BRMU9002503Y1

BRMU9002503Y1 - Arranjo de vela de aquecimento

Info

Publication number: BRMU9002503Y1
Application number: BRMU9002503-2U
Authority: BR
Inventors: Italico Moreira Coletto Tulio; Augusto Vasconcelos Alvaro; Lepsch Fernando
Original assignee: Robert Bosch Limitada
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2018-04-03
Also published as: BRMU9002503U2

Abstract

vela de aquecimento. o presente modelo refere-se a uma vela de aquecimento (1) que inclui corpo da vela de aquecimento (3) solidário a uma lança térmica (2) e a um conector (4). a vela de aquecimento (1) é posicionada no interior de um tubo de aquecimento (10), sendo utilizada tanto como elemento de preaquecimento do combustível com baixo teor de vaporização, como elemento vedante do tubo de aquecimento (10).

Description

(54) Título: ARRANJO DE VELA DE AQUECIMENTO (51) Int.CI.: F02M 53/02 (73) Titular(es): ROBERT BOSCH LIMITADA (72) Inventor(es): TULIO ITÁLICO MOREIRA COLETTO; ALVARO AUGUSTO VASCONCELOS; FERNANDO LEPSCH

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Relatório Descritivo da Patente de Modelo de Utilidade para

ARRANJO DE VELA DE AQUECIMENTO.

[001] O presente modelo refere-se a um arranjo de vela de aquecimento, onde a vela de aquecimento compreende um corpo da vela de aquecimento, o qual é solidário a uma lança térmica e a um conector, a vela de aquecimento sendo encaixada a um tubo de aquecimento através de uma abertura circular, apresentando um anel tipo O entre o corpo da vela de aquecimento e o tubo de aquecimento, e uma superfície de fechamento.

Descrição do estado da técnica [002] O estado da técnica é composto por diversas galerias de combustível destinadas ao aquecimento ou preaquecimento de combustíveis com baixo teor de vaporização, especialmente, sob condições de baixa temperatura.

[003] As galerias possuem substancial complexidade geométrica tendo em vista a necessidade de o combustível ter que percorrer determinado fluxo controlado que é direcionado no interior da galeria.

[004] Importante na complexa geometria da galeria é a garantia de que haja uma diferenciação de altura entre a região em que há o aquecimento e a entrada de combustível da respectiva válvula de injeção. Assim, como conhecido no estado da técnica, é possível permitir que a válvula de injeção seja alimentada com o combustível mais aquecido que se encontra no interior da galeria e isso é permitido pelo fato do combustível com maior temperatura tender a subir dentro da galeria face a sua menor massa específica.

[005] Nesse sentido, pode ser citado o documento do estado da técnica WO 2006/130938 em que é revelada uma galeria, principalmente, metálica, em que é garantido o respectivo aquecimento adequado do combustível ali contido.

[006] Ocorre que em virtude da complexidade geométrica que

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2/9 esta galeria apresenta, esta é composta de uma série de componentes que durante seu processo de fabricação são unidos por solda. O material empregado para a fabricação da galeria é o metal, mais especificamente, aço inoxidável, mais resistente à corrosão porque a galeria é submetida a altas temperaturas.

[007] O dispositivo responsável pelo fornecimento de calor é a vela de aquecimento. Esta possui uma lança de aquecimento em sua extremidade que fica em contato direto com o combustível a ser aquecido. Porém, para que seja possível que a lança entre em contato com o combustível é necessário que a vela de aquecimento seja encaixada de modo estanque na galeria de combustível. Em outras palavras, existe uma abertura na qual a vela de aquecimento é fixada na galeria de combustível e por essa abertura o combustível não deve sair senão pode ocorrer vazamento indesejado de combustível.

[008] Face ao material empregado na construção da galeria de combustível, é possível que o encaixe realizado entre o corpo de vela de aquecimento e a galeria seja por rosca. Isso porque o metal possui resistência mecânica que permite poder suportar apertos ou forças de substancial magnitude sem que danifiquem o corpo da galeria.

[009] No caso do material da galeria ser substituído por um com menor resistência mecânica, como, por exemplo, o plástico, não seria mais possível empregar o encaixe entre a vela de aquecimento e a galeria por rosca. Isso porque para promover uma vedação adequada é necessária a aplicação de torque para fechamento da rosca que danificaria o material da galeria comprometendo o componente e, ainda, a vedação entre ambos. Além do dano que a peça receberia, existe a possibilidade de vazar combustível por esta conexão, o que prejudicaria a segurança. Isso porque o combustível ali presente poderia facilmente entrar em contato com componentes elétricos ou a uma alta temperatura do motor e provocar respectivo incêndio.

