BR112014011352B1

BR112014011352B1 - Sistema de injeção de combustível e dispositivo de preaquecimento

Info

Publication number: BR112014011352B1
Application number: BR112014011352-1A
Authority: BR
Inventors: Tadeu Amaral; Roberta Cruz; Fabio Moreira; Jürgen Stehlig
Original assignee: Mahle International Gmbh
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2021-11-09
Also published as: WO2013068526A1; DE102011086201A1; BR112014011352A2; US9476389B2; DE112012004688A5; US20140345567A1

Abstract

sistema de injeção de combustível e dispositivo de preaquecimento. a presente invenção refere-se a um sistema de injeção de combustível (1) para um motor de combustão interna, com pelo menos uma barra de distribuição (2) para fornecer o combustível líquido, com vários dispositivos de preaquecimento (3) que respectivamente apresentam um espaço de preaquecimento (6), que respectivamente apresentam pelo menos um elemento de aquecimento (7) e que respectivamente estão conectados à barra de distribuição (2), com vários injetores (4) que respectivamente estão conectados a um dispositivo de preaquecimento (3), sendo que um caminho de combustível (8) vai da barra de distribuição (2) através do respectivo espaço de preaquecimento (6) até o respectivo injetor (4). uma eficiência melhor resulta quando o respectivo elemento de aquecimento (7) é executado para circundar o respectivo espaço de preaquecimento (6) pelo menos parcialmente.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de injeção de combustível para um motor de combustão interna, especialmente um veículo automotor, com as características do preâmbulo da reivindicação 1. A presente invenção também refere-se a um dispositivo de pre- aquecimento para tal sistema de injeção de combustível.

[002] Em motores de combustão interna a serem operados com um combustível que em temperaturas baixas apresenta uma alta viscosidade, há o problema de que com a ajuda de tais combustíveis para a partida do motor de combustão interna, isto é, para dar a partida do motor de combustão interna nestas temperaturas baixas, não pode ser gerada nenhuma mistura inflamável nas câmaras de combustão do motor de combustão interna. Em biocombustíveis, especialmente biodiesel, este problema já surge em temperaturas abaixo de + 14°C. Outros biocombustíveis, tais como, por exemplo, etanol e metanol, são caracterizados por um ponto de inflamação em torno de 12°C que é muito elevado em comparação com o ponto de inflamação da gasolina convencional que se situa em torno de 42°C negativos. Por conseguinte, tais biocombustíveis apresentam uma volatilidade baixa em comparação com gasolina e necessitam de um alto calor de evaporação em comparação com a gasolina. Estas propriedades fornecem a tais bio-combustíveis como etanol e metanol condições críticas para a partida de um motor de combustão interna em condições frias, pois tais biocombustíveis necessitam uma grande quantidade de calor para gerar um jato de injeção que é apropriado para a ignição e a partida de um motor de combustão interna.

[003] Esta problemática pode ser enfrentada com duas soluções basicamente diferentes. Na primeira solução, para a operação do mo- tor de combustão interna, pode ser providenciado um segundo sistema de combustível que permite operar o motor de combustão interna para sua partida com um outro combustível que também em temperaturas baixas é levemente inflamável, a fim de dar a partida. Tal solução, porém, é muito dispendiosa e respectivamente cara. Além disso, nisso há o problema de que o motorista do veículo precisa monitorar dois tanques de combustível diferentes, ou seus níveis de enchimento.

[004] Uma segunda solução baseia-se no pensamento geral de pré-aquecer o combustível dificilmente inflamável para o processo de partida do motor de combustão interna. Através do preaquecimento do combustível, a temperatura e a inflamabilidade do mesmo são elevadas. Em especial é reduzida a viscosidade.

[005] Do documento DE 101 40 071 A é conhecido um circuito de aquecimento separado para o aquecimento do combustível, onde um injetor especialmente preparado para tal apresenta uma conexão adicional para o circuito de aquecimento. Tal solução é complexa e precisa de um espaço construtivo relativamente grande.

[006] Do documento DE 10 2006 028 639 A é conhecido um inje tor especial que compreende um dispositivo de aquecimento para o preaquecimento do combustível. Tal injetor especial é caro em comparação com injetores convencionais que são produzidos em grandes séries.

[007] Do documento DE 10 2009 001 062 A é conhecido aquecer o combustível por meio de ar de ventilação aquecido, sendo que também neste caso é necessário um injetor especial.

[008] Do documento FR 28 76 161 A é conhecido integrar um dispositivo de aquecimento em uma barra de distribuição de combustível. Com isso precisa ser aquecido um volume de combustível relativamente grande para poder providenciar o combustível pré-aquecido para a operação de partida. Isto requer relativamente muita energia e tempo.

[009] Do documento EP 1 888 910 B1 é conhecido um sistema de injeção de combustível do gênero que apresenta uma barra de distribuição para fornecer combustível líquido. Além disso, são previstos vários dispositivos de preaquecimento que respectivamente incluem um espaço de preaquecimento que contém respectivamente um elemento de aquecimento e que respectivamente são conectados à barra de distribuição. Além disso, são previstos diversos injetores que são respectivamente conectados a tal dispositivo de preaquecimento. Para cada injetor há, portanto, um caminho de combustível que vai da barra de distribuição através do respectivo espaço de preaquecimento até o respectivo injetor. No sistema de injeção de combustível conhecido ou no dispositivo de preaquecimento conhecido, o respectivo elemento de aquecimento é executado como barra de incandescência ou vela de incandescência que se projeta coaxialmente para dentro do respectivo espaço de preaquecimento. Além disso, no sistema de injeção de combustível conhecido, a caixa contendo o respectivo espaço de preaquecimento do respectivo dispositivo de preaquecimento é feita de metal e é soldada à barra de distribuição.

