BRPI0703074B1

BRPI0703074B1 - injetor de combustível para motor a combustão interna por injeção direta

Info

Publication number: BRPI0703074B1
Application number: BRPI0703074A
Authority: BR
Inventors: Michele Petrone; Massimo Mattioli; Massimo Lolli; Francesco Paolo Loperfido
Original assignee: Magneti Marelli Powertrain S. P. A.
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2020-01-28
Also published as: ATE461363T1; US20080022975A1; DE602006012963D1; CN101113708B; BRPI0703074A; EP1882845A1; CN101113708A; EP1882845B1; US7438054B2

Abstract

injetor de combustível para motor a combustão interna por injeção direta. injetor de combustivel (1) que compreende: válvula de injeção (7) equipada com agulha móvel (15) para regular o fluxo de combustível; acionador (6) adaptado para mover a agulha (15); bocal de injeção (3); como de sustentação (4) que possui formato tubular e exibe canal de alimentação (5); corpo de vedação (17) equipado com assento de válvula (16) da válvula de injeção (7) e que compreende elemento de tampa em forma de disco (18), que fecha de forma rebaixada e hermeticamente o canal de alimentação (5) e é cruzado pelo bocal de injeção (3) e elemento de orientação (19), que se eleva a partir do elemento de tampa (18), possui formato tubular e acomoda nele a agulha (15); canal de orientação de combustível externo (2v) definido entre o canal de alimentação (5) e o elemento de orientação (19); uma série de orificios de alimentação (21) obtidos na parte inferior do elemento de orientação (19) e que leva em direção ao assento de válvula (16); e cabeça impulsionadora (22) que possui zona de ajuste essencialmente esférica, que é integral com a agulha (15), encaixa externamente o elemento de orientação (19).

Description

Injetor de combustível para motor a combustão interna por injeção direta.

! A presente invenção refere-se a injetor de combustível para motor a combustão interna por injeção direta.

I A presente invenção encontra aplicação vantajosa em injetor | de combustível eletromagnético, ao qual se fará referência explícita no relatório descritivo abaixo sem perder, contudo, a sua generalidade.

! Antecedentes da Técnica

Injetor de combustível eletromagnético compreende corpo tubular cilíndrico que exibe canal de alimentação central, que funciona como condutor de 10 | combustível e termina com bocal de injeção regulado por válvula de injeção controlada por acionador eletromagnético. A válvula de injeção é equipada com agulha, que é conectada rigidamente a suporte móvel do acionador eletromagnético, para que seja | deslocada pela ação do acionador eletromagnético entre posição fechada e posição aberta do bocal de injeção contra a orientação de mola que tende a sustentar a agulha na 15 posição fechada. O assento de válvula é definido em elemento vedante, que é moldado na forma de disco, fecha de forma rebaixada e hermeticamente o canal central do corpo i de suporte e é cruzado pelo bocal de injeção.

O Pedido de Patente n° EP 1635055 A1 descreve injetor de combustível eletromagnético no qual elemento de orientação eleva-se a partir do . 20 elemento vedante, em que esse elemento de orientação possui formato tubular, acomodando nele a agulha a fim de definir guia inferior da própria agulha e exibindo i diâmetro externo menor com relação ao diâmetro interno do canal de alimentação do corpo de sustentação, de forma a definir canal anular externo através do qual flui o combustível pressurizado. Quatro orifícios de alimentação, que levam em direção ao 25 assento de válvula para permitir o fluxo de combustível pressurizado para o próprio I ' assento de válvula, são obtidos na parte inferior do elemento de orientação. A agulha termina com cabeça impulsionadora essencialmente esférica, que é adaptada para repouso hermético contra o assento de válvula e repousa de forma deslizável sobre superfície cilíndrica interna do elemento de orientação, de forma a ter seu movimento 30 orientado. O bocal de injeção é do tipo de “múltiplos orifícios”, ou seja, é definido por uma série de orifícios de injeção, que são obtidos a partir de câmara formada abaixo no fluxo do assento de válvula; desta forma, as geometries ideais do bocal de injeção podem ser obtidas para as diversas aplicações por meio de orientação apropriada dos orifícios de ! injeção isolados.

