BR112017012684B1

BR112017012684B1 - Bico injetor para combustíveis e injetor de combustível para a injeção de combustível em uma câmara de combustão de um motor de combustão interna

Info

Publication number: BR112017012684B1
Application number: BR112017012684-2A
Authority: BR
Inventors: Andreas Rau
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2023-03-28
Also published as: WO2016096217A1; CN107110084B; BR112017012684A2; CN107110084A; EP3234344B1; JP6453467B2; KR20170095372A; DE102014226407A1; US10508634B2; KR102354051B1; JP2018503765A; EP3234344A1; US20180274508A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um bico injetor (1) para combustível com um corpo do bico (2), no qual é formada uma câmara de compressão (4) que pode ser preenchida com combustível sob ele-vada pressão, na qual é disposta, móvel longitudinalmente, uma agu-lha do bico (3) em forma de pistão. Em uma extremidade da agulha do bico (3) é formada uma superfície de vedação (6) e na extremidade oposta, é formada uma superfície frontal (9), sendo que, a superfície de vedação (6) atua em conjunto com o assento do bico (5) para o abrir e fechar de pelo menos uma abertura de injeção (8). Uma câmara de controle (10) que pode ser preenchida com combustível sob pres-são alternada é limitada pela superfície frontal (9) da agulha do bico (3), de modo que, pela pressão hidráulica na superfície frontal (9), seja exercida uma força no sentido do assento do bico (5). A agulha do bico (3) apresenta uma seção longitudinal flexível (25) que apresenta uma rigidez longitudinal inferior a 40.000 N/mm.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um bico injetor para com bustível, como o mesmo se encontra aplicado para a injeção de combustível em câmaras de combustão de motores de combustão interna.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Bicos injetores para combustível, particularmente, para a injeção de combustível sob elevada pressão nas câmaras de combustão de motores de combustão interna, são há muito conhecidos no estado da técnica. Desse modo, é conhecido a partir do documento DE 199 36 668 A1 um injetor de combustível com um bico injetor, em que o bico injetor apresenta um corpo do bico com uma câmara de pressão formada no mesmo. Na câmara de pressão é disposta uma agulha do bico em forma de pistão que se desloca longitudinalmente, que apresenta uma superfície de vedação em uma extremidade, com a qual a mesma atua, em conjunto com um assento do bico formado no corpo do bico, para abrir e fechar pelo menos uma abertura de injeção. Para o controle do movimento longitudinal da agulha do bico, uma câmara de controle é formada na extremidade que se encontra oposta ao as-sento do bico, que pode ser preenchida com combustível sob pressão elevada e, na qual, pode ser ajustada uma pressão do combustível, que pode ser alternada por uma válvula de controle, pela qual uma força de fechamento pode ser exercida sobre a agulha do bico no sentido do assento do bico. A câmara de pressão é unida a um reservatório de combustível, no qual combustível é mantido sob pressão elevada, a fim de alimentar a câmara de pressão continuamente com combustível sob pressão elevada constante.

[003] A vedação das aberturas de injeção pelo apoio da agulha do bico no assento do bico representa o estado fechado do bico inje- tor. Caso combustível precise ser injetado em uma câmara, então, a agulha do bico é afastada do assento do bico em sentido longitudinal, no qual a pressão hidráulica é reduzida na câmara de controle. As forças hidráulicas na câmara de pressão movem, por conseguinte, a agulha do bico afastando-a do assento do bico, e as aberturas de injeção são liberadas pela agulha do bico de modo que combustível seja ejetado da câmara de pressão pelas aberturas de injeção. Nesse caso, para uma injeção limpa é necessário que a agulha do bico seja removida rapidamente do assento do bico. Caso a mesma faça isso de forma lenta, então, entre a superfície de vedação da agulha do bico e o assento do bico se forma uma folga de estrangulamento, pela qual o combustível flui da câmara de pressão apenas com pressão reduzida para as aberturas de injeção, de modo que esse combustível seja pulverizado apenas de forma insuficiente caso o mesmo derrame pelas aberturas de injeção. Essa denominada área de estrangulamento do assento precisa ser mantida por um movimento rápido, portanto, o mais curto possível, da agulha do bico para elevar a pressão de injeção efetiva nas aberturas de injeção rapidamente ao nível de dentro da câmara de pressão, a fim de obter uma boa pulverização do combustível. Combustível insuficientemente pulverizado leva, senão, dentro da câmara, a uma combustão insuficiente e, com isso, a emissões elevadas de hidrocarbonetos do motor de combustão interna.