[0010] A presente invenção trata do problema de indicar para tal sistema de injeção de combustível ou para tal dispositivo de preaquecimento uma modalidade aprimorada que se destaca especialmente por uma montabilidade e/ou fabricabilidade barata. Além disso, é almejado um preaquecimento mais eficiente do combustível.

[0011] De acordo com a presente invenção, este problema é solucionado por meio dos objetos das reivindicações independentes. Modalidades vantajosas são o objeto das reivindicações dependentes.

[0012] De acordo com a presente invenção, pode ser previsto que um dispositivo de preaquecimento possui uma caixa que por meio de uma conexão de encaixe no lado da entrada é ligada à barra de distri buição, e por meio de uma conexão de encaixe no lado de saída, ao respectivo injetor. Em virtude desse modo de construção o respectivo dispositivo de preaquecimento pode ser montado de modo especialmente simples e rápido.

[0013] De acordo com uma modalidade vantajosa, a presente invenção baseia-se no pensamento geral de realizar e colocar o respectivo elemento de aquecimento de tal modo que circunda o respectivo espaço de preaquecimento pelo menos parcialmente, de preferência por pelo menos 50%, ou completamente. De preferência, o elemento de aquecimento possui uma estrutura oca que em direção circunferen- cial pode ser fechada ou pode ser interrompida na direção circunferen- cial ou pode ser aberto no lado. Por exemplo, o elemento de aquecimento pode ter forma de anel, de preferência, pode ser executado como corpo anelar, por exemplo, como cilindro. Devido a este modo de construção é disponível uma superfície relativamente grande do elemento de aquecimento para o aquecimento do espaço de preaquecimento ou para o aquecimento do combustível que se encontra no espaço de preaquecimento. Deste modo, por um lado, relativamente muito calor por unidade de tempo pode ser introduzido no combustível. Por outro lado, a superfície relativamente grande do elemento de aquecimento anelar faz com que a introdução de calor é distribuída sobre uma superfície grande e, de acordo com isso, ocorre de maneira relativamente homogênea dentro do espaço de preaquecimento. Dessa forma, o volume de combustível armazenado no espaço de preaquecimento pode ser uniformemente temperado dentro de curto tempo para executar o processo de partida desejado. Preferencialmente, o combustível é um biocombustível e em especial é biodiesel ou etanol ou metanol.

[0014] De acordo com um aprimoramento vantajoso, a caixa do dispositivo de preaquecimento pode ser produzida de material sintéti- co. Preferencialmente, é uma peça de moldagem por injeção inteiriça monolítica. Dessa forma, o dispositivo de preaquecimento pode ser realizado de modo especialmente barato.

[0015] De acordo com uma outra modalidade vantajosa, o elemento de aquecimento elétrico pode ser um elemento PTC. "PTC" significa "Positive Temperature Coefficient', isto é, "coeficiente de temperatura positivo". Os elementos PTC são caracterizados pelo fato de que transformam energia elétrica em calor, sendo que ao mesmo tempo sua resistência elétrica aumenta exponencialmente com a temperatura subindo. Assim sendo, os elementos PTC podem simplesmente ser dimensionados de modo que com uma tensão aplicada neles eles alcançam de forma dirigida uma temperatura predeterminada, podendo mantê-la. Nisso não é necessária nenhuma regulagem ou controle eletrônico dispendioso, uma vez que a resistência elétrica do elemento PTC, ao alcançar a temperatura predefinida se torna quase que infinitamente grande. O uso de tais elementos PTC possibilita, portanto, o preaquecimento desejado, sem que para tal seja necessário um controle ou regulação eletrônico do elemento de aquecimento. Em princípio, o controle eletrônico pode ser dispensado, porém, assim mesmo pode ser previsto um controle eletrônico de complexidade reduzida para controlar e/ou monitorar o elemento PTC.

[0016] O sistema de acordo com a presente invenção também é robusto quanto à evaporação de combustível e/ou cavitação por causa do controle automático da temperatura através do elemento PTC. O combustível a ser aquecido não pode ultrapassar um determinado limite de temperatura que precisa ser determinado durante o processo de produção do componente. Por conseguinte pode ser evitada uma evaporação de combustível no dispositivo de preaquecimento e, de acordo com isto, também pode ser evitada uma cavitação de combustível no motor de combustão interna. Adicionalmente, em virtude da grande área de contato entre o elemento de aquecimento PTC e o combustível, pode ser evitada uma danificação do elemento de aquecimento. Esta grande área de contato produz uma transmissão do calor melhor e indiretamente protege o elemento de aquecimento e evita danificações. Um aquecedor convencional, uma assim chamada vela de incandescência, apresenta uma área de aquecimento pequena e não pode regular a temperatura. Por conseguinte, tal vela de incandescência convencional é suscetível a danificações, pois ela concentra o calor em uma área específica pequena. Em comparação com tal elemento de aquecimento convencional, o risco de danificações no elemento de aquecimento PTC de acordo com a presente modalidade da presente invenção é reduzido. Além disso, o processo de produção é simplificado em comparação com sistemas convencionais, uma vez que podem ser usados processos de moldagem por injeção de material sintético para a produção do sistema de preaquecimento, e uma vez que podem ser usadas conexões de encaixe a fim de fixar os diversos componentes um no outro. Estas vantagens também produzem custos reduzidos e uma produção mais rápida. Devido ao autocontrole da temperatura do elemento PTC, o combustível a ser aquecido não pode ultrapassar um determinado limite da temperatura. De acordo com isso, uma autoignição do combustível no interior do elemento de aquecimento pode ser evitada. Por exemplo, um elemento de aquecimento convencional, caso haja um problema com uma ligação elétrica, pode continuar a aquecer o combustível, até que o combustível ultrapasse sua temperatura de inflamação o que terminaria em uma explosão. Com a tecnologia PTC, o elemento de aquecimento PTC não pode ultrapassar uma determinada temperatura predefinida devido a suas propriedades auto-regeladoras, mesmo quando a tensão elétrica é muito alta ou quando a tensão elétrica esteja sempre presente no elemento de aquecimento. Por fim, o mecanismo que gera uma tempera tura constante do elemento PTC também é eficiente quando a tensão muda. Caso a tensão operacional, por exemplo, a tensão da bateria do veículo, aumentar, o elemento PTC inicialmente absorve mais potência e como consequência, a temperatura do elemento PTC aumenta mais rapidamente e a corrente vai estabilizando-se mais rapidamente em um nível mais baixo. Por consequência, a curva da potência do elemento de aquecimento PTC apresentado, em comparação com uma vela de incandescência convencional, não é proporcional ao quadrado da tensão, como ocorre no caso de uma resistência ôhmica. Por esta razão, o mesmo elemento de aquecimento PTC pode ser usado independentemente do nível atual da corrente que pode ser disponibilizada, por exemplo, com 12 V de corrente contínua ou com 10 V de corrente contínua, e produz o mesmo abastecimento total de potência ou abastecimento de calor. Em virtude dessa vantagem, o elemento de aquecimento PTC tem a possibilidade de ser abastecido com a mesma tensão no período após a partida. Outros aquecedores precisam ser alimentados com uma tensão reduzida durante o período depois da partida, pois neste período a quantidade de fluxo de injeção é menor em comparação com o período de partida com temperaturas mais baixas. Por conseguinte, elementos de aquecimento convencionais exigem um controle eletrônico complexo a fim de observar o tempo em que o elemento de aquecimento é ligado e ajustá-lo em dependência da tensão da bateria, ou precisam eles mesmos um dispositivo eletrônico complexo, a fim de reduzir a tensão, antes que o elemento de aquecimento seja abastecido com ela durante o período depois da partida. Em tais sistemas de partida fria que usam a tecnologia de aquecimento, o elemento de aquecimento usualmente continua a fornecer calor durante alguns segundos imediatamente depois da partida do motor de combustão interna (período após a partida), a fim de melhorar a capacidade de movimento e a estabilidade da máquina e reduzir as emissões de poluentes.