₃₅ Testes experimentais demonstraram que a curva de ¹ quantidade de combustível injetada no tempo de direcionamento (ou seja, a lei que liga o tempo de direcionamento à quantidade de combustível injetada) do injetor ί eletromagnético descrito acima é, de forma geral, um tanto linear, mas exibe aumento

2/10 j

inicial (ou seja, exibe aumento súbito para tempos de direcionamento curtos e, portanto, para pequenas quantidades de combustível injetado); além disso, a extensão dessa etapa inicial é mais alta, proporcionalmente à pressão de alimentação de combustível.

I Conseqüentemente, o injetor eletromagnético descrito acima pode ser utilizado em motor de ciclos Otto a combustão interna por injeção direta (ou seja alimentado com gasolina, GLP, metano ou similar), em que a pressão de alimentação do combustível é limitada (inferior a 200-250 bar) e o injetor normalmente não é dirigido para injetar pequenas quantidades de combustível. O injetor eletromagnético descrito acima, entretanto, não pode ser utilizado em pequeno motor de 10 I ciclos diesel a combustão interna por injeção direta (ou seja, alimentado com diesel ou similar), em que a pressão de alimentação do combustível é um tanto alta (até 800-900 bar) e o injetor é constantemente dirigido de forma a realizar uma série de injetares piloto antes de injeção principal.

j Descrição da Invenção

É objeto da presente invenção o de fornecer injetor de i combustível para motor à combustão interna por injeção direta que é livre das desvantagens descritas acima e é particularmente de realização fácil e eficaz para seu

I < 20 ί ί

^F i

I ³⁰ I custo.

Segundo a presente invenção, é fornecido injetor de combustível para motor a combustão interna por injeção direta conforme discriminado nas reivindicações anexas.

Breve Descrição das Figuras

A presente invenção será descrita agora com referência aos desenhos anexos, que ilustram exemplo de realização não limitadora, nos quais:

- a Figura 1 é vista esquemática, em elevação lateral e parcialmente seccionada, de injetor de combustível conduzida segundo a presente invenção; e

- a Figura 2 exibe válvula de injeção de injetor na Figura 1 em escala ampliada.

Realizações Preferidas da Invenção

Na Figura 1, o número 1 indica injetor de combustível como um todo, que exibe simetria essencialmente cilíndrica em volta de eixo longitudinal 2 e é adaptado para ser controlado para injetar combustível a partir de bocal de injeção 3 que leva diretamente para câmara de combustão (não exibida) de cilindro. O injetor 1 compreende corpo de sustentação 4, que possui formato tubular cilíndrico que possui seção variável ao longo do eixo longitudinal 2 e exibe canal de alimentação 5 que se estende ao longo de todo o comprimento do próprio corpo de sustentação 4 para alimentar combustível pressurizado em direção ao bocal de injeção 3. O corpo de sustentação 4 acomoda acionador eletromagnético 6 em sua parte superior e válvula de injeção 7 em sua parte inferior; durante o uso, a válvula de injeção 7 é acionada por

3/10 acionador eletromagnético 6 para ajustar o fluxo de combustível através do bocal de injeção 3, que é obtido na própria válvula de injeção 7.

O acionador eletromagnético 6 compreende eletromagneto

8, que é acomodado em posição fixa no corpo de sustentação 4 e, quando energizado, é adaptado para mover suporte de material ferromagnético 9 ao longo do eixo 2 de posição fechada para posição aberta de válvula de injeção 7 contra a onentação de mola 10 que

I tende a sustentar o suporte 9 na posição fechada de válvula de injeção 7. Particularmente, o eletromagneto 8 compreende bobina 11, que é alimentada eletricamente por unidade eletrônica de direcionamento (não exibida) e é acomodada 10 externamente com relação a corpo de sustentação 4 e armadura magnética, que e acomodada no interior do corpo de sustentação 4 e exibe orifício central 13 para permitir

I o fluxo de combustível em direção ao bocal de injeção 3. Corpo de captura 14 é dirigido h ' em posição fixa no orifício central 13 da armadura magnética 12, em que esse corpo de captura exibe formato cilíndrico tubular (possivelmente aberto ao longo de linha de 15 geração) para permitir o fluxo de combustível em direção ao bocal de injeção 3 e é adaptado para sustentar a mola 10 comprimida contra o suporte 9.