[004] Para a elevação da velocidade de abertura da agulha a pressão pode ser reduzida da forma mais rápida possível na câmara de controle. Isso pode ser obtido pelo fato de que o estrangulador de descarga, pelo qual o combustível pode efluir da câmara de controle, em proporção ao estrangulador de alimentação, pelo qual a câmara de controle é preenchida com combustível sob pressão elevada, é equipado com uma seção transversal de fluxo maior. Caso a câmara de controle seja preenchida adicionalmente também pelo estrangulador de descarga, em que o estrangulador de descarga, em caso de válvula de controle fechada, é unido com pressão elevada, cada aumento do estrangula- dor leva a uma rápida pressurização ou despressurização. Uma rápida queda de pressão ou pressurização piora, contudo, a micro capacidade da válvula de injeção, visto que a quantidade de combustível injetada reage, com isso, de forma muito sensível à duração do controle da válvula de controle. Isso traz consigo um maior curso/dispersão do curso, portanto, uma maior dispersão estocástica da quantidade de injeção em torno do valor desejado de injeção para injeção.

[005] Ademais, através disso, um determinado limite é colocado à velocidade da queda de pressão dentro da câmara de controle de modo que a agulha do bico, em várias aplicações, seja operada na denominada operação balística, na qual a agulha do bico não atinge qualquer impacto mecânico de curso, mas é freada antes do alcance de um impacto de curso por repetida elevação de pressão dentro da câmara de controle e é novamente acelerada no sentido do assento do bico. Caso a pressão na câmara de controle caia, contudo, de forma muito rápida, então, essa operação balística não pode mais ser realizada, visto que a agulha do bico, em função de sua velocidade de abertura elevada, atinge o impacto mecânico de curso antecipadamente.

VANTAGENS DA INVENÇÃO

[006] O bico injetor de acordo com a invenção apresenta, em comparação, a vantagem de que a injeção de combustível ocorra por uma rápida abertura e rápido fechamento da agulha do bico no início ou final da injeção do combustível com pressão elevada e, com isso, uma boa pulverização do combustível e, assim, reduza as emissões de poluentes do motor de combustão interna. Para isso, o bico injetor apresenta um corpo do bico no qual é formado uma câmara de pressão que pode ser preenchida com combustível sob elevada pressão, na qual é disposta, móvel longitudinalmente, uma agulha do bico em forma de pistão. A agulha do bico apresenta, em uma extremidade, uma superfície de vedação e, em sua extremidade oposta, uma superfície frontal, sendo que, a agulha do bico com a superfície de vedação atua em conjunto com um assento do bico para o abrir e fechar de pelo menos uma abertura de injeção. Além disso, há uma câmara de controle que pode ser preenchida com combustível sob pressão elevada, na qual pode ser ajustada uma pressão alternada, que limita a agulha do bico com a superfície frontal de modo que, pela pressão hi-dráulica na superfície frontal da agulha do bico, possa ser exercida uma força no sentido do assento do bico. A agulha do bico apresenta uma seção longitudinal flexível que apresenta uma rigidez longitudinal inferior a 40.000 N/mm.

[007] Pela formação da seção longitudinal flexível, a velocidade efetiva de abertura da agulha do bico pode ser decididamente aprimorada. A seção longitudinal flexível, devido ao recalcamento da agulha do bico causado pela pressão elevada na câmara de controle, leva a um denominado efeito de encaixe da agulha do bico, que eleva a própria velocidade de abertura e, assim, leva ao fato de que a superfície de vedação da agulha do bico, se afaste, no início do movimento de abertura, em comparação a uma agulha do bico conhecida, de forma mais rápida do assento do bico. O mesmo efeito também é obtido no movimento de fechamento da agulha do bico, de modo que, na aproximação da agulha do bico no assento do bico, a velocidade da superfície de vedação se eleve e, com isso, a área de estrangulamento do assento seja atravessada de forma mais rápida. É realizada uma descrição para esclarecimentos mais detalhados desse efeito.

[008] Em uma modalidade vantajosa, a rigidez longitudinal da se ção flexível é inferior a 20.000 N/mm, de forma especialmente preferida, de 12.000 a 16.000 N/mm. Nessas faixas de rigidez longitudinal é obtido máximo efeito, sem que a estabilidade da agulha do bico e a capacidade de produção da agulha do bico sejam tecnicamente problemáticas.