[0017] Apropriadamente, um lado interno do elemento de aquecimento em forma de anel pode ser exposto ao combustível. Em outras palavras, o lado interna do elemento de aquecimento voltado para o espaço de preaquecimento está em contato direto com o combustível, com o que a transmissão do calor também pode acontecer diretamente.

[0018] Em uma outra modalidade, um lado interno do elemento de aquecimento em forma de anel pode delimitar radialmente para fora o espaço de preaquecimento. Por causa desse modo de construção, o elemento de aquecimento contribui para a definição do espaço de preaquecimento. Por exemplo, para tal o elemento de aquecimento pode ser integrado na estrutura da caixa do dispositivo de preaquecimento.

[0019] De acordo com uma outra modalidade vantajosa, uma caixa do respectivo dispositivo de preaquecimento pode apresentar uma entrada radial ligada a uma barra de distribuição, e uma saída axial ligada ao respectivo injetor. O respectivo espaço de preaquecimento e o respectivo elemento de aquecimento são então alinhados na respectiva caixa coaxialmente à saída. Além disso, o respectivo elemento de aquecimento pode opcionalmente apresentar pelo menos uma abertura de passagem radial, através da qual a entrada é fluidicamente ligada ao respectivo espaço de preaquecimento. Este modo de construção é relativamente compacto e produz uma inclusão intensiva do elemento de aquecimento no respectivo caminho do combustível. Além disso, a entrada radial ou lateral que em especial é equipada com uma seção transversal predefinida causa uma pequena turbulência de fluxo no interior do espaço de preaquecimento que melhora uma mistura do combustível frio com o combustível quente. Dessa forma pode ser obtida uma temperatura homogênea no interior do espaço de preaquecimento e também uma injeção homogênea sem alterações da tempera- tura. Em comparação com um sistema convencional que apresenta uma entrada axial e uma saída axial, a mistura é melhorada. Devido às diferenças de densidade, o combustível quente tende a ocupar uma posição superior no interior do espaço de preaquecimento ou do injetor. Isto pode trazer perdas de calor, pois combustível quente tende a desviar para uma posição superior e entra em contato direto com o combustível frio que entra. Além disso, neste caso não haverá quase que nenhuma turbulência no fluxo. Além da tendência de perdas de calor, o combustível frio que entra axialmente no espaço de preaquecimento pode passar diretamente ao injetor ou pelo menos a distribui-ção de temperatura no interior do espaço de preaquecimento pode ser homogênea.

[0020] Apropriadamente, a caixa do respectivo dispositivo de pre aquecimento pode ser fechada em um lado oposto à saída com a ajuda de uma tampa que é um componente separado da caixa e que é fixada de modo estanque na caixa. A tampa pode ser, por exemplo, soldada ou colada à caixa.

[0021] Em uma outra modalidade vantajosa, uma caixa do respectivo dispositivo de preaquecimento pode apresentar uma entrada axial ligada à barra de distribuição e uma saída axial ligada ao respectivo injetor. Neste caso, o respectivo espaço de preaquecimento e o respectivo elemento de aquecimento estão alinhados na respectiva caixa apropriadamente coaxialmente à entrada e à saída. Tal modalidade é caracterizada por uma resistência de fluxo extremamente baixa, uma vez que dentro do dispositivo de preaquecimento não ocorre nenhum desvio do caminho do combustível.

[0022] De acordo com uma outra modalidade vantajosa, o respectivo elemento de aquecimento pode estar disposto em um lado interno da caixa do respectivo dispositivo de preaquecimento voltado para o respectivo espaço de preaquecimento. Em virtude disso é possível de- limitar o espaço de preaquecimento com a ajuda do elemento de aquecimento ou estabelecer um contato direto entre o elemento de aquecimento e o combustível.