| O suporte 9 é parte de equipamento móvel, que também ' compreende impulsionador ou agulha 15, que possui parte superior integral com o suporte 9 e parte inferior que coopera com assento de válvula 16 (exibido na Figura 2) de

- 20 válvula de injeção 7 para ajustar o fluxo de combustível através do bocal de injeção 3 de forma conhecida.

i Conforme exibido na Figura 2, o assento de válvula 16 é ¹ definido por corpo de retenção 17, que é monolítico e compreende elemento de tampa em forma de disco 18, que fecha de forma rebaixada e hermética o canal de alimentação 25 5 do corpo de sustentação 4 e é cruzado por bocal de injeção 3. Elemento de orientação ) 19 eleva-se a partir do elemento de tampa 18, esse elemento de orientação possui i formato tubular, acomodando nele agulha 15 para definir guia inferior da própria agulha ^! 15 e exibindo diâmetro externo menor que o diâmetro interno do canal de alimentação 5 do corpo de sustentação 4, de forma a definir canal anular externo 20 através do qual 3 0 pode fluir o fluido pressurizado.

Quatro orifícios de alimentação 21 (somente dois dos quais são exibidos na Figura 2), que levam em direçâo ao assento de válvula para permitir o

I fluxo de combustível pressurizado para o próprio assento de válvula 16, são obtidos na parte inferior do elemento de orientação 19. Os orifícios de alimentação 21 podem ser 35 inclinados com relação a eixo longitudinal 2, de forma a não convergir em direção ao próprio eixo longitudinal 2 e para proporcionar, durante o uso, fluxo de turbilhão para os fluxos de combustível correspondentes, ou os orifícios de alimentação 21 podem

I convergir em direção ao eixo longitudinal 2. Conforme exibido na Figura 2, os orifícios de

4/10 alimentação 21 são dispostos inclinados em ângulo de 70° (de forma mais geral, de 60° a 80°) com eixo longitudinal 2; segundo realização diferente (não exibida), orifícios de alimentação 21 formam ângulo de 90° com o eixo longitudinal 2.

A agulha 15 termina com cabeça impulsionadora

I essencialmente esférica 22, que é adaptada para repousar de forma hermética contra o assento de válvula 16; alternativamente, a cabeça impulsionadora 22 pode possuir formato essencialmente cilíndrico e possui somente zona de contato com formato I esférico. Além disso, a cabeça impulsionadora 22 repousa de forma deslizante sobre I superfície interna 23 do elemento de orientação 19, de forma a ter seu movimento 10 orientado ao longo do eixo longitudinal 2. O bocal de injeção 3 é definido por uma séne de orifícios de injeção 24, que é obtida a partir de câmara de injeção 25 disposta abaixo I no fluxo do assento de válvula 16; a câmara de injeção 25 pode possuir, por exemplo, formato semi-esférico, forma de cone truncado ou também qualquer outro formato.

Conforme exibido na Figura 1, o suporte 9 é elemento 15 ! monolítico e compreende elemento anular 26 e elemento discóide 27, que fecha de forma ^! rebaixada o elemento anular 26 e exibe orifício central 28 adaptado para receber parte superior da agulha 15 e uma série de orifícios periféricos 29 (somente dois dos quais são exibidos na Figura 3) adaptados para permitir o fluxo de combustível em direção ao bocal I de injeção 3. Parte central de elemento discóide 27 possui formato apropriado, de forma 20 a acomodar e manter na posição extremidade inferior da mola 10. Preferencialmente, a agulha 15 é fixada integralmente ao elemento discóide 27 do suporte 9 por meio de soldagem anular.

O elemento anular 26 do suporte 9 exibe diâmetro externo essencialmente idêntico ao diâmetro interno da parte correspondente do canal de 25 alimentação 5 sobre o corpo de sustentação 4; desta forma, o suporte 9 pode deslizar

I com relação ao corpo de sustentação 4 ao longo do eixo longitudinal 2, mas pode não mover-se transversalmente ao longo do eixo longitudinal com relação ao corpo de sustentação 4. Com a agulha 15 conectada rigidamente ao suporte 9, fica claro que o | suporte 9 também funciona como guia superior de agulha 15; consequentemente, a agulha 15 é orientada de forma superior pelo suporte 9 e orientado de forma inferior pelo elemento de orientação 19.

