BR112016016066B1

BR112016016066B1 - Dispositivo de aquecimento para equipamentos de injeção de combustível para aquecimento de um combustível e equipamento de injeção de combustível

Info

Publication number: BR112016016066B1
Application number: BR112016016066-5A
Authority: BR
Inventors: Jan Kafka
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2023-11-14
Also published as: BR112016016066A2; DE102014200589A1; WO2015107011A1; CN106103967A

Abstract

EQUIPAMENTO DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL COM COMPONENTE CONDUTOR DE COMBUSTÍVEL, VÁLVULA DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL E DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO. A presente invenção refere-se a um dispositivo de aquecimento (2) para equipamentos de injeção de combustível (1) para aquecimento de um combustível de um componente (3) conduzindo combustível para uma válvula de injeção de combustível (6, 6A, 6B). São previstos um gerador de corrente (37) e ao menos uma fonte de calor (17, 17A, 17B), que serve para emissão de calor ao combustível. Além disso, é previsto ao menos um dispositivo de indução (8, 8A, 8B), pelo qual flui uma corrente produzida pelo gerador de corrente (37). O dispositivo de indução (8, 8A, 8B) aquece a fonte de calor (17, 17A, 17B) por meio de indução eletromagnética. A invenção refere-se ainda a um equipamento de injeção de combustível (1) compreendendo um tal dispositivo de aquecimento (2).

Description

Estado da Técnica

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de aqueci mento para equipamentos de injeção de combustível para o aquecimento de um combustível e um equipamento de injeção de combustível com esse dispositivo de aquecimento. A invenção refere-se especialmenteà área dos equipamentos de injeção de combustível para motores de combustão interna de ignição alheia, de compressão de mistura, ou motores de combustão interna de autoignição, de compressão de ar.

[002] Da DE 10 2006 028 639 A1 é conhecido um processo para o pré-aquecimento de combustível. O combustível é então injetado com pelo menos um bocal de injeção de combustível em pelo menos uma câmara de combustão de um motor de combustão interna, depois de ter sido pré-aquecido com pelo menos um dispositivo de aquecimento. O combustível é então pré-aquecido com uma temperatura de pré-aquecimento essencialmente correspondente à temperatura de equilíbrio. O aquecimento do combustível pode ocorrer pelo dispositivo de aquecimento ativável no bocal de injeção de combustível, no injetor e/ou por um trocador de calor disposto na alimentação de combustível e/ou por conduto de aquecimento, por exemplo em partes quentes do motor de combustão.

[003] Um pré-aquecimento de combustíveis, como é conhecido da DE 10 2006 028 639 A1, tem desvantagens essenciais dependendo da configuração concreta. Quando deva ser utilizado o calor do motor de combustão interna por um trocador de calor ou por conduto de calor,então o pré-aquecimento não está disponível precisamente com motor frio. Durante a fase de partida não são então possíveis melhor partida e a redução de emissões. Um dispositivo de aquecimento ati- vável no bocal de injeção tem a desvantagem de que aumentam essencialmente os custos do injetor. Além disso, um dispositivo de aquecimento no injetor tem também um efeito desfavorável sobre o tamanho de construção e a complexidade das conexões elétricas da válvula de injeção e combustível, pois além do dispositivo de aquecimento deve ser implementado também o suprimento elétrico do dispositivo de aquecimento.

[004] Além disso, um aquecimento elétrico tem em geral a des vantagem de que é maior a complexidade dos correspondentes componentes.

Descrição da Invenção

[005] O dispositivo de aquecimento e o equipamento de injeção de combustível com as características da presente invenção têm a vantagem de que são possíveis uma configuração aperfeiçoada e eventualmente uma modalidade funcional aperfeiçoada. Especialmente, pode ser obtido um melhor aquecimento do combustível com uma complexidade reduzida da construção. Além disso, eventualmente podem ser implementadas vantagens com relação ao espaço de montagem requerido.

[006] Pelas medidas especificadas nas concretizações são pos síveis outras configurações vantajosas do dispositivo de aquecimento e do equipamento de injeção de combustível da presente invenção.