[0023] Alternativamente também é possível dispor o respective elemento de aquecimento em um lado externo afastado do respectivo espaço de preaquecimento de uma caixa do respectivo dispositivo de preaquecimento. Neste caso pode ser dispensado, por exemplo, um invólucro de proteção ou uma camada de proteção que precisaria ser disposta no elemento de aquecimento, caso seja usado um combustível de efeito corrosivo para o material do elemento de aquecimento e o elemento de aquecimento entra diretamente em contato com o combustível.

[0024] Em uma outra modalidade alternativa, o respectivo elemento de aquecimento pode ser integrado em uma parede que cerca o respectivo espaço de preaquecimento de uma caixa do respectivo dispositivo de preaquecimento. Por exemplo, para tal, o respectivo elemento de aquecimento na moldagem por injeção da caixa já pode ser inserido no respectivo molde de injeção, de modo que o elemento de aquecimento seja envolto pelo material sintético da caixa. Neste caso, o elemento de aquecimento é protegido tanto a respeito do combustível como também a respeito do ar ambiente no material da parede. Ao mesmo tempo, com isso também é realizado de maneira barata o posicionamento do elemento de aquecimento na caixa.

[0025] De acordo com uma outra modalidade vantajosa pode ser previsto que uma parede de separação que circunda o respectivo espaço de preaquecimento é inserida na respectiva caixa, sendo que pelo menos um elemento de aquecimento é disposto radialmente entre a parede de separação e uma parede da caixa. Nisso, a respectiva parede de caixa pode circundar dita parede de separação. Em virtude do uso de tal parede de separação pode ser evitado um contato direto entre o combustível e o elemento de aquecimento. Com isso, por exemplo, o risco de corrosão no elemento de aquecimento pode ser reduzido significantemente. A parede de separação pode ser feita de um material com condutibilidade térmica, isto é, de um material que é caracterizado por uma condutibilidade térmica especialmente boa. A parede de separação, por exemplo, pode apresentar uma condutibilidade térmica melhor do que a parede da caixa. A parede de separação pode ser produzida, por exemplo, de alumínio ou de cobre ou de uma liga de alumínio ou liga de cobre. A parede de separação pode ser geometricamente adaptada ao respectivo espaço de preaquecimento. No caso de um espaço de preaquecimento cilíndrico também a parede de separação apropriadamente é cilíndrica ou tubular. A fim de evitar um contato do respectivo elemento de aquecimento com combustível fluente, além disso, pelo menos uma vedação pode ser prevista que é disposta radialmente entre a parede de separação e a parede da caixa. Apropriadamente, tais vedações podem ser previstas em ambos os lados do respectivo elemento de aquecimento.

[0026] Alternativamente também pode ser previsto que na respec tiva caixa novamente é inserida tal parede de separação que cerca o respectivo espaço de preaquecimento, sendo que neste caso pelo menos um elemento de aquecimento desses é disposto no interior dessa parede de separação, e é separado tanto do combustível como também de uma parede que cerca a parede de separação da caixa. Com isso pode ser realizada de forma especialmente simples uma colocação encapsulada e hermeticamente selada do respectivo elemento de aquecimento na parede de separação, de modo que o respectivo elemento de aquecimento é protegido com segurança contra um contato com o combustível. Em especial pode a parede de separação com pelo menos um elemento de aquecimento integrado constituir uma unidade pré-montável que pode ser inserida na caixa de modo especi- almente simples. Esta parede de separação pode ser projetada, por exemplo, em duas partes e apresentar uma parte interna termicamente condutora e uma parte externa termicamente isolante, entre as quais o respectivo elemento de aquecimento é disposto. Em especial podem os materiais ser selecionados de tal modo que a condutibilidade térmica na parte externa é menor do que na parede da caixa, e maior na parte interna do que na parede da caixa.

[0027] De acordo com uma outra modalidade apropriada, o sistema de injeção de combustível pode apresentar para cada cilindro do motor de combustão interna somente um único injetor. Isto significa que o respectivo dispositivo de preaquecimento no respectivo cilindro é conjugado a este injetor único. Disso resulta uma modalidade especialmente barata para o sistema de injeção de combustível.

[0028] Em uma outra modalidade, em contrapartida, pode ser previsto que o sistema de injeção de combustível apresenta para cada cilindro do motor de combustão interna um injetor de operação e um injetor de partida fria, sendo que o injetor conjugado ao respectivo dispositivo de preaquecimento é o respectivo injetor de partida fria. Neste caso, para cada cilindro são usados dois injetores que podem ser diferentes, para poder possibilitar uma otimização para a partida fria ou para a operação quente.

[0029] De acordo com uma outra modalidade, o respectivo espaço de preaquecimento pode apresentar um volume de preaquecimento para alojar uma quantidade de combustível que em uma partida fria do motor de combustão interna é suficiente para pelo menos um processo de injeção do respectivo injetor e para no máximo dois processos de injeção do respectivo injetor. Na sequência, o volume do respectivo espaço de preaquecimento é relativamente pequeno, de modo que com a ajuda do elemento de aquecimento o combustível então armazenado pode ser aquecido dentro de pouco tempo até a temperature desejada.

[0030] Em uma outra modalidade pode ser previsto que o respec tivo elemento de aquecimento circunda o respectivo espaço de prea-quecimento em forma de anel, em especial, completamente. Dessa forma, pode ser realizado na direção circunferencial uma introdução de calor simétrica. Como alternativa é imaginável que para cada espaço de preaquecimento são usados vários elementos de aquecimento que estão dispostos de modo distribuído sobre a direção circunferencial e que se estendem respectivamente apenas ao longo de um segmento circunferencial relativamente pequeno, por exemplo, cerca de 30°. Estes elementos de aquecimento também podem ter uma forma plana, assim podendo ser produzidos de forma especialmente simples e barata. Estes elementos de aquecimento também podem ser colocados de maneira especialmente simples nos respectivos desbastes planos da parede da caixa e/ou na parede de separação acima mencionada.