Segundo realização alternativa (não exibida), dispositivo anti-ricochete é conectado à face inferior do elemento discóide 27 do suporte 9, que é adaptado para atenuar o ricochete da cabeça impulsionadora 22 da agulha 15 contra o 35 assento de válvula 16 quando a agulha 15 alterna da posição aberta para a posição I fechada da válvula de injeção 7.

Durante o uso, quando o eletromagneto 8 é desenergizado, o suporte 9 não é atraído pela armadura magnética 12 e a força elástica da mola 10

5/10 empurra o suporte 9 para baixo junto com a agulha 15; nesta situação, a cabeça impulsionadora 22 da agulha 15 é pressionada contra o assento de válvula 16 da válvula de injeção 7, isolando o bocal de injeção 3 do combustível pressurizado. Quando o eletromagneto 8 é energizado, o suporte 9 é atraído magneticamente pela armadura 12 5 ' contra a orientação elástica da mola 10 e o suporte 9 junto com a agulha 15 é alternado para cima, entrando em contato com a própria armadura magnética 12; nesta situação, a i cabeça impulsionadora 12 da agulha 15 é elevada com relação ao assento de válvula 16 da válvula de injeção 7 e o combustível pressurizado pode fluir através do bocal de i injeção 3.

₁₀ , Conforme exibido na Figura 2, quando a cabeça ! impulsionadora 22 de agulha 15 é elevada com relação ao assento de válvula 16, o I combustível atinge a câmara de injeção 25 do bocal de injeção 3 através do canal anular ¹ externo 20 e, em seguida, cruza os quatro orifícios de alimentação 21; em outras ¹ palavras, quando a cabeça impulsionadora 22 é elevada com relação ao assento de 15¹ válvula 16, o combustível atinge a câmara de injeção 25 do bocal de injeção 3 folgada sobre toda a superfície lateral externa do elemento de orientação 19.

Conforme exibido na Figura 2, quando a válvula de injeção 7 estiver em posição fechada, a cabeça impulsionadora 22 é empurrada contra o assento de válvula 16; consequentemente, o combustível pressurizado encontra-se presente 2Q dentro de parte superior 19a do elemento de orientação 19 e em parte inferior 19b do i elemento de orientação 19 e o combustível pressurizado não está presente em câmara i de injeção 25. Em outras palavras, parte superior de cabeça impulsionadora 22 disposta i externamente com relação à câmara de injeção 25 encontra-se em contato com o ^! combustível pressurizado, enquanto parte inferior da cabeça impulsionadora 22 disposta 25 na câmara de injeção 25 não está em contato com combustível pressurizado e encontra^! se sob pressão igual à pressão ambiente P_a presente fora do bocal de injeção 3 (geralmente muito mais baixa que pressão de alimentação de combustível P_c). Nesta situação, força de autoclave F! (ou seja, força de origem hidráulica) é gerada sobre a ' cabeça impulsionadora 22, que tende a empurrar a cabeça impulsionadora 22 para baixo 30 e possui intensidade fornecida pela fórmula a seguir:

¹ F₁ = (P_c-Pa)*Ai

- Fi: força de autoclave;

_ p_c‘ pressão de alimentação de combustível;

_ p_a; pressão ambiente presente fora do bocal de injeção 3 e também 35 presente no interior da câmara de injeção 25 quando a válvula de injeção 7 estiver na i posição fechada;

| - Ai: área total da zona de vedação da cabeça impulsionadora 22.

I Obviamente, a força de autoclave F) descrita acima é

I ¹ 6/10 ‘ cancelada quando a válvula de injeção 7 é dirigida para a posição aberta na qual a i cabeça impulsionadora 22 é elevada com relação ao assento de válvula 16 porque, nesta situação, o combustível pressurizado também está presente na câmara de injeção 25. A partir do acima, fica evidente que o eletromagneto 8, a fim de abrir a válvula de injeção 7, 5 ^! ou seja, para mover a cabeça impulsionadora 22 para cima, deve gerar força de atração i magnética sobre o suporte 9 suficientemente alta para superar a força elástica gerada pela mola 10 e a força de autoclave Fq Em seguida, a fim de fechar a válvula de injeção ¹ 7, ou seja, para mover a cabeça impulsionadora 22 para baixo, a força de atração ! magnética que age sobre o suporte 9 e gerada pelo eletromagneto 8 deve cair ate 10 valores mais baixos que a força elástica gerada somente pela mola 10, pois, após a ¹ abertura da válvula de injeção 7, a força de autoclave F, é cancelada.