[007] O equipamento de injeção de combustível é especialmente apropriado para a injeção direta de combustível, especialmente para a injeção direta de benzina ou injeção direta de diesel. O componente condutor de combustível é então executado aí de preferência como distribuidor de combustível, especialmente como barra distribuidora de combustível. Um tal distribuidor de combustível pode servir para a dis- tribuição de combustível em várias válvulas de injeção de combustível, especialmente válvulas de injeção de alta pressão. Além disso, o distribuidor de combustível pode servir como armazenador de combustível comum para as válvulas de injeção de combustível. De maneira vantajosa, um tal distribuidor de combustível compreende vários elementos de conexão, especialmente copos, em que é possível uma união das válvulas de injeção de combustível com o distribuidor de combustível. Em operação, as válvulas de injeção de combustível injetam o combustível requerido para a operação de combustão de preferência sob alta pressão na respectiva câmara de combustão. O com-bustível é então comprimido por uma bomba de alta pressão e transportado, controlado em quantidade, por um conduto de alta pressão para o distribuidor de combustível.

[008] O dispositivo de aquecimento possibilita um visado aqueci mento do combustível. O calor emitido então ao combustível pode também ser controlado ou regulado, por exemplo, no âmbito de um controle ou regulagem. Especialmente, o dispositivo de aquecimento pode possibilitar antes e durante a fase de partida um aquecimento do combustível. Assim, podem ser precisamente reduzidas emissões que ocorrem durante a fase de partida. A fonte de calor pode então ser disposta em um canal de combustível a pequena distância da válvula de injeção de combustível. Pode assim ser obtida uma configuração simples e simultaneamente uma eficaz redução de emissões, pois o volume cego com combustível frio pode então ser pequeno. Especial-mente pode assim ser obtida uma redução de hidrocarbonetos (HC) não queimados no gás de descarga. Além disso, pode ser reduzida a duração da fase de pré-aquecimento, o que possibilita uma partida mais rápida do motor de combustão interna (do motor).

[009] Além disso, a fonte de calor pode ser também integrada no distribuidor de combustível, sem aumentar essencialmente o recurso construtivo. O projeto do distribuidor de combustível pode assim ser simplificado. Eventualmente também é possível um menor consumo de granulado ou semelhante para a produção do distribuidor de combustível. Com relação ao espaço de montagem pré-dado, que está disponível, por exemplo, em um compartimento de motor de um veículo automotor para o equipamento de injeção de combustível, resulta além disso uma redução de dificuldades de construção. Pode então ser possibilitada uma configuração simples e compacta.

[0010] O aquecimento do combustível pode, de maneira vantajosa, ocorrer com auxílio de indução eletromagnética. Por meio de indução eletromagnética é aquecida uma fonte de calor, pela qual o combustívelé passado e/ou conduzido pela mesma. Para o aquecimento pode ser utilizado o princípio das correntes de Foucault. A fonte de calor pode ser especialmente configurada como elemento de aço e aquecida por um campo magnético alternado de alta frequência. Pode ser assim implementado um dispositivo de aquecimento indutivo.

[0011] Por isso é vantajoso que o dispositivo de indução apresente pelo menos um indutor. O indutor pode ser implementado, por exemplo, em forma de uma bobina ou semelhante à bobina. O indutor pode também ser formado de um entrançado de alta frequência em forma de uma bobina. O indutor pode, de maneira vantajosa, encerrar pelo menos parcialmente a fonte de calor ao longo de uma direção de fluxo, em que é o combustível é conduzido na região da fonte de calor. Especialmenteé assim possível que a fonte de calor fique disposta dentro de um componente, especialmente dentro do componente, enquanto que o indutor fica disposto fora do componente. Todavia, pode então ocorrer um revestimento apropriado ou uma integração em um alojamento do componente, especialmente do componente, para proteger o indutor com relação ao meio ambiente.

[0012] A fonte de calor pode ser formada, de maneira vantajosa, de um material ferromagnético, para se obter um pequeno campo de dispersão e, assim, um elevado grau de eficácia quando da produção de calor. A fonte de calor pode, de maneira vantajosa, ser formada de um aço, que apresente, além de um elevado grau de eficácia quando da produção de calor, também uma alta resistência com relação ao combustível.

[0013] É vantajoso que a fonte de calor apresente canais de fluxo, pelos quais o combustível é conduzido. Os canais de fluxo podem então, de maneira vantajosa, ser executados como perfurações de passagem, que são configuradas lado a lado na fonte de calor. Com isso é possível uma melhor transmissão de calor para o combustível devido à maior área de transmissão. Podem assim os canais de fluxo ser também dispostos em torno de um núcleo da fonte de calor. O núcleo da fonte de calor possibilita, devido a seu volume, a formação de maiores correntes, o que melhora o grau de eficácia da produção de calor.