[009] Em uma outra modalidade vantajosa, a seção flexível longi tudinal é formada com cilindro circular, sendo que, o material da agulha do bico é, preferencialmente, aço. De forma preferida, nesse caso, o cilindro circular flexível longitudinalmente apresenta um diâmetro de 1,3 a 2,0 mm, de forma preferida, entre 1,4 e 1,6 mm. De forma preferida, nesse caso, o módulo de elasticidade do aço apresenta um valor de 200.000 a 230.000 N/mm2, preferencialmente, de 210.000 N/mm2.

[0010] Em uma outra modalidade vantajosa, a seção longitudinal flexível cilíndrica apresenta um comprimento de 20 a 30 mm, preferen-cialmente, de 25 a 27 mm. Um tal comprimento pode ser acomodado sem problemas nos bicos injetores normais, como os mesmos são pre-ferencialmente utilizados para injetores de combustível, sem que o espaço de montagem dos injetores precise ser elevado em relação aos modelos conhecidos até o momento.

[0011] Em uma outra modalidade vantajosa, a superfície de veda ção da agulha do bico apresenta uma linha de vedação anular com a qual a mesma, em estado fechado do bico injetor, se coloca no assento do bico e veda a câmara de pressão contra aberturas de injeção. Nessa ocasião, a linha de vedação apresenta o mesmo diâmetro que o diâmetro da seção longitudinal flexível, de modo que, nessa área da agulha do bico, não seja exercida qualquer força hidráulica resultante no sentido longitudinal, sobre a agulha do bico pela pressão do combustível dentro da câmara de pressão.

[0012] Em uma outra modalidade vantajosa, a montante e a jusan te da seção longitudinal flexível, se encontra respectivamente uma seção guia na agulha do bico, com a qual a agulha do bico é conduzida na câmara de pressão em sentido radial. Essas seções guia são for madas, por exemplo, por prolongamentos do diâmetro, sendo que, são formadas passagens nas seções guia, que asseguram um fluxo de combustível livre de estrangulamento para as aberturas de injeção dentro da câmara de pressão.

[0013] Em uma outra modalidade vantajosa, a agulha do bico, com sua extremidade afastada da superfície de vedação, é recebida em uma luva que limita radialmente a câmara de controle. Nesse caso, entre a luva e a agulha do bico, de forma vantajosa, é disposta uma mola de fechamento sob tensão prévia de pressão, que exerce uma força de fechamento no sentido do assento do bico sobre a agulha do bico. A mola de fechamento é responsável para que a agulha do bico, também em motores de combustão interna desligados, permaneça no sistema no assento do bico e, desse modo, cessa um gotejamento de combustível da câmara também em caso de falta de pressão na câmara de controle.

[0014] De forma vantajosa, um injetor de combustível para a inje ção de combustível em uma câmara de um motor de combustão interna é equipado com um bico injetor de acordo com uma das concretizações.

Desenhos

[0015] Nos desenhos, é representado um bico injetor de acordo com a invenção. Mostra-se

[0016] Figura 1 em representação esquemática, um bico injetor de acordo com a invenção inclui o sistema de injeção representado es-quematicamente,

[0017] Figura 2 uma representação esquemática da modificação do comprimento da agulha do bico durante um processo de injeção,

[0018] Figura 3 um diagrama da modificação do comprimento da agulha do bico durante um processo de injeção e do curso da agulha como função de tempo,

[0019] Figura 4 a taxa de injeção no decorrer do tempo durante um ciclo de injeção em comparação a um bico injetor comum e

[0020] Figura 5 em seção longitudinal, uma representação esque mática, do mesmo modo, de um bico injetor de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DOS EXEMPLOS DE MODALIDADE

[0021] Na Figura 1 é representado esquemática um injetor de combustível de acordo com a invenção que inclui um sistema de injeção atribuído. O injetor de combustível 100 apresenta um bico injetor 1 que compreende um corpo do bico 2 no qual é formada uma câmara de pressão 4. A câmara de pressão 4 pode ser preenchida com combustível sob elevada pressão. Para isso, o combustível é alimentado a partir de um tanque de combustível 7 por um condutor de combustível 15 de uma bomba de pressão elevada 16, que compacta o combustível e alimenta o combustível compactado por um condutor de pressão 17 a uma câmara coletora de alta pressão 19, na qual é mantido o combustível compactado. Da câmara coletora de alta pressão 19, correspondente ao número de injetores de combustível 100, parte de um condutor de alta pressão 21, pelo qual a câmara de pressão 4 é preenchida com combustível sob elevada pressão.