i Conseqüentemente, no caso de tempos curtos de injeção, o fechamento da válvula de injeção 7 tem sua velocidade reduzida, pois, a fim de abrir a válvula de injeção 7, o eletromagneto 8 deve superar força total consideravelmente mais alta que a força total 15 ¹ que age em fechamento por efeito da pressão de autoclave Fi que é cancelada após a abertura da válvula de injeção 7. Em outras palavras, a velocidade de variação da força de atração magnética gerada pelo eletromagneto 8 é limitada pela inércia magnética ¹ inevitável e, portanto, eletromagneto 8 requer certo tempo para reduzir a força de atração i magnética necessária para abertura (igual pelo menos à força elástica gerada pela mola

10 adicionada à força de autoclave F,) até o valor necessário para fechamento (mais ' baixo que a força elástica gerada pela mola 10 isoladamente).

! Esta redução da velocidade durante o fechamento da válvula de injeção 7 causa aumento inicial na curva de quantidade de combustível injetada por tempo de direcionamento (ou seja, a lei que liga o tempo de direcionamento 25 | à quantidade de combustível injetada) do injetor de combustível 1 (ou seja, essa curva exibe aumento súbito para tempos de direcionamento curtos e, portanto, para pequenas quantidades de combustível injetado); além disso, a extensão desse aumento inicial é i mais alto, proporcionalmente à pressão de alimentação de combustível P_cA fim de eliminar o problema descrito acima, observou-se que orifícios de alimentação 21 poderão ser dimensionados de forma a gerar força de ¹ autoclave adicional F₂, que somente é gerada quando a válvula de injeção 7 é aberta e exibe essencialmente a mesma intensidade e a mesma direção da força de autoclave Fi. Desta forma, a força elástica gerada pela mola 10 e força de autoclave Fi agem sobre a ¹ cabeça impulsionadora 22 quando a válvula de injeção 7 é fechada, enquanto a força elástica gerada pela mola 10 e a força de autoclave adicional F₂ agem sobre a cabeça impulsionadora 22 quando a válvula de injeção 7 estiver aberta; conseqüentemente, por ¹ meio de abertura da válvula de injeção 7, o equilíbrio total das forças sobre a cabeça ! impulsionadora 22 não se altera e o fechamento da válvula de injeção 7 não tem sua

7/10 velocidade reduzida para tempos de injeção curtos. Obviamente, quanto mais similar a força de autoclave adicional F₂ estiver da força de autoclave F,, melhor o efeito positivo.

Força de autoclave adicional F₂ pode ser gerada por meio da criação de diferencial de pressão apropriado entre o combustível presente na parte 5 superior 19a do elemento de orientação 19 e o combustível presente na parte inferior 19b do elemento de orientação quando a válvula de injeção 7 estiver na posição aberta. Este diferencial de pressão pode ser induzido pelo dimensionamento apropriado de orifícios de alimentação 21; de fato, dimensionando-se adequadamente os orifícios de alimentação 21, os orifícios de alimentação 21 causam perda de carga localizada apropriada (queda 10 de pressão) quando o combustível fluir através dos próprios orifícios de alimentação 21 em direção ao bocal de injeção 3. É importante ressaltar que a perda de carga induzida pelos orifícios de alimentação 21 é dinâmica, ou seja, está presente somente se o combustível estiver se movendo e fluir em certa velocidade através dos próprios orifícios de alimentação 21 e em direção ao bocal de injeção 3; conseqüentemente, a força de 15 autoclave adicional F₂ somente está presente quando a válvula de injeção 7 estiver na posição fechada.

A força de autoclave adicional F₂ que tende a empurrar a cabeça impulsionadora 22 para baixo possui intensidade fornecida pela fórmula a seguir: F₂ = (P_c - Pi) * a₂

Pi = PcAP₂i

F₂ = ΔΡ₂₁ *a₂

- F₂: força de autoclave adicional;

- P_c: pressão de alimentação do combustível presente na párte^superior 19a do elemento de orientação 19;

- P< pressão do combustível presente na parte inferior 19b dp elemento de orientação 19a;

- A₂: área total da zona de contato entre a cabeça impulsiónadora 22 e o elemento de orientação 19;

- ΔΡ₂₁: queda de pressão determinada pela perda de carga localizada , 30 através dos orifícios de alimentação 21.