[0014] De maneira vantajosa, o gerador de corrente compreende um dispositivo de adaptação de frequência, que emite a corrente guiada para o dispositivo de indução pelo menos aproximadamente com uma frequência predeterminada. Com isso, o grau de eficácia da produção de calor pode ser ainda mais otimizado. É viável então também uma adaptação ao respectivo caso de aplicação.

[0015] Quando o componente condutor de combustível é executa do como distribuidor de combustível, estão então vantajosamente previstas várias válvulas de injeção de combustível, que são respectivamente ligadas pelo menos indiretamente com um elemento de conexão do distribuidor de combustível, estando disposta na região de cada um dos pontos de conexão uma fonte de calor, à qual está respectivamente associado um dispositivo de indução. Assim, para cada válvula de injeção de combustível ocorre um aquecimento do combustível em proximidade direta, de modo que resultam pequenos volumes ce- gos. Os pontos de conexão são executados, de preferência, como copos do distribuidor de combustível.

Breve Descrição dos Desenhos

[0016] Exemplos de execução preferidos da invenção são deta lhadamente explicados na descrição a seguir com referência aos desenhos em apenso, em que elementos correspondentes são providos de referências coincidentes. Mostram:

[0017] Figura 1 - um equipamento de injeção de combustível com um dispositivo de aquecimento correspondente a um primeiro exemplo de execução da invenção em uma representação espacial, esquemática, em extrato;

[0018] Figura 2 - o recorte, designado com II na Figura 1, do equi pamento de injeção de combustível do primeiro exemplo de execução da invenção em uma representação esquemática, em corte em extrato e

[0019] Figura 3 - uma representação esquemática de um disposi tivo de aquecimento do equipamento de injeção de combustível conforme um segundo exemplo de execução da invenção.

Formas de Execução da Invenção

[0020] A Figura 1 mostra um equipamento de injeção de combus tível 1 com um dispositivo de aquecimento 2 correspondente a um primeiro exemplo de execução em uma representação espacial, esquemática, em extrato. O equipamento de injeção de combustível 1 apresenta um componente condutor de combustível 3, que é equipado nesse exemplo de execução como barra de distribuidor de combustível 3. A barra de distribuidor de combustível 3 apresenta um corpo de base 4 tubular e copos 5, 5A, 5B. Os copos 5, 5A, 5B representam elementos de conexão 5, 5A, 5B do distribuidor de combustível 3. Assim são formados pontos de conexão 5, 5A, 5B, em que podem ser ligadas válvulas de injeção de combustível 6, 6A, 6B do equipamento de injeção de combustível 1 com a barra de distribuidor de combustível 3.

[0021] A barra de distribuidor de combustível 3 apresenta uma co nexão de combustível 7, que pode ser ligada com uma bomba de combustível, especialmente uma bomba de alta pressão. Em operação, pela conexão de combustível 7 combustível é conduzido para o corpo de base 4 tubular da barra de distribuidor de combustível 3. Correspondentementeà ativação das válvulas de injeção de combustível 6, 6A, 6B, o combustível é transportado do corpo de base tubular 4 para as válvulas de injeção de combustível 6, 6A, 6B.

[0022] O dispositivo de aquecimento 2 apresenta dispositivos de indução 8, 8A, 8B. Os dispositivos de indução 8, 8A, 8B são executados nesse exemplo de execução respectivamente como indutor 8, 8A, 8B. Em uma configuração modificada, esse dispositivo de indução 8, 8A, 8B pode, todavia, apresentar também vários indutores e/ou outros componentes, especialmente componentes elétricos.

[0023] A configuração do dispositivo de aquecimento 2, especial mente do dispositivo de indução 8, é descrita a seguir também com referência à Figura 2.

[0024] A Figura 2 mostra o recorte, designado com II na Figura 1, do equipamento de injeção de combustível 1 do primeiro exemplo de execução em uma representação em corte, esquemática, por extrato. A válvula de injeção de combustível 6 apresenta uma peça de conexão 10, que é inserida no copo 5. No estado montado, a válvula de injeção de combustível 6 está alinhada ao longo de um eixo longitudinal 11. O eixo longitudinal 11 representa simultaneamente o eixo longitudinal 11 do copo 5. Na peça de conexão 19 está executado um canal de combustível 12. Além disso, dentro do copo 5 está formado um compartimento interno, que é vedado por uma vedação apropriada com relação ao ambiente.