[0022] Na câmara de pressão 4, é disposta uma agulha do bico em forma de pistão 3 que se desloca longitudinalmente que é representada aqui da forma mais esquemática possível. A agulha do bico 3 apresenta uma seção longitudinal flexível 25, que aqui é simbolizada por uma mola, contudo, consiste em uma seção cilíndrica estreita da agulha do bico 3. A agulha do bico 3 apresenta uma superfície de vedação 6 com a qual a agulha do bico 3 atua em conjunto com o assento do bico 5, que é formado, no lado da câmara de combustão, na extremidade do corpo do bico 2, de modo que, na instalação da superfície de vedação 6 no assento do bico 5, sejam vedadas uma ou várias aberturas de injeção 8, que são formadas no corpo do bico 2, contra a câmara de pressão 4. Caso a agulha do bico 3 se eleve do assento do bico 5 em sentido longitudinal, então, o combustível flui da câmara de pressão 4 entre a superfície de vedação 6 e o assento do bico 5 até as aberturas de injeção 8 e é ejetado pelas mesmas.

[0023] A extremidade da agulha do bico 3 afastada da superfície de vedação 6 apresenta uma superfície frontal 9 que limita uma câmara de controle 10. A câmara de controle 10 pode ser preenchida por um estrangulador de admissão 13, que desvia do condutor de alta pressão 21, com combustível, sob pressão elevada. Além disso, a câmara de controle 10 é unida a um estrangulador de descarga 14, que pode ser unido, por uma válvula de controle 18, a um condutor de baixa pressão 20, sendo que, o condutor de baixa pressão 20 volta a desembocar no tanque de combustível 7. Caso a válvula de controle 18 se encontre em sua posição de abertura, como representado na Figura 1, então, o combustível flui da câmara de controle 10 pelo condutor de baixa pressão 20, no tanque de combustível 7, sendo que, o estrangu- lador de alimentação 13 e o estrangulador de descarga 14 coincidem, de tal modo, um sobre o outro, que, na válvula de controle 18 aberta, mais combustível sai pelo estrangulador de descarga 14 do que entra, no mesmo intervalo de tempo, pelo estrangulador de alimentação 13, na câmara de controle 10. Por meio disso, ocorre uma queda de pressão na câmara de controle 10 e, de forma correspondente, a uma redução da pressão hidráulica na superfície frontal 9, de modo que, pela pressão do combustível na câmara de pressão 4, a agulha do bico 3 seja afastada do assento do bico 5 e libere as aberturas de injeção 8. Caso a injeção precise ser encerrada, então a válvula de controle 18 é novamente fechada, pelo que a pressão do combustível, que predominou inicialmente na câmara de controle 10, seja novamente estabelecida e a agulha do bico 3 pressione novamente em sua posição de fechamento na instalação do assento do bico 5 e, desse modo, feche as aberturas de injeção 8.

[0024] A função da seção flexível 25 é esclarecida e deve ser es clarecida também com base na Figura 2, que representa, de forma es-quemática, o estado da agulha do bico 3 em diferentes intervalos do ciclo de injeção. Na Figura 2a é representado o estado da agulha do bico 3 no início da injeção, no qual a agulha do bico 3 está em sua posição de fechamento na instalação no assento do bico 5. A agulha do bico 3 nesse caso, não se encontra com sua completa superfície de vedação 6 no assento do bico 5, mas na superfície de vedação 6 é formada uma linha de vedação anular 27 para o aprimoramento da capacidade de vedação, que provoca uma colocação essencialmente linear da superfície de vedação 6 no assento do bico 5. Visto que a superfície abaixo da linha de vedação 27 não é impactada pela pressão do combustível da câmara de pressão 4, há uma força apenas não-essencial ou não há qualquer força sobre a superfície de vedação 6 dentro da linha de vedação 27.