É importante ressaltar que a fórmula descrita acima para calcular a intensidade de força de autoclave adicional F₂, entretanto, é aproximada, pois ela ignora a perda de pressão localizada (perda de carga localizada) devido à passagem i de combustível entre a cabeça impulsionadora 22 e o assento de válvula 16. Esta 35 aproximação é justificada pelo fato de que a área total A₂ da zona de contato entre a cabeça impulsionadora 22 e o elemento de orientação 19 é muito mais alta ¹ (indicativamente, dez vezes mais alta) que a área total Α_Ί da zona de vedação da cabeça i impulsionadora 22 e, portanto, a contribuição total da perda de pressão localizes devido

8/10 à passagem de combustível entre a cabeça impulsionadora 22 e assento de válvula 16, entretanto, é reduzida.

Considerando que a força de autoclave adicional F₂ é idêntica à força de autoclave F, (F, = F₂) e supondo que a pressão ambiente P_a fora do 5 bocal de injeção 3 (e presente na câmara de injeção 25 quando a válvula de injeção 7 estiver em posição fechada) é nula (ou seja, desprezível com relação à pressão de alimentação de combustível P_c), resulta que:

F₁ = P_c*Ai

F2 “ ΔΡ21 * A₂

1Q P_c * Ai = ΔΡ21 * A₂

ΔΡ21 = Pc * A-ι / A2

Consequentemente, a partir da pressão de alimentação de combustível P_c, a área total Ai da zona de vedação da cabeça impulsionadora 22 e a área total A₂ da zona de contato entre a cabeça impulsionadora 22 e o elemento de 15 orientação 19, é possível calcular a queda de pressão ΔΡ21 determinada pela perda de carga localizada através de orifícios de alimentação 21 necessários para equilibrar as forças de autoclave n e F₂. É importante ressaltar que a pressão de alimentação de combustível P_c, área e área A₂ são dados de projeto do injetor 1, conhecidos antecipadamente e constantes; além disso, a área A₂ é muito maior (indicativamente, dez 20 vezes maior) que a área Α_ή e, portanto, a queda de pressão ΔΡ_2Ί será, entretanto, fração contida da pressão de alimentação de combustível P_c.

No caso de orifícios cilíndricos (ou seja, tais como os orifícios de alimentação 21 ou também os orifícios de injeção 24 descritos acima), a queda de pressão pode ser calculada simplesmente por meio da aplicação da fórmula a 25 seguir (escrita para os orifícios de alimentação 21, mas facilmente ajustáveis para os orifícios de injeção 24):

ΔΡ21 = Ke * Α₂ι^Λ2

- ΔΡ₂< queda de pressão determinada pela perda de carga localizada através dos orifícios de alimentação 21;

- Κθ: coeficiente dependente dos coeficientes de fluxo dos orifícios de alimentação 21 e seções de passagem dos próprios orifícios de alimentação 21; e

- A₂₁: soma das áreas de seção de passagem de combustível através dos orifícios de alimentação 21.

É importante observar que, a fim de manter diferencial de 35 pressão apropriado entre o combustível presente na parte superior 19a do elemento de orientação 19 e o combustível presente na parte inferior 19b do elemento de orientação 19, é importante que a cabeça impulsionadora 22 encaixe-se em elemento de orientação 19 sem espaço apreciável, de forma a evitar vazamento de combustível da parte superior

9/10

19a para a parte inferior 19b. A ausência de espaço apreciável entre a cabeça impulsionadora 22 e o elemento de orientação 19 também é útil para a função pnncipal do próprio elemento de orientação 19, ou seja, para orientar o movimento da cabeça impulsionadora 22 ao longo do eixo longitudinal 2.