[0025] Dentro do corpo de base 4 tubular é executado um compar timento de combustível 14, em que se encontra o combustível aduzido pela conexão de combustível 7. O compartimento de combustível 14 está unido por uma perfuração, que forma um canal de combustível 15, com o compartimento interno 13 do copo 5.

[0026] O dispositivo de aquecimento 2 apresenta o indutor 8, que é configurado nesse exemplo de execução em forma de uma bobina. O indutor 8 encerra um colar 16 do copo 5, pelo qual conduz a perfuração 15. Na perfuração 15 está disposta uma fonte de calor 17, que é executada como corpo 17, especialmente corpo de metal 17. A fonte de calor 17 é formada pelo menos parcialmente de um material ferromagnético e/ou pelo menos parcialmente de um aço. O corpo de metal 17 apresenta várias perfurações de passagem 18, 19, 20, 21, que formam canais de fluxo 18 a 21. Na representação em corte, estão mostradas apenas as perfurações de passagem 18 a 21. As perfurações de passagem 18 a 21 são dispostas de preferência uniformemente em torno de um núcleo 23 da fonte de calor 17. As perfurações de passagem 18 a 21 estão dispostas distribuídas pela periferia em torno do núcleo 23. Com relação ao eixo longitudinal 11, que representa nesse exemplo de execução também o eixo longitudinal da fonte de calor 17, as perfurações de passagem 18 a 21 podem estar dispostas de preferência defasadas entre si em ângulos coincidentes.

[0027] Os canais de corrente 18 a 21 se estendem nesse exemplo de execução ao longo de uma direção de fluxo 24, em que é guiado o combustível na região da fonte de calor 17. A direção de fluxo 24 é então paralela ao eixo longitudinal 11.

[0028] Ao indutor 8 é aduzida uma corrente com uma frequência predeterminada. Por indução eletromagnética o indutor 8 aquece a fonte de calor 17. A fonte de calor 17 fornece calor ao combustível, que flui do compartimento de combustível 14 pelos canais de corrente 18 a 21 da fonte de calor 17 para o compartimento interno 13 do copo 5 ou para de um canal de combustível 12 da peça de conexão 10 da válvula de injeção de combustível 3. Assim, à válvula de injeção de combustível 6 é aduzido combustível correspondentemente pré- aquecido. Dependendo do ponto de operação, a fonte de calor 17 podetambém ser desligada.

[0029] Especialmente quando da partida do motor de combustão interna, a fonte de calor 17 pode ser aquecida pelo indutor 8. Resulta então um pequeno volume cego de combustível. Esse volume cego é condicionado por um combustível no compartimento interno 13 do copo 5 e por combustível já previsto na válvula de injeção de combustível 6. Esse volume cego pode, contudo, ser amplamente reduzido sem que a precise ser disposta fonte de calor 17 na válvula de injeção de combustível 6. Simplifica-se assim essencialmente a configuração da válvula de injeção de combustível 6.

[0030] A ativação da válvula de injeção de combustível 6 pode as sim ocorrer de maneira convencional por meio de condutos de controle 27. A corrente pode ser guiada por condutos 28 separados para o dispositivo de indução 8. Correspondentemente, para as válvulas de injeção de combustível 6, 6A, 6B são previstos condutos de controle 27A, 27B. Além disso, para os dispositivos de indução 8A, 8B são previstos condutos 28A, 28B separados, que são independentes dos condutos de controle 27A, 27B.

[0031] Os condutos de controle 27, 27A, 27B e os condutos 28, 28A, 28B podem ser guiados, por um alojamento de conduto 29 apropriado, para uma tomada 30. Na tomada 30 é possível uma conexão em comum a um aparelho de controle 31 (Figura 3).