[0031] Em uma outra modalidade pode ser previsto que a conexão de encaixe no lado da entrada e/ou a conexão de encaixe no lado de saída é/são realizadas como fecho de baioneta. Neste caso, na respectiva conexão de encaixe, um movimento de encaixe orientado em uma direção de encaixe axial é acoplado a um movimento de rotação em torno de um eixo de rotação orientado paralelamente à direção de encaixe, a fim de estabelecer ou desfazer a respectiva conexão de encaixe. Tais fechos de baioneta podem ser equipados de maneira especialmente simples com uma trava contra uma soltura acidental. Por exemplo, através da rotação é ativada uma proteção contra a retirada dos componentes encaixados um dentro do outro. Alternativamente também podem ser previstas conexões de encaixa puras que opcionalmente podem ser equipadas com uma proteção adicional contra uma abertura ou retirada acidental dos componentes encaixados.

[0032] Em um dispositivo de preaquecimento de acordo com a presente invenção são previstas uma entrada para a conexão do dispositivo de preaquecimento a uma barra de distribuição, uma saída para a conexão de um injetor ao dispositivo de preaquecimento, um espaço de preaquecimento e um elemento de aquecimento que é executado como um corpo anelar e que circunda o espaço de preaquecimento. Dentro do respectivo dispositivo de preaquecimento, um caminho de combustível vai da entrada através do espaço de preaquecimento até a saída. Dessa forma, também tal dispositivo de preaquecimento é caracterizado por uma construção compacta, uma demanda de energia reduzida e um curto período de preaquecimento.

[0033] Outras características e vantagens importantes da presente invenção são evidentes das sub-reivindicações, dos desenhos e da descrição das figuras pertencente com a ajuda dos desenhos.

[0034] É lógico que as características mencionadas acima e ainda a serem explicadas a seguir não apenas podem ser usadas na respectiva combinação indicada, mas também em outras combinações ou individualmente, sem sair do escopo da presente invenção.

[0035] Exemplos de execução preferidos da presente invenção são representados nos desenhos e são explicados detalhadamente na descrição seguinte, sendo que referências iguais se referem a componentes iguais ou semelhantes ou exercendo funções iguais.

[0036] Eles mostram, esquematicamente:

[0037] A fig. 1 mostra uma vista isométrica de um sistema de injeção de combustível na área de um injetor.

[0038] A fig. 2 mostra uma vista de corte do sistema de injeção de combustível na região de um dispositivo de preaquecimento.

[0039] A fig. 3 mostra uma representação do dispositivo de prea quecimento com os componentes separados.

[0040] A fig. 4 mostra uma representação do sistema de injeção de combustível na região do dispositivo de preaquecimento com os com-ponentes separados.

[0041] A fig. 5 mostra uma vista de corte do dispositivo de prea quecimento de uma outra modalidade.

[0042] As figuras 6 a 10 mostram vistas de corte fortemente simpli ficadas do sistema de injeção de combustível na região do dispositivo de preaquecimento, em diversas modalidades.

[0043] A fig. 11 mostra uma vista como a da fig. 2, porém, de uma outra modalidade.

[0044] A fig. 12 mostra uma vista como a da fig. 5, porém, de uma outra modalidade.

[0045] As figuras 13, 14 mostram uma vista isométrica fortemente simplificada de uma parede de separação com desbastes para inserir elementos de aquecimento.

[0046] De acordo com as figuras 1 até 14, um sistema de injeção de combustível 1 que em um motor de combustão interna não mostrado aqui serve para o abastecimento de câmaras de combustão do motor de combustão interna com combustível, compreende pelo menos uma barra de distribuição 2, vários dispositivos de preaquecimento 3, e vários injetores 4. A barra de distribuição 2 que também pode ser denominada de "rail' ou de "common rail' serve para o fornecimento de combustível líquido. O respectivo dispositivo de preaquecimento 3 possui uma caixa 5, contém um espaço de preaquecimento 6 e possui um elemento de aquecimento 7. O dispositivo de preaquecimento 3 é conectado à barra de distribuição 2. Cada vez um injetor 4 é conectado a tal dispositivo de preaquecimento 3. No interior do sistema de injeção de combustível 1, um caminho de combustível 8 é formado para cada injetor 4, caminho este que nas figuras 2 e 5 até 8 é indicado por meio de setas, que vai da barra de distribuição 2 através do respectivo espaço de preaquecimento 6 até o respectivo injetor 4.

[0047] O elemento de aquecimento 7 nas modalidades das figuras 1 até 12 é executado como corpo anelar que circunda completamente o respectivo espaço de preaquecimento 6. No exemplo das figuras 1 até 12 o elemento de aquecimento 7 é um corpo anelar circular ou um corpo cilíndrico ou, de preferência, um corpo cilíndrico circular. Também é imaginável que o elemento de aquecimento 7 anelar cerca o espaço de preaquecimento 6 na direção circunferencial em menos de 360°, porém, em pelo menos 180°.

[0048] Nas modalidades das figuras 13 e 14, em contrapartida, o respectivo elemento de aquecimento 7 é projetado de tal modo que se estende na direção circunferencial sobre uma área relativamente pequena, que pode estar situada, por exemplo, entre 15° e 45°. Além disso, nestes casos o respectivo elemento de aquecimento 7 pode ser chato ou plano, pelo que pode ser produzido de modo especialmente simples. Além disso, dependendo do espaço de preaquecimento 6, vários elementos de aquecimento 7 podem ser usados que apropriadamente estão dispostos de modo simetricamente distribuído na direção circunferencial. Nas modalidades das figuras 13 e 14, para cada espaço de preaquecimento 6 são previstos, por exemplo, respectivamente dois elementos de aquecimento 7 que estão dispostos de modo diametralmente oposto um ao outro.