[0025] A pressão elevada do combustível na câmara de controle 10, que, em sistemas de injeção modernos, pode ser superior a 200 MPa (2.000 bar), provoca uma força hidráulica FS1 no lado frontal 9 da agulha do bico, que é simbolizada na Figura 2a, na parte superior, por uma seta e que comprime a agulha do bico 3. Pela formação da seção flexível 25 da agulha do bico 3 ocorre o recalcamento principalmente nessa área. Visto que, abaixo da linha de vedação 27, não há praticamente qualquer pressão do combustível, eventualmente, a pressão, que predomina na câmara e leva a uma força Fd1, obtém-se um recalcamento flexível da agulha do bico 3 em torno de uma determinada quantidade. Caso a pressão seja despressurizada na câmara de controle 10, então, a seção flexível se estende 25 e leva a um prolongamento da agulha do bico 3 em torno de uma quantidade ?l, como representado na Figura 2b. A força na câmara de controle FS2 se reduz, enquanto que a força oposta Fd2 permanece ligeiramente a mesma, visto que a agulha do bico 3 ainda está em sua posição de fechamento, ou seja, ainda não foi elevada do assento do bico 5.

[0026] Caso a agulha do bico 3 seja elevada do assento do bico 5, então, a superfície de vedação 6 da agulha do bico 3 é reduzida pela pressão do combustível da câmara de pressão 3, de modo que agora também uma pressão hidráulica elevada Fd3 atue sobre a superfície de vedação 6, como representado na Figura 2c. Ao mesmo tempo, também se eleva a força FS3 pela pressão na câmara de controle, visto que o combustível da agulha do bico 3 é comprimido dentro da câmara de controle 10, pelo que a agulha do bico é novamente comprimida, dessa vez, por uma força hidráulica em ambas as extremidades, e se reduz novamente. A redução flexível da agulha do bico 3 não é completamente tão grande quanto na posição de fechamento ao início do movimento do curso de abertura, visto que a força hidráulica na câmara de controle FS3 e também a força hidráulica dentro da câmara de pressão 4 estão ligeiramente reduzidas em comparação ao estado fechado. Isso ocorre principalmente pelo fato de que a pressão na câmara de pressão 4 é baixada pela abertura da agulha do bico 3 e, com isso, pela liberação das aberturas de injeção 8 e, ao mesmo tempo, a pressão estática é reduzida na superfície de vedação 6 pelo fluxo de combustível entre a superfície de vedação 6 e o assento do bico 5, o que reduz, do mesmo modo, a força hidráulica sobre a superfície de vedação 6.

[0027] No movimento de fechamento da agulha do bico 3 no as sento do bico 5 a superfície de vedação 6 se aproxima do assento do bico 5, o que estrangula o fluxo do combustível e, com isso, a pressão do combustível na área da superfície de vedação 6, de modo que a força hidráulica Fd4 reduz significativamente, como representado na Figura 2d. Pela queda da força hidráulica no lado inferior da agulha do bico 3, ou seja, na superfície de vedação 6, a agulha do bico 3 se estende e se prolonga novamente, como representado na Figura 2d. Tão logo a agulha do bico 3 atingir novamente sua posição de saída, ou seja, na instalação no assento do bico 5, a pressão de saída se forma novamente na câmara de controle 10 e, com isso, a força hidráulica FS5, como representado na Figura 2e, se torna novamente máxima e reduz a agulha do bico 3 em seu comprimento de saída, sendo que, redução ocorre principalmente na seção flexível 25.

[0028] A compressão cíclica representada e extensão da agulha do bico 3 no sentido longitudinal pela seção flexível 25 causa uma aceleração adicional da superfície de vedação 6 na elevação do assento do bico 5. Para isso, na Figura 3, o prolongamento da agulha do bico ?l e do curso da agulha do bico h é representado em curso de tempo. No momento t0, a válvula de controle 18 é aberta, de modo que a pressão é interrompida na câmara de controle 10 e a força hidráulica se reduz na superfície frontal 9 da agulha do bico 3. Por meio disso, a agulha do bico 3 se prolonga em torno do comprimento ?l2, que é obtido no momento t1. Assim que a agulha do bico 3 tenha sido totalmente estendida, ou seja, tenha alcançado seu prolongamento máximo, se inicia o próprio movimento de abertura da agulha do bico, ou seja, a superfície de vedação 6 se afasta do assento do bico 5 e libera as aberturas de injeção 8. Agora, a agulha do bico 3 é novamente comprimida pelas relações hidráulicas descritas acima, até um prolongamento ?l1, que é atingido em um momento t2. Nesse estado e até o momento t3, a agulha do bico 3 se encontra na fase de movimento balístico, ou seja, a mesma, por um lado, está fora da área de estrangulamento do assento e, por outro lado, chega no encosto mecânico: Tanto na superfície frontal 9 quanto na superfície de vedação 6 atuam forças hidráulicas dentro da câmara de pressão 4 ou da câmara de controle 10. Ligeiramente antes da agulha do bico 3 ter atingido seu curso máximo hmax, a válvula de controle 18 se fecha, de modo que a pressão aumenta novamente na câmara de controle 10. Através disso, o movimento da agulha do bico 3 é freada no sentido de abertura e seu sentido de movimento se inverte.

