BRPI0813026B1

BRPI0813026B1 - Dispositivo ultrassônico de liberação de líquido e método para operar o mesmo

Info

Publication number: BRPI0813026B1
Application number: BRPI0813026-4A
Authority: BR
Inventors: Thomas David Ehlert; Patrick Sean McNichols; Douglas M. Baker
Original assignee: Kimberly-Clark Wordwide, Inc.
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2019-04-09
Also published as: EP2181379A4; WO2009013688A3; US20080237366A1; EP2181379A2; CN101802745A; US7819335B2; WO2009013688A2; EP2181379B1; KR101479366B1; BRPI0813026A2; KR20100038106A; CN101802745B

Abstract

dispositivo ultrassônico de liberação de líquido e método para operar o mesmo é apresentado um dispositivo e um método para operar um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido, em que uma guia de ondas ultrassônica separada do recipiente é colocada pelo menos em parte dentro de uma câmara interna do recipiente, para energizar ul trassonicamente o líquido antes que o líquido seja exaurido do recipiente através do orifício de exaustão; o dispositivo de excitação é operável para ultrassonicamente excitar a guia de ondas e a operação do sistema de controle dispositivo de liberação de líquido entre um modo de excitação em que o dispositivo de excitação é operado em uma freqüência de excitação para excitar a guia de ondas ultrassônica e um modo de corte em que o dispositivo de excitação é inoperável para excitar a guia de ondas quando a guia de ondas abaixa. o sistema de controle moni tora o corte e é responsivo ao corte para ajustar a freqüência de excitação dispositivo de excitação no modo de excitação deste.

Description

DISPOSITIVO ULTRASSÔNICO DE LIBERAÇÃO DE

LÍQUIDO E MÉTODO PARA OPERAR O MESMO

Campo da Invenção

Esta invenção está relacionada geralmente a dispositivos ultrassônicos de liberação de líquido para liberar um borrifo atomizado ‘de líquido e mais particularmente com um sistema de controle para a operação de controle de tal dispositivo ultrassônico de liberação de líquido.

Estado da Técnica

Os dispositivos ultrassônicos de liberação de líquido são usados em vários campos para energizar líquidos com o propósito de atomizar os mesmos, para fornecer uma névoa fina ou um borrifo do líquido. Por exemplo, tais dispositivos são usados como nebulizadores e outros dispositivos de liberação de medicamentos, equipamentos de moldagem, umidificadores, sistemas de injeção de combustível para motores, sistemas de pintura por borrifo, sistemas de liberação de tinta, sistemas de misturadores, sistemas de homogeneização e similares. Tais dispositivos de liberação tipicamente caracterizam-se por um recipiente que tem um encaminhamento de fluxo através do qual o líquido flui em um estado pressurizado para pelo menos um e algumas vezes para diversos orifícios ou portas de exaustão do recipiente. O líquido pressurizado é forçado a sair do recipiente pelo(s) orifícios(s) de exaustão. Em algumas construções, o dispositivo pode incluir um elemento de válvula para controlar o fluxo do líquido desde o dispositivo.

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Em alguns dispositivos ultrassônicos de liberação de líquido convencionais, um elemento de excitação ultrassônica é tipicamente incorporado no dispositivo e mais particularmente, forma a parte do recipiente que define o(s) orifício(s) de exaustão. 0 elemento de excitação é vibrado ultra sonicamente quando o líquido sai pelo(s) orifício(s) de exaustão para energizar, fornecendo energia ultrassônica ao líquido que sai. A energia ultrassônica tende a atomizar o líquido de maneira que um borrifo de gotas de líquido é liberado do(s) orifício(s) de exaustão. Como exemplo, a patente US5.330,100 (Malinowski) apresenta um sistema de injeção de combustível no qual um bocal (por exemplo, parte do recipiente) do injetor de combustível é ele próprio construído para vibrar ultra sonicamente de modo que a energia ultrassônica é comunicada ao combustível quando o combustível flui para fora, através de um orifício de saída do injetor. Em tal configuração, existe um risco de que vibrando o próprio bocal, irá resultar em erosão por cavitação (por exemplo, devido à cavitação do .combustível dentro do orifício de saída) do bocal no orifício de saída.

