha (30) se mova para a primeira posição, garantindo que a armadura (32) tenha impacto e bata fora de um batente de armadura (40) do membro de agulha (30) batendo com respeito à sede (16).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o batente de armadura (40) é acoplado ao membro de agulha (30) e é espaçado da estrutura de coluna intermediária (38).

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a outra mola é uma mola ondulada (41).