[0049] De acordo com as figuras 1 até 12, a caixa 5 do dispositivo de preaquecimento 3 é ligada à barra de distribuição 2 por meio de uma primeira conexão de encaixe 9 ou no lado da entrada. Para tal, no exemplo, uma tubuladura 10 é formada integralmente na caixa 5, tubuladura 10 esta que pode ser encaixada em uma bucha 11 formada integralmente na barra de distribuição 2. A tubuladura 10 porta um anel de vedação 12 que é inserido em uma ranhura anelar 13 correspondente. A conexão de encaixe 9 no lado da entrada é protegida por meio de um estribo de segurança 14 que atravessa a bucha 11 em recortes 15 laterais e a tubuladura 10, em uma ranhura anelar 16.

[0050] A caixa 5 também é ligada ao respectivo injetor 4 por meio de uma segunda conexão de encaixe 17 no lado de saída. No exemplo, uma tubuladura 18 é formada no injetor 4 que é inserida em uma bucha 19 formada integralmente na caixa 5. Apropriadamente a tubuladura 18 no lado do injetor possui uma vedação 20 que é disposta em uma ranhura anelar 21 correspondente.

[0051] Ambas as conexões de encaixe 9 e 17, no presente caso, são concebidos como conexões de encaixe 9, 17 puros, onde os componentes a serem encaixados somente são encaixados em uma direção de encaixe, a fim de obter a respectiva conexão de encaixe 9, 17. Nisso, as duas direções de encaixe das duas conexões de encaixe 9, 17 nas variações das figuras 1 até 5, 11 e 12 são inclinadas uma em relação à outra, no presente caso, 90°, e nas variações das figuras 6 até 10, paralelamente uma com a outra. Alternativamente também é possível projetar pelo menos uma das conexões de encaixe 9, 17 como um fecho de baioneta, onde o movimento de encaixe é combinado com um movimento de giro, por exemplo, para proteger os componentes encaixados na direção de extração da conexão de encaixe 9, 17.

[0052] Com vantagem, a caixa 5 é configurada como uma peça monolítica de material sintético. Apropriadamente, a caixa 5 é moldada por injeção.

[0053] O elemento de aquecimento 7 preferencialmente é um elemento PTC. O respectivo abastecimento com corrente elétrica ou com tensão do elemento de aquecimento 7 ocorre por meio de uma conexão elétrica 22 que é formada na caixa 5. Nas modalidades das figuras 1 até 5, 6 e 8 o elemento de aquecimento 7 é de tal modo embutido ou disposto na caixa 5 que um lado interno 23 do elemento de aquecimento 7 é diretamente exposto ao combustível. Em especial, nestes casos, o lado interno 23 do elemento de aquecimento 7 é uma delimitação radial do espaço de preaquecimento 6 para fora.

[0054] Na modalidade mostrada nas figuras 1 até 5, a caixa 5 apresenta uma entrada 24 radial que é ligada à barra de distribuição 2, e uma saída 25 axial que é ligada ao respectivo injetor 4. O espaço de preaquecimento 6 e o respectivo elemento de aquecimento 7 são alinhados na caixa 5 coaxialmente em relação à saída 25. O elemento de aquecimento 7 possui pelo menos uma abertura de passagem 26 radial, através da qual a entrada 24 é fluidicamente conectada ao espaço de preaquecimento 6. A caixa 5 é axialmente fechada contra a saída 25 com uma tampa 27 que para tal apropriadamente é soldada na caixa 5. Para isso pode ser previsto adequadamente um colar 28 que é formado na caixa 5, projetando-se axialmente, circundando a em forma de anel, que se projeta para dentro de uma ranhura anelar 29 complementar, formada na tampa 27. A interação de colar 28 e ranhura anelar 29 simplifica a produção de uma conexão suficientemente firme e suficientemente estanque por meio de cola ou por meio de uma junção soldada. Na modalidade da fig. 2, a entrada 24 e a abertura de passagem 26 estão deslocadas em sentido axial, por conseguinte, o caminho de combustível 8 compreende dois desvios de 90° entre a entrada 24 e a abertura de passagem 26. Diferentemente disso, a fig. 5 mostra uma modalidade onde a entrada 24 e a abertura de passagem 26 são alinhadas, em seguida estende-se o caminho de combustível 8 da entrada 24 até a abertura de passagem 26 em linha reta e apresenta uma resistência ao fluxo reduzida. Além disso, a modalidade da fig. 5 mostra um isolador térmico 35 que é disposto radialmente entre o elemento de aquecimento 7 e a caixa 5. De preferência, a forma do isolador térmico 35 é adaptada às formas do elemento de aquecimento 7, de modo que o isolador térmico 35 circunda o elemento de aquecimento 7 na direção circunferencial. Adicionalmente o isolador térmico 35 possui uma abertura 36 que é alinhada com a abertura de passagem 26 do elemento de aquecimento 7.

[0055] Diferentemente disto, as figuras 6 até 9 mostram respecti vamente uma modalidade, onde a caixa 5 apresenta uma entrada 30 axial ligada à barra de distribuição 2, e uma saída 31 axial ligada ao respectivo injetor 4, sendo que o espaço de preaquecimento 6 e o elemento de aquecimento 7 estão dispostos ou alinhados na caixa 5 coaxialmente com a entrada 30 e coaxialmente com a saída 31.

[0056] Nas modalidades das figuras 1 até 7, 9 e 10 o respective elemento de aquecimento 7 é disposto em um lado interno 32 da caixa 5 que é voltada para espaço de preaquecimento 6. Diferentemente disso, a fig. 8 mostra uma modalidade, onde o elemento de aquecimento 7 é disposto em um lado externo 33 da caixa 5 que é afastado do espaço de preaquecimento 6. No exemplo da fig. 8, o elemento de aquecimento 7 é disposto na área da tubuladura 10. Com isso resulta uma modalidade especialmente compacta e axialmente curta, onde o elemento de aquecimento 7 e o espaço de preaquecimento 6 é integrado na conexão de encaixe 9 no lado da entrada.