[0029] No momento t3, a agulha do bico 3 atinge uma posição, na qual o estrangulamento do assento entre a superfície de vedação 6 e o assento do bico 5 leva a uma redução significativa da redução das forças hidráulicas na superfície de vedação 6. Através disso, a agulha do bico 3 se estende novamente, o que leva a um aumento da modificação relativa do comprimento ?l novamente no valor ?I2 até o momento t4, como representado na Figura 3. No momento t4 a agulha do bico 3 alcança novamente sua instalação no assento do bico 5, de modo que a agulha do bico 3 seja novamente comprimida pela pressão crescente na câmara de controle 10 e alcance seu comprimento original no momento t5.

[0030] Ao contrário de uma agulha do bico conhecida e seu movi mento do curso de abertura, que é determinado exclusivamente pela pressão hidráulica dentro da câmara de controle, obtém-se, por fim, o seguinte efeito: Assim que a agulha do bico 3 iniciar seu movimento do curso de abertura, ou seja, se elevar do assento do bico 5, ocorre a redução de pressão da superfície de vedação 6 e a agulha do bico 3 comprime, o que ocorre na Figura 3, entre os momentos t1 e t2. Esse recalcamento da agulha do bico 3 e, com isso, sua redução se adiciona à velocidade de abertura da agulha do bico, de modo que a superfície de vedação 6 se afaste mais rápido do assento do bico 5 que o centro de gravidade da agulha do bico 3. Através disso, a taxa de injeção aumenta rapidamente no início da injeção, do que no caso de uma agulha do bico 3 normal. A fim de representar isso, é representada de forma esquemática na Figura 4 a taxa de injeção R ao longo do tempo t durante uma injeção. A linha pontilhada 40 representa o curso da ta- xa de injeção da agulha do bico 3 de acordo com a invenção: Ao início da injeção a taxa R sobe muito mais rápido do que na agulha do bico normal, cujo curso da taxa 42 é representado como linha contínua. Na agulha do bico de acordo com a invenção é obtida de forma mais rápida, portanto, a taxa máxima, de modo que apenas pouco combustível com menor pressão chegue às aberturas de injeção e, por meio disso, seja pulverizado de forma insuficiente.

[0031] O efeito de acordo com a invenção, pode ser esclarecido e quantificado como se segue: Caso a pressão seja interrompida na câmara de controle 10, então, a superfície frontal 9 da agulha do bico 3 se move para dentro da câmara de controle, sem que a superfície de vedação 6 se mova por esse momento. Esse efeito, em uma rigidez longitudinal da seção flexível da agulha do bico, se encontra em torno de, por exemplo, 15.000 N/mm, aproximadamente, 30 µm, se a agulha do bico consistir em um aço comum com um módulo de elasticidade de cerca de 210.000 N/mm2 e o diâmetro da seção flexível 1,5 mm se encontra em um comprimento de 26 mm, sendo que, a seção flexível longitudinal é formada cilíndrica e circular. Assim que o alongamento da agulha do bico 3 esteja encerrado, a superfície de vedação 6 se afasta do assento do bico 5 com uma determinada velocidade de abertura. Pela redução de pressão da superfície de vedação 6, agora a agulha do bico 3 é novamente reduzida, de modo que a deformação flexível da agulha do bico 3 se adiciona à velocidade de movimento da agulha do bico 3. A superfície de vedação 6 se afasta, portanto, mais rápido do assento do bico 5 do que a mesma faria sem a seção flexível 25.