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3/9 [0010] Frise-se também o fato do material plástico não poder receber uma quantidade significativa de calor como o metal, pois seu ponto de fusão é muito mais baixo. Com isso, não é recomendado que haja um contato metálico direto entre a vela de aquecimento e alguns locais da galeria de combustível que pouco dissipam calor. Isso geraria uma transferência de calor muito maior do que se a interface entre ambos fosse realizada por um material de menor condutividade térmica. Outro ponto que merece destaque é o fato da vela de aquecimento do estado da técnica não ser útil para auxiliar o direcionamento do fluxo de combustível. Com isso, a transferência de calor entre o combustível e a lança da vela de aquecimento é substancial, porém se esta tivesse respectiva interação com o fluxo de combustível poderia ser otimizada a transferência de calor de modo a tornar mais eficiente a combustão do combustível em um motor de combustível interna. No estado da técnica, de uma forma geral, a vela de aquecimento é um elemento que pouco contribui para uma melhor hidrodinâmica que otimize a transferência de calor entre a lança e o combustível a ser aquecido. Breve descrição do modelo [0011] O presente modelo apresenta uma vela de aquecimento que é composta por um conector, um corpo e uma lança térmica. O corpo da vela de aquecimento é solidário à lança térmica e ao conector. Tal corpo possui uma superfície de fechamento, de maneira que ao posicionar a vela de aquecimento dentro de um tubo de aquecimento, a superfície de fechamento faz contato com um ressalto interno presente no tubo de aquecimento, vedando assim qualquer vazamento de combustível.

[0012] Entre o corpo da vela de aquecimento e o tubo de aquecimento está presente um anel tipo O, que age como elemento de vedação final.

[0013] No presente modelo, o tubo de aquecimento possui um tubo

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4/9 interno, o qual direciona um fluxo de combustível proveniente da galeria para a superfície de fechamento.

[0014] Ainda é possível que este tubo interno esteja em comunicação com um canal de distribuição situado próximo a uma borda de uma primeira seção do tubo de aquecimento. Este canal de distribuição ao ser faceado pela superfície de fechamento transforma-se em um canal que direciona o fluxo de combustível para uma saída em posição oposta ao tubo interno.

Breve descrição dos desenhos [0015] O presente modelo será, a seguir, mais detalhadamente descrito com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:

[0016] figura 1 - é uma vista em corte de uma porção de uma galeria de combustível plástica, na qual uma vela de aquecimento está inserida;

[0017] figura 2 - é uma vista em detalhe da figura 1;

[0018] figura 3 - uma vista em corte de uma porção da galeria de combustível, demonstrando fluxo de combustível direcionado; e [0019] figura 4 - uma vista inferior de um tubo de aquecimento. Descrição detalhada das figuras [0020] Como pode ser visto a partir da figura 1, uma vela de aquecimento 1 está inserida e conectada a uma galeria de combustível 9, sendo que a galeria de combustível é fabricada em material plástico, preferencialmente, por um processo de injeção.

[0021] Tendo em vista que o objeto do presente modelo de utilidade é a vela de aquecimento em si que interage com alguns componentes da dita galeria 9, a galeria de combustível 9 propriamente dita foi demonstrada apenas em parte. Tal galeria de combustível 9 possui um tubo de aquecimento 10 que é a principal parte da galeria de combustível 9 que entra em contato e interage com a vela de aquecimento 1.

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5/9 [0022] Como descrito no estado da técnica não é possível e não é vantajoso que o encaixe entre a galeria de combustível 9, mais precisamente o tubo de aquecimento 10, e a vela de aquecimento 1 seja realizado por rosca. Com isso, uma extremidade inferior 11 do tubo de aquecimento 10 possui uma abertura 12 pela qual a vela de aquecimento 1 é introduzida no interior do tubo de aquecimento 10.