Análise experimental e teórica complexa do comportamento do injetor de combustível 1 descrito acima gerou a determinação mais precisa de fórmula dimensionadora adicional de orifícios de alimentação 21 com relação à fórmula de dimensionamento sugerida acima. Em todos os casos, a hipótese inicial também com base na fórmula de dimensionamento adicional é que, sobre a cabeça impulsionadora 22, 10 a soma das forças de autoclave Fi e F₂ é sempre constante.

¹ A fórmula de dimensionamento adicional prevê que:

: ΔΡ₂₄ / ΔΡ₂₁ = K * ((D/2 / D/2) - 1) b - ΔΡ_2ΐ: queda de pressão determinada pela perda de carga localizada i através dos orifícios de alimentação 21;

₁₅ - aP₂₄: queda de pressão determinada pela perda de carga localizada i através dos orifícios de injeção 24;

- Dv diâmetro da zona de vedação da cabeça impulsionadora 22;

- D₂: diâmetro da zona de contato entre a cabeça impulsionadora 22 e o elemento de orientação 19;

- K: constante ligada experimentalmente às características construtivas de injetor de combustível 1 (normalmente perto de 1 e, mais geralmente, de 0,7 a 1,3).

Como forma de exemplo, dois orifícios de alimentação 21, cada qual com diâmetro de 0,270 mm e coeficiente de fluxo igual a 0,8 e cinco orifícios de injeção 24, cada qual com diâmetro de 0,120 mm e coeficiente de fluxo igual a 0,722 2 5 foram obtidos em injetor de combustível comercializado 1 do tipo descrito acima; para este injetor de combustível comercializado 1, calculou-se (e testou-se experimentalmente) que, com pressão de alimentação de combustível P_c igual a 800 bar, a força de autoclave F₄ (injetor de combustível 1 fechado) é igual a 48,74 N e a força de autoclave adicional F₂ (injetor de combustível 1 aberto) é igual a 48,78 N.

₃₀ O injetor de combustível 1 descrito acima exibe numerosas vantagens, sendo de implementação fácil e eficaz para seu custo e exibindo curva de quantidade de combustível injetada por tempo de direcionamento livre de etapas (ou seja, lei que liga o tempo de direcionamento à quantidade de combustível injetada), também para tempos curtos de direcionamento (ou seja, para pequenas quantidades de 3β combustível injetado). Consequentemente, o injetor de combustível 1 descrito acima pode também ser convenientemente utilizado em motor de ciclos a diesel a combustão interna por injeção direta pequeno (ou seja, alimentado com diesel ou similar).

10/10

É importante ressaltar que a única diferença entre o injetor de combustível 1 descrito acima e injetor de combustível conhecido similar (tal como do tipo descrito no Pedido de Patente η» EP 1635055 A1) é o dimensionamento específico ' dos orifícios de alimentação 21; conseqüentemente, a partir de injetor de combustível 5 conhecido similar (tal como do tipo descrito no Pedido de Patente n° EP 1635055 A1), a construção do injetor de combustível 1 é particularmente simples e eficaz para seu custo.

Claims

Reivindicações

1. Injetor de combustível (1) que compreende:

- válvula de injeção (7) equipada com agulha móvel (15) para regular o fluxo de combustível;

- acionador (6) adaptado para mover a agulha (15) entre posição fechada e posição aberta da válvula de injeção (7);

- bocal de injeção (3) que exibe uma série de orifícios de injeção (24) formados a partir de câmara de injeção (25) disposta abaixo no fluxo da válvula de injeção (7);

- corpo de sustentação (4) que possui formato tubular e exibe canal de alimentação (5);

- corpo de vedação (17) equipado com assento de válvula (16) de válvula de injeção (7) e que compreende elemento de tampa em forma de disco (18), que fecha de forma rebaixada e hermeticamente o canal de alimentação (5) e é cruzado pelo bocal de injeção (3) e elemento de orientação (19) que se eleva a partir do elemento de tampa (18), possui formato tubular e acomoda nele a agulha (15);

- canal de orientação de combustível externo (20) definido entre o canal de alimentação (5) e o elemento de orientação (19) que exibe diâmetro externo menor que o diâmetro interno do canal de alimentação (5);

- uma série de orifícios de alimentação (21) elaborados na parte inferior do elemento de orientação (19) que leva para assento de válvula (16); e