[0032] A rigidez longitudinal é definida como se segue:

[0033] De forma geral, é válido para a vedação eX no longitudinal da agulha do bico (aqui: x- sentido)

[0034] Aqui, são ax, ay e az as tensões no respectivo sentido es- pacial, v o número de Poisson e E o módulo de elasticidade. Para a consideração a seguir, a contribuição da vedação pela pressão hidrostática na câmara de pressão (tensões ay e QZ) pode, contudo, ser negligenciada, visto que essa contribuição permanece inalterada durante todo o ciclo de injeção. A referência acima se simplifica, então, de forma análoga a uma carga unidirecional em

[0035] Na consideração a seguir, parte-se de uma seção longitudi nal flexível, que consiste em uma seção massivamente cilíndrica da agulha do bico com um diâmetro d, uma seção transversal A e um comprimento L. Substitui-se as tensões até a igualdade acima por F/A, obtém-se, então

[0036] A vedação e é especificada como quociente da modificação relativa do comprimento ?L e do comprimento total L da seção, portanto, e = ?L/L. Utiliza-se ambos, um dentro do outro, então, obtém-se

[0037] O fator de proporcionalidade entre a força F e a modifica ção relativa de comprimento ?L é referenciada como rigidez longitudinal c, que, com isso, é especificada pela seguinte relação:

[0038] Para aço, utiliza-se o valor típico de E = 210.000 N/mm2 e um diâmetro d da seção longitudinal flexível 25 de 1,5 mm e um comprimento L de 26 mm, então, obtém-se uma rigidez longitudinal de

[0039] Contudo, são obtidos também bons efeitos já em uma rigi dez longitudinal c, sendo que, a rigidez longitudinal c, todavia, deve ser inferior a 40.000 N/mm, para que possa ser observado um efeito em um bico injetor.

[0040] Na Figura 5, é representado de forma esquemática, um exemplo de modalidade do bico injetor 1 de acordo com a invenção, sendo que, componentes idênticos portam os mesmos números de referência que a Figura 1. O bico injetor 1 apresenta um corpo do bico 2, no qual é formada uma câmara de pressão 4 que pode ser preenchida com combustível sob elevada pressão, como já representado na Figura 1. A agulha do bico 3 é concretizada em forma de pistão e apresenta uma primeira seção guia 30 e uma segunda seção guia 31 com a qual a agulha do bico 3 é conduzida em sentido radial dentro da câmara de pressão 4. A seção longitudinal flexível 25 é formada entre a primeira seção guia 30 e a segunda seção guia 31, que apresenta um diâmetro d e um comprimento L. A agulha do bico 3 é afastada da superfície de vedação 6 e conduzida com uma seção cilíndrica em uma luva 23 que limitam a câmara de controle 10 em sentido radial. A luva 23 é comprimida, nesse caso, pela força de uma mola de fechamento 24 contra um disco de estrangulamento 22, sendo que, a mola de fechamento 24 são dispostas, sob tensão prévia de pressão, entre a luva 23 e uma seção 36 da agulha do bico 3 e, nesse caso, circunda a agulha do bico 3. Entre a mola de fechamento 24 e a seção 36 é disposto um disco de compensação 37, por sua espessura, pode ser ajustada a tensão prévia de pressão da mola de fechamento 24.

[0041] No exemplo de modalidade representado, se encontra entre a seção guia 103 da agulha do bico 3 e a seção 36, uma outra seção longitudinal flexível 26 da agulha do bico 3, que apresenta um diâmetro dj que corresponde, pelo menos de forma aproximada, ao diâmetro d da seção longitudinal flexível 25. Pela outra seção longitudinal flexível 26, a rigidez total da agulha do bico 3 pode ser ainda mais reduzida, caso, por exemplo, por razões de espaço, a seção longitudinal flexível 25 não puder ser produzida no comprimento necessário.

[0042] A rigidez longitudinal total das seções longitudinais flexíveis Cges é, então, de

[0043] quando c1 e c2 são a rigidez longitudinal de ambas as se ções 25, 26. Nesse caso, a rigidez longitudinal total Cges se, preferencialmente, inferior a 20.000 N/mm.

[0044] Para assegurar o fluxo de combustível dentro da câmara de pressão 4 no sentido da abertura de injeção 8, na primeira seção guia 30 e na segunda seção guia 31, são colocados respectivamente um ou vários polimentos 33 ou 34 no lado externo das seções guia 30, 31, de modo que possa ocorrer um fluxo não estrangulado de combustível que passa nas seções guia 30, 31 no sentido das aberturas de injeção 8.