[0057] Como alternativa também é possível integrar o respective elemento de aquecimento 7 em uma parede 34 da caixa 5 que circunda o espaço de preaquecimento 6. Por exemplo, o elemento de aquecimento 7 em forma de anel pode ser cercado por moldagem por injeção pelo material sintético da caixa 5 ou da respectiva parede 34, de modo que o elemento de aquecimento 7 é embutido no material sintético da caixa 5 radialmente por dentro e radialmente por fora.

[0058] A fim de evitar um contato direto do respectivo elemento de aquecimento 7 com o combustível no respectivo espaço de preaquecimento 6, nas modalidades especiais das figuras 11 e 12 é prevista uma parede de separação 37 que é inserida na caixa 5 de modo que circunda o respectivo espaço de preaquecimento 6 na direção circunferencial, preferencialmente fechado. Assim sendo, um lado interno 38 da parede de separação 37 voltado para o espaço de preaquecimento 6 é exposto ao combustível. Apropriadamente a parede de separação 37 é feita de um material resistente à corrosão causada pelo combustível. O respectivo elemento de aquecimento 7 agora é protegido contra um contato direto com o combustível com a ajuda da parede de separação 37.

[0059] De acordo com a fig. 11, o respectivo elemento de aqueci mento 7 é disposto radialmente entre a parede de separação 37 e a parede 34 da caixa 5 que em seguida também pode ser denominada de parede da caixa 34. Apropriadamente, para o assento radialmente abaixado do elemento de aquecimento 7 pode ser previsto um desbaste 39 em um lado externo 47 da parede de separação 37 e/ou no lado interno 32 da parede da caixa 34. Axialmente em ambos os lados do elemento de aquecimento 7 anelar na fig. 11 também são previstas duas vedações 40 que se estendem na direção circunferencial e que são executadas, por exemplo, como gaxetas circulares. Dessa maneira o elemento de aquecimento 7 pode ser vedado contra combustível que escapa pelas fendas entre a parede da caixa 34 e a parede de separação 37.

[0060] No exemplo da fig. 11, a parede de separação 37 estende-se axialmente em toda a altura do espaço de preaquecimento 6. A uma distância da saída 25, no lado interno 32 da parede da caixa 34, pode ser feita uma ranhura anelar 41 que preferencialmente se estende na direção circunferencial fechada. Esta ranhura anelar 41 é coberta ou fechada por um segmento axial 42 da parede de separação 37. Neste segmento axial 42 a parede de separação 37 possui várias aberturas de passagem 43 que apropriadamente estão dispostas na direção circunferencial de modo simetricamente distribuído. A ranhura anelar 41 comunica com a entrada 24 através de uma ranhura axial 44 que também é formada no lado interno 32 da parede da caixa 34. Dessa forma o combustível pode fluir radialmente através das abertu-ras de passagem 43 para dentro do espaço de preaquecimento 6.

[0061] De preferência, a parede de separação 37 consiste em um material cuja condutibilidade térmica é maior do que a do material da parede da caixa 34.

[0062] Na modalidade mostrada na fig. 12, o respectivo element de aquecimento 7 é integrado na parede de separação 37, de tal modo que o respectivo elemento de aquecimento 7 se encontra no interior da parede de separação 37. Para este fim, a parede de separação 37 pode ser executada radialmente em duas partes, de modo que apresenta uma parte interna 45 que se encontra radialmente dentro e uma parte externa 46 que se encontra radialmente fora, que estão dispostas coaxialmente uma dentro da outra. O respectivo elemento de aquecimento 7 encontra-se radialmente entre a parte interna 45 e a parte externa 46. A parte interna 45 e a parte externa 46 podem ser estreitamente juntadas de um modo apropriado, por exemplo, por meio de colagem. Com isso, o respectivo elemento de aquecimento 7 é encapsulado na parede de separação 37 de modo estanque e protegido contra um contato com o combustível.

[0063] A parte interna 45 consiste preferencialmente em um material cuja condutibilidade térmica é maior do que a do material da parede da caixa 34. A parte externa 46, em contrapartida, preferencialmente pode consistir em um material cuja condutibilidade térmica é menor do que a do material da parede da caixa 34, pelo que a parte externa exerce um efeito termicamente isolante.

[0064] Na configuração selecionada na fig. 12, a parede de sepa ração 37 contém a abertura de passagem 26 já discutida acima no contexto da fig. 5 que é axialmente alinhada com a entrada 24. É lógico que as diversas modalidades das paredes de separação 37 de acordo com as figuras 11 e 12 também podem ser usadas em outras modalidades das figuras 1 até 5 e 6 até 10, até onde for apropriado.

[0065] O dimensionamento do espaço de preaquecimento 6 apro priadamente é de tal modo que o espaço de preaquecimento 6 possui um volume de preaquecimento para receber uma quantidade de combustível que em uma partida fria do motor de combustão interna é suficiente para pelo menos um processo de injeção do respectivo injetor 4, e para no máximo dois processos de injeção do respectivo injetor 4.

[0066] Apropriadamente o sistema de injeção de combustível 1 apresenta para cada cilindro do motor de combustão interna somente um único injetor 4. Porém, em princípio, em uma modalidade alternativa pode ser previsto que o sistema de injeção de combustível 1 apresenta para cada cilindro do motor de combustão interna dois injetores, precisamente um injetor operacional e um injetor para a partida fria. Neste caso o injetor 4 conjugado ao respectivo dispositivo de preaquecimento 3 é o respectivo injetor da partida fria.

[0067] Finalmente, a fig. 10 mostra mais uma modalidade que é uma combinação das modalidades da fig. 6 e da fig. 2 ou da fig. 5 ou fig. 11 ou fig. 12. Por conseguinte, a caixa 5 é equipada com a tampa 27 para fechar o espaço de preaquecimento 6 axialmente. Do mesmo modo a caixa 5 apresenta a entrada 24 radial, e o elemento de aquecimento 7 apresenta a abertura de passagem 26 radial. Por conseguinte, o caminho de combustível 8 apresenta uma resistência ao fluxo predefinido que produz condições de fluxo que melhoram uma mistura do combustível frio que entra com o combustível já aquecido. É lógico que estas características da modalidade da fig. 10 também podem ser realizadas nas modalidades das figuras 7 até 9.