[0023] A vela de aquecimento possui uma lança de aquecimento ou térmica 2, a qual é responsável pela transformação da energia elétrica recebida por uma bateria (não revelada) em energia térmica. A lança térmica 2 se estende ao longo do eixo axial do tubo de aquecimento 10, sendo que a base da lança térmica 2 está conectada a um corpo 3 da vela de aquecimento 1. Este corpo 3 possui um formato substancialmente cilíndrico que se encaixa no interior do tubo de aquecimento 10. Note-se que este corpo cilíndrico 3 possui um diâmetro relativamente menor que um primeiro diâmetro interno 16 do tubo de aquecimento 10, porém o corpo cilíndrico 3 possui um diâmetro maior que um segundo diâmetro interno 13, que é mais interno no tubo de aquecimento 10.

[0024] Em uma extremidade oposta à lança térmica 2 está presente um conector 4, ao qual são conectados fios (não revelados) que transmitem energia elétrica para a vela de aquecimento 1.

[0025] Já em uma porção substancialmente central do corpo 3 está retido um anel tipo O 15 que percorre todo o perímetro externo do corpo 3, sendo o anel do tipo O 15 retido ao corpo, pois é encaixado em um rebaixo 14 que por sua vez também percorre a mesma extensão do dito corpo 3. Verifica-se que o diâmetro interno do anel tipo O 15 é ligeiramente menor que o diâmetro externo do corpo cilíndrico 3 permitindo que fique retido - em face de sua elasticidade - ao dito corpo cilíndrico 3.

[0026] Por outro lado, o diâmetro externo do anel do tipo O 15 é

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6/9 maior do que o primeiro diâmetro interno 16 do tubo de aquecimento

10. Em função disto, ao ser introduzida a vela de aquecimento 1 no tubo de aquecimento 10, parte do corpo cilíndrico 3 penetra o interior do dito tubo de aquecimento 10 de maneira folgada. Isso ocorre até certo momento durante a respectiva introdução até que se dê um encaixe por pressão entre a vela de aquecimento 1 e o tubo de aquecimento 10, pois pelo fato do diâmetro externo do anel do tipo O 15 ser maior que o primeiro diâmetro interno 16 do tubo de aquecimento 10 há uma deformação elástica entre o anel do tipo O 15 e o interior do tubo de aquecimento 10.

[0027] Com isso, não há qualquer folga entre o tubo de aquecimento 10 e a vela de aquecimento 1 na região de contato que é vedada pelo anel do tipo O 15. Com efeito, o combustível que está sob pressão dentro do tubo de aquecimento 10 não pode fluir ou vazar pela abertura circular 12.

[0028] Note-se que a deformação elástica no sentido radial e para fora do anel do tipo O 15 mantém constantemente sob tensão de dentro para fora parte do tubo secundário 10, principalmente, na região de contato para a respectiva vedação. No entanto, tal força é de tal magnitude que permite ao mesmo tempo (i) a estanqueidade e (ii) uma aplicação de forças sobre o material plástico do tubo secundário 10 que não seja suficientemente grande para danificá-lo. Nesse sentido, ao invés de se ter uma vedação por rosca como no estado da técnica, que requer a aplicação de altas tensões quando da aplicação de torque para o encaixe, tem-se apenas um encaixe por pressão, que permite obter-se a vedação requerida aplicada a uma galeria plástica, que possui uma pluralidade de tubos de aquecimento 10 (usualmente um para cada cilindro do motor de combustão interna).

[0029] Com o objetivo de ao mesmo tempo maximizar a vedação, aumentar a segurança e facilitar o encaixe da vela de aquecimento na

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7/9 sua posição correta, está previsto para tal um ressalto interno 7 que pode ser visualizado a partir da figura 2 que é um detalhe da figura 1. [0030] Este ressalto interno 7 é justamente a transição entre o primeiro diâmetro interno 16 e o segundo diâmetro interno 13 do tubo de aquecimento 10, em que há respectiva redução dimensional. Com isso, o ressalto interno 7 faceia uma superfície de fechamento 17 da vela de aquecimento 1 promovendo o fechamento da abertura 12 e, assim, podendo manter o combustível confinado no interior do tubo de aquecimento 10.