[0045] Além da formação da seção longitudinal flexível 25 na for ma de um cilindro circular com diâmetro reduzido, também é possível representar essa seção longitudinal flexível em um outro modo, por exemplo, no qual, pela admissão na agulha do bico, é obtida uma maior elasticidade de comprimento. Pela formação por uma redução do diâmetro, é, contudo, o modo mais simples de representar uma tal seção longitudinal flexível, sem, através disso, aumentar nomeadamente os custos de produção da agulha do bico

Claims

1. Bico injetor (1) para combustíveis com um corpo do bico (2), no qual é formada uma câmara de pressão (4) que pode ser preenchida com combustível sob pressão elevada, na qual é disposta uma agulha do bico (3) em forma de pistão de modo longitudinalmente deslocável, em cuja extremidade é formada uma superfície de vedação (6) e na extremidade oposta é formada uma superfície frontal (9), sendo que a superfície de vedação (6) atua em conjunto com um assento do bico (5) para abrir e fechar pelo menos uma abertura de injeção (8), e com uma câmara de controle (10) que pode ser preenchida com combustível sob pressão alternada, câmara de controle (10) esta que a agulha do bico (3) limita com a superfície frontal (9), de modo que, pela pressão hidráulica na superfície frontal (9), uma força pode ser exercida no sentido do assento do bico (5), sendo que a agulha do bico (3) apresenta uma seção longitudinal flexível (25) que apresenta uma rigidez longitudinal inferior a 40.000 N/mm, caracterizado pelo fato de que a montante e a jusante da seção longitudinal flexível (25) é formada, em cada caso, uma seção guia (30; 31) na agulha do bico (3), com a qual a agulha do bico (3) é conduzida na câmara de pressão (4) em sentido radial, sendo que nas seções guia (30; 31) são formadas passagens (33; 34) que asseguram um fluxo de combustível livre de estrangulamento para as aberturas de injeção (8) dentro da câmara de pressão (4).

2. Bico injetor (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a seção longitudinal flexível (25) da agulha do bico (3) apresenta uma rigidez (c) inferior a 20.000 N/mm, preferencialmente de 12.000 N/mm a 16.000 N/mm, de forma especialmente preferida de 14.000 N/mm a 16.000 N/mm.

3. Bico injetor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a seção longitudinal flexível (25) apresenta uma forma cilíndrica circular.

4. Bico injetor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a agulha do bico (3) é produzida a partir de um aço e a seção longitudinal flexível (25) apresenta um diâmetro (d) de 1,3 mm a 2,0 mm, preferencialmente, de 1,4 mm a 1,6 mm.

5. Bico injetor (1), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o aço apresenta um módulo de elasticidade de 200.000 N/mm2 a 230.000 N/mm2, preferencialmente, pelo menos 210.000 N/mm2.

6. Bico injetor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a seção longitudinal flexível (25) apresenta um comprimento (L) inferior a 30 mm, preferencialmente, um comprimento (L) de 15 mm a 28 mm.

7. Bico injetor (1), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que é prevista mais do que uma seção longitudinal flexível (25; 26), sendo que cada seção longitudinal flexível (25; 26) apresenta um comprimento (L) inferior a 30 mm.

8. Bico injetor (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a rigidez total das seções longitudinais flexíveis (25; 26) é inferior a 20.000 N/mm.

9. Bico injetor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a superfície de vedação (6) da agulha do bico (3) apresenta uma linha de vedação anular (27), com a qual ela, em estado fechado do bico injetor (1), se assenta sobre o assento do bico (5) e veda a câmara de pressão (4) contra as aberturas de injeção (8).

10. Bico injetor (1), de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 3 a 8, caracterizado pelo fato de que a superfície de vedação (6) da agulha do bico (3) apresenta uma linha de vedação anular (27), com a qual ela, em estado fechado do bico injetor (1), se assenta sobre o assento do bico (5) e veda a câmara de pressão (4) contra as aberturas de injeção (8) e o diâmetro (d) da seção longitudinal flexível (25) é pelo menos igual ao diâmetro (dD) das linhas de vedação anulares (27).

11. Bico injetor (1), de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a extremidade da agulha do bico (3) afastada da superfície de vedação (6) é recebida em uma luva (23) que limita radialmente a câmara de controle (10).

12. Bico injetor (1), de acordo com a reivindicação 11, ca-racterizado pelo fato de que entre a luva (23) e a agulha do bico (3) é disposta uma mola de fechamento (24) sob tensão prévia de pressão, que exerce uma força no sentido do assento do injetor (5) sobre a agulha do bico (3).

13. Injetor de combustível (100) para a injeção de combustível em uma câmara de combustão de um motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de que compreende um bico injetor (1), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12.