[0068] De acordo com as figuras 13 e 14, para o alojamento do respectivo elemento de aquecimento 7 plano no lado externo 47 da parede de separação 37 ou em um lado externo da parte interna 45 da parede de separação 37, pode ser previsto o desbaste 39 mencionado, por exemplo, na forma de um achatamento. De acordo com a fig. 13, o respectivo elemento de aquecimento 7 pode estender-se sobre uma área axial relativamente pequena da parede de separação 37.

[0069] Diferentemente disso, a fig. 14 mostra uma modalidade onde o respectivo elemento de aquecimento 7 estende-se em toda a altura axial da parede de separação 37.

Claims

1. Sistema de injeção de combustível para um motor de combustão interna, com pelo menos uma barra de distribuição (2) para fornecer o combustível líquido, com vários dispositivos de preaquecimento (3) que respectivamente apresentam um espaço de preaquecimento (6), que respectivamente apresentam pelo menos um elemento de aquecimento (7) e que respectivamente estão conectados à barra de distribuição (2), com uma pluralidade de injetores (4) que respectivamente estão conectados a um dispositivo de preaquecimento (3), sendo que um caminho de combustível (8) vai da barra de distribuição (2) através do espaço de preaquecimento (6) até o injetor (4), o dispositivo de preaquecimento (3) apresenta uma caixa (5) que é conectada à barra de distribuição (2) por meio de uma conexão de encaixe (9) no lado da entrada, e ao injetor (4) por meio de uma conexão de encaixe (17) no lado da saída,caracterizado pelo fato de que inclui,a caixa (5) do dispositivo de preaquecimento (3) com uma entrada (24) radial conectada à barra de distribuição (2) e uma saída (25) conectada ao injetor (4), o espaço de preaquecimento (6) e o elemento de aquecimento (7) estando alinhados na caixa (5) coaxialmente com a saída (25), sendo ainda previsto que o elemento de aquecimento (7) apresenta pelo menos uma abertura de passagem (26) radial através da qual a entrada (24) é fluidicamente ligada ao espaço de preaquecimento (6);alternativamente a caixa (5) do dispositivo de preaquecimento (3) possuindo uma entrada (30) axial ligada à barra de distribuição (2) e uma saída (31) ligada ao injetor (4), o espaço de preaquecimento (6) e o elemento de aquecimento (7) na caixa (5) sendo alinhados coaxialmente com a entrada (30) e a saída (31).

2. Sistema de injeção, de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que o elemento de aquecimento (7) é realizado de tal modo que circunda o espaço de preaquecimento (6) pelo menos parcialmente.

3. Sistema de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a caixa (5) é feita de material sintético.

4. Sistema de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o elemento de aquecimento (7) é um elemento PTC.

5. Sistema de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que um lado interno (23) do elemento de aquecimento (7) é exposto ao combustível.

6. Sistema de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que um lado interno (23) do elemento de aquecimento (7) delimita o espaço de preaquecimento (6) radialmente para fora.

7. Sistema de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o elemento de aquecimento (7) é disposto em um lado interno (32) da caixa (5) do dispositivo de preaquecimento (3), voltado para o espaço de preaquecimento (6).

8. Sistema de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o elemento de aquecimento (7) é disposto em um lado externo (33) da caixa (5) do dispositivo de preaquecimento (3) afastado do espaço de preaquecimento (6).

9. Sistema de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o elemento de aquecimento (7) é integrado em uma parede (34) da caixa (5) do dispositivo de preaquecimento (3) que circunda o espaço de preaqueci- mento (6).

10. Sistema de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que na caixa (5) é inserida uma parede de separação (37) que circunda o espaço de preaquecimento (6), sendo que pelo menos um elemento de aquecimento (7) do gênero é disposto radialmente entre a parede de separação (37) e uma parede (34) da caixa (5).

11. Sistema de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que na caixa (5) é inserida uma parede de separação (37) que circunda o espaço de preaquecimento (6), sendo que pelo menos um elemento de aquecimento (7) do gênero é disposto no interior dessa parede de separação (37).

12. Sistema de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o sistema de injeção de combustível (1) apresenta para cada cilindro do motor de combustão interna somente um injetor (4).

13. Sistema de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o sistema de injeção de combustível (1) apresenta para cada cilindro do motor de combustão interna um injetor operacional e um injetor de partida fria, sendo que o injetor (4) conjugado ao dispositivo de preaquecimento (3) é o injetor de partida fria.

14. Sistema de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o espaço de pre-aquecimento (6) apresenta um volume de preaquecimento para receber uma quantidade de combustível que em caso de uma partida fria do motor de combustão interna é suficiente para pelo menos um processo de injeção do injetor (4) e para no máximo dois processos de injeção do injetor (4).

15. Sistema de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o elemento de aquecimento (7) circunda o espaço de preaquecimento (6) em forma de anel, de preferência, completamente.

16. Sistema de injeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das conexões de encaixe (9, 17) é executada como um fecho tipo baioneta.

17. Dispositivo de preaquecimento para um sistema de injeção de combustível (1), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que inclui uma entrada (24; 30) para a conexão do dispositivo de preaquecimento (3) a uma barra de distribuição (2), uma saída (25; 31) para a conexão de um injetor (4) ao dispositivo de preaquecimento (3), um espaço de preaquecimento (6), um elemento de aquecimento (7) que tem forma anelar e que circunda o espaço de preaquecimento (6) pelo menos parcialmente, sendo que um caminho de combustível (8) vai da entrada (24; 30) através do espaço de preaquecimento (6) até a saída (25; 31).