[0031] Note-se que a área de contato entre a superfície de fechamento 17 e o ressalto interno 7 se dá somente em uma parcela da borda externa da dita superfície de fechamento 17. Porém, esta área de contato já promove uma primeira vedação do interior do tubo de aquecimento 10 sendo garantido pelo referido contato do anel do tipo O 15. Isso é realizado de tal forma que nenhuma força excessiva seja aplicada sobre o material plástico que compõe a galeria de combustível 9. [0032] Importante ainda ressaltar que a superfície de fechamento 17 da vela de aquecimento 1 interage com o restante da galeria de combustível 9 para um melhor direcionamento de fluxo de combustível a ser aquecido. Através de um tubo interno 8 (figura 3) - que comunica uma porção interna inferior do tubo de aquecimento 10 e um tubo principal (não destacado) da galeria de combustível 9 - combustível ainda não aquecido sai do dito tubo principal e percorre um fluxo na direção axial do tubo de aquecimento 10 ou da lança térmica 2 de forma descendente até que encontre a superfície de fechamento 17. Com isso, o fluxo de combustível é desviado pela dita superfície de fechamento 17, pois necessariamente a maior parcela do volume do combustível deverá percorrer um sentido contrário daquele percorrido antes de encontrar a vela de aquecimento 1, sendo que quando ascende, o combustível recebe calor da lança térmica 2.

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8/9 [0033] Dessa forma, a transferência de calor entre o combustível e a vela de aquecimento 1 (através da dita lança térmica 2) é aumentada, uma vez que necessariamente deverá o combustível percorrer uma maior distância em contato com a lança térmica 2 que é responsável pela transferência de calor para o combustível até que chegue a uma saída 18 do tubo de aquecimento 10. Com isso, maximiza-se a eficiência de todo o sistema permitindo que combustível mais aquecido seja injetado para o motor de combustão interna. Não havendo esse direcionamento do fluxo em conjunto com a vela de aquecimento 1, provavelmente, o combustível a ser aquecido receberia uma menor quantidade de calor minimizando a eficiência de toda a galeria de combustível.

[0034] Ainda com a intenção de deixar a entrada do combustível em uma porção mais baixa o possível do tubo de aquecimento 10, pode ser visualizada em conjunto com a figura 4 uma vista frontal da entrada pela qual a vela de aquecimento 1 adentra o tubo de aquecimento 10. Note-se que nesta vista, a vela de aquecimento 1 não foi revelada, mas pode ser verificado que o tubo interno 8 ao invés de injetar o combustível próximo à parte superior da superfície de fechamento 17, injeta o combustível em uma parte inferior da dita superfície. Isso é possível, pois no próprio corpo do tubo de aquecimento 10 é formado um canal de distribuição 19 que percorre substancialmente a metade do perímetro do plano que forma o ressalto 7. Tal canal de distribuição 19 força o combustível pela superfície de fechamento 17 permitindo que o combustível saia do tubo interno 8 e percorra a direção indicada pelas setas da figura 3.

[0035] Porém, para que isso seja possível, o canal de distribuição é realizado apenas em parte do plano que forma o ressalto 7 permitindo que um prolongamento 20 da parede interna do tubo de aquecimento 10 encoste na superfície de fechamento 17 e, com isso, forme o

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9/9 canal de distribuição 19. Com efeito, o combustível que adentra o interior do tubo de aquecimento 10 recebe uma primeira quantidade de calor ao passar pelo tubo interno 8, percorre pelo canal de distribuição 19 e sai por uma saída 21 até chegar ao tubo de aquecimento 10 propriamente dito onde receberá a maior quantidade de calor para o respectivo e adequado aquecimento.

[0036] Importante destacar que o tipo de fechamento que a vela de aquecimento 1, através da sua superfície de fechamento 17 realiza, é permitir o direcionamento de fluxo de combustível desejado (maximizando a troca de calor) e também promover a respectiva vedação da galeria de combustível 9 sem que esta esteja exposta a forças de tamanha magnitude que possam prejudicar seu correto funcionamento.

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Claims

REIVINDICAÇÃO

1. Arranjo de vela de aquecimento (1), onde a vela de aquecimento compreende um corpo da vela de aquecimento (3), o qual é solidário a uma lança térmica (2) e a um conector (4), a vela de aquecimento (1) sendo encaixada a um tubo de aquecimento (10) através de uma abertura circular (12), apresentando um anel tipo O (15) entre o corpo da vela de aquecimento (3) e o tubo de aquecimento (10), e uma superfície de fechamento (17), caracterizado pelo fato de que o tubo de aquecimento (10) possui um tubo interno (8) que se comunica a um canal de distribuição (19), sendo que a superfície de fechamento (17) faceia parcialmente um ressalto interno (7) do tubo de aquecimento (10) e apoia a extremidade inferior do tubo interno (8).

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