- cabeça impulsionadora (22) que possui zona de ajuste essencialmente esférica, que é integral com a agulha (15), encaixa externamente o elemento de orientação (19) e é adaptada para repousar hermeticamente contra o assento de válvula (16);

em que o injetor de combustível (1) é caracterizado pelo fato de que os orifícios de alimentação (21), o elemento de orientação (19) e o assento de válvula (16) são dimensionados de tal forma que a intensidade de uma primeira força hidráulica (F1) que somente é gerada quando a válvula de injeção (7) encontra-se fechada e pressiona a cabeça impulsionadora (22) contra o assento de válvula (16), é igual a segunda força hidráulica (F2) que somente é gerada quando a válvula de injeção (7) encontra-se aberta e age na mesma direção da primeira força hidráulica (F1);

sendo que os orifícios de alimentação (21) são dimensionados de forma a causarem,

Petição 870190055695, de 17/06/2019, pág. 7/12
2/3 quando o combustível fluir através dos próprios orifícios de alimentação (21) em direção ao bocal de injeção (3), queda localizada da pressão (AP), cuja intensidade é fornecida pela fórmula a seguir:

ΔΡ21 = Pc * Ai / A2

- ΔΡ21: queda de pressão localizada (21) em orifícios de alimentação;

- Pc: pressão de alimentação de combustível;

- A1: área total da zona de vedação da cabeça impulsionadora (22);

- A2: área total da zona de contato entre a cabeça impulsionadora (22) e o elemento de orientação (19).

2. Injetor de combustível (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os orifícios de alimentação (21) são dimensionados conforme a fórmula a seguir:

ΔΡ24 / ΔΡ21 = K * ((Ü2^a2 / D1^A2) - 1)

- ΔΡ21: queda de pressão determinada pela perda de carga localizada através dos orifícios de alimentação (21);

- ΔΡ24: queda de pressão determinada pela perda de carga localizada através dos orifícios de injeção (24);

- D1: diâmetro da zona de vedação da cabeça impulsionadora (22);

- D2: diâmetro da zona de contato entre a cabeça impulsionadora (22) e o elemento de orientação (19);

- K: constante experimental ligada às características construtivas do injetor de combustível (1).
3. Injetor de combustível (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que estão presentes dois orifícios de alimentação (21), cada qual com diâmetro de 0,270 mm, e cinco orifícios de injeção (24), cada qual com diâmetro de 0,120 mm.
4. Injetor de combustível (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a cabeça impulsionadora (22) encaixa elemento de orientação (19) sem espaço apreciável, de forma a evitar vazamento de combustível de parte superior (19a) para parte inferior (19b) do próprio elemento de orientação (19).

Petição 870190055695, de 17/06/2019, pág. 8/12

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5. Injetor de combustível (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os orifícios de alimentação (21) dos elementos de orientação (19) formam com eixo longitudinal (2) do injetor (1) ângulo de 60° a 80°.
6. Injetor de combustível (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os orifícios de alimentação (21) formam com eixo longitudinal (2) do injetor (1) ângulo de 90°.
7. Injetor de combustível (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que os orifícios de alimentação (21) são inclinados com relação a eixo longitudinal (2) do injetor (1), de forma a não convergir em direção ao próprio eixo longitudinal (2) e fornecer fluxo de turbilhão aos fluxos de combustível correspondentes.
8. Injetor de combustível (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que os orifícios de alimentação (21) convergem em direção a eixo longitudinal (2) do injetor (1).
9. Injetor de combustível (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

8, caracterizado pelo fato de que a cabeça impulsionadora (22) exibe formato essencialmente esférico.
10. Injetor de combustível (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

9, caracterizado pelo fato de que o acionador (6) compreende mola (10) que sustenta a agulha (15) na posição fechada.
11. Injetor de combustível (1), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o acionador (6) é acionador eletromagnético e compreende bobina (11), armadura magnética fixa (12) e suporte (9), que é atraído magneticamente à armadura magnética (12) contra a orientação da mola (10) e é conectado mecanicamente à agulha (15).
12. Injetor de combustível (1), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o suporte (9) compreende elemento anular (26) e elemento discóide (27), que fecha de forma rebaixada o elemento anular (26) e exibe orifício central (28) adaptado para receber parte superior da agulha (15) e uma série de orifícios periféricos (29) adaptados para permitir o fluxo de combustível em direção ao bocal de injeção (3).