[0032] A Figura 3 mostra uma representação esquemática de um dispositivo de aquecimento 2 do equipamento de injeção de combustível 1 conforme um segundo exemplo de execução da invenção. O dispositivo de aquecimento 2 apresenta um conversor CC/CA 35, que con- verte uma corrente contínua em uma corrente alternada. Além disso, está previsto um dispositivo de adaptação de frequência 36, que emite a corrente conduzida pelos condutos 28, 28A, 28B com uma frequência predeterminada. Pode então ocorrer uma conversão de frequência. Por exemplo, a corrente pode ser transformada de uma faixa de hertz para uma faixa de quilohertz. O conversor CC/CA 35 e o dispositivo de adaptação de frequência 36 são componentes de um gerador de corrente 37 do dispositivo de aquecimento 2. Nesse exemplo de execução, os condutos 28, 28A, 28b são guiados pelo aparelho de controle 31 do equipamento de injeção de combustível 1. Além disso, os condutos 28, 28A, 28b são guiados juntamente com os condutos de controle 27, 27A, 27B da disposição 38 com a barra de distribuidor de combustível 3 e as correspondentesválvulas de injeção de combustível. Para simplificação da representação, não são mostradas as válvulas de injeção de combustível na Figura 3. Nesse exemplo de execução, estão previstos dispositivos de indução 8, 8A, 8B, que são formados por indutores 8, 8A, 8B. A cada um dos dispositivos de indução 8, 8a, 8B está associada uma fonte de calor 17, 17A, 17B. Com isso, o combustível guiado para as válvulas de injeção de combustível pode ser aquecido, como correspondentemente descrito com base nas Figuras 1 e 2.

[0033] A invenção não está restrita aos exemplos de execução descritos.

Claims

1. Dispositivo de aquecimento (2) para equipamentos de injeção de combustível (1) para aquecimento de um combustível, que pode ser conduzido especialmente a partir de um componente condutor de combustível (3) para uma válvula de injeção de combustível (6, 6A, 6B), com um gerador de corrente (37) e pelo menos uma fonte de calor (17, 17A, 17B), que serve para emissão de calor ao combustível, em que está previsto pelo menos um dispositivo de indução (8, 8A, 8B), através do qual flui uma corrente produzida pelo gerador de corrente (37) e sendo que o dispositivo de indução aquece a fonte de calor (17, 17A, 17B) por meio de indução eletromagnética, sendo que a fonte de calor (17, 17A, 17B) é formada por um corpo dotado de canais de fluxo (18, 19, 20, 21), através dos quais o combustível pode ser conduzido, caracterizado pelo fato de que os canais de fluxo (18, 19, 20, 21) são executados como perfurações de passagem (18, 19, 20, 21), que são dispostas distribuídas em torno de, e de modo a formar, um núcleo (23) da fonte de calor (17, 17A, 17B).

2. Dispositivo de aquecimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de indução (8, 8A, 8B) apresenta pelo menos um indutor (8, 8A, 8B).

3. Dispositivo de aquecimento de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o indutor (8, 8a, 8B) encerra, pelo menos parcialmente, a fonte de calor (17, 17A, 17B) ao longo de uma direção de fluxo (24), na qual o combustível é guiado na região da fonte de calor (17, 17A, 17B).

4. Dispositivo de aquecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a fonte de calor (17, 17A, 17B) é formada pelo menos parcialmente a partir de um material ferromagnético e/ou sendo que a fonte de calor (17, 17A, 17B) é formada pelo menos parcialmente de um aço.

5. Dispositivo de aquecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o gerador de corrente (37) apresenta um dispositivo de adaptação de frequência, que emite a corrente conduzida ao dispositivo de indução (8, 8A, 8B) pelo menos aproximadamente com uma frequência predeterminada.

6. Equipamento de injeção de combustível (1), especialmente para motores de combustão interna de ignição alheia, com compressão de mistura, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um componente condutor de combustível (3), pelo menos uma válvula de injeção de combustível (6, 6A, 6B), que está unida pelo menos indiretamente com o componente condutor de combustível (3), e pelo menos um dispositivo de aquecimento (2), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.

7. Equipamento de injeção de combustível de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a válvula de injeção de combustível (6, 6A, 6B) está unida com um elemento de conexão (5, 5A, 5B) do componente condutor de combustível (3) e sendo que a fonte de calor (17, 17A, 17B) está disposta na região do elemento de conexão (5, 5A, 5B).

8. Equipamento de injeção de combustível de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o componente condutor de combustível (3) é executado como distribuidor de combustível (3), sendo que estão previstas várias válvulas de injeção de combustível (6, 6A, 6B), que estão unidas respectivamente pelo menos indiretamente com um elemento de conexão (5, 5A, 5B) do distribuidor de combustível (3), e sendo que na região de cada um dos elementos de conexão (5, 5A, 5B) está disposta uma fonte de calor (17, 17A, 17B), à qual está respectivamente associado um dispositivo de indução (8, 8A, 8B).