Em outros dispositivos ultrassônicos de liberação de líquido o elemento de excitação ultrassônico pode estar colocado no encaminhamento do fluxo através de onde o líquido flui dentro do recipiente a montante do(s) orifício(s) de exaustão. Exemplos de tais dispositivos estão divulgados nas patentes relativas US5.803.106. (Cohen et al.); US5.868.153 (Cohen et al.); US6.053.424 (Gipson et al.) e US6.380,264 (Jameson et al.), a divulgação de cada uma delas está aqui incorporada por referência. Estas referências geralmente apresentam um dispositivo para aumentar a taxa do fluxo de um líquido pressurizado através de um orifício pela aplicação de energia ultrassônica ao líquido pressurizado. Em particular, o líquido pressurizado é liberado na câmara de um

3/65 recipiente tendo uma ponta estampada que inclui um orifício de saída (ou orifícios de saída) através do qual o líquido pressurizado deixa a câmara.

Uma corneta ultrassônica se estende longitudinalmente em parte dentro e em parte fora da câmara e tem um diâmetro que diminui na direção de uma ponta disposta nas proximidades do orifício de saída para amplificar a vibração ultrassônica da corneta na sua ponta. Um transdutor está anexado na extremidade externa da corneta para fazê-la vibrar ultra sonicamente. Uma desvantagem potencial de tal dispositivo é a que exposição de vários componentes a um ambiente de alta pressão comunica tensões substanciais aos componentes. Em particular, devido à parte da corneta ultrassônica estar imersa na câmara e outra parte não, existe um diferencial de pressão substancial comunicado aos diferentes segmentos da corneta, resultando em tensões adicionais na mesma. Além disso, tal equipamento não pode acomodar prontamente um elemento de válvula de operação, o qual é comum em alguns dispositivos ultrassônicos de liberação de líquido para controlar a liberação do líquido pelo dispositivo.

Ainda em outros dispositivos de liberação de líquido e em particular aqueles que incluem um elemento de válvula de operação para controlar o fluxo do líquido pelo dispositivo, são conhecidos por excitar ultra sonicamente o próprio elemento da válvula conforme o líquido sai do dispositivo. Por exemplo, a patente US6.543.700 (Jameson et al.), a divulgação da qual está aqui incorporada por referência, apresenta um injetor de combustível no qual a válvula de agulha do injetor é formada pelo menos em parte de um material magneto restritivo, susceptível a alterações de campos magnéticos em frequências ultrassônicas. Quando a válvula de agulha é posicionada para permitir que o

4/65 combustível seja exaurido do corpo da válvula (por exemplo, o recipiente), uma alteração de um campo magnético em frequências ultrassônicas é aplicada na parte magneto restritiva da válvula de agulha. Consequentemente, a válvula de agulha é excitada ultra sonicamente para comunicar energia ultrassônica ao combustível conforme ele deixa o injetor por meio dos orifícios de saída.

Um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido irá tipicamente operar mais eficientemente quando o elemento de excitação ultrassônico é excitado na sua freqüência natural. Entretanto, em alguns dispositivos de liberação de líquido, tais como injetores ultrassônicos de combustível, o elemento de excitação ultrassônico experimenta uma faixa larga de condições ambientais que podem fazer com que a freqüência natural do elemento de excitação flutue. Por exemplo, os injetores ultrassônicos de combustível experimentam alterações substanciais de temperatura entre a partida e a subseqüente operação do motor, resultando em expansão térmica e alterações das propriedades do material na corneta ultrassônica, as quais por sua vez podem alterar a freqüência natural da corneta. Além disso, as condições de carga do contato, tais como o contato de metal com metal entre a corneta e outros elementos do injetor, tais como a válvula de agulha podem também alterar a freqüência natural (por exemplo, devido à válvula de agulha ter a sua freqüência de ressonância própria, o que poderá causar alguma alteração na da corneta ultrassônica).

Conseqüentemente, existe necessidade de um sistema de controle para um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido e em particular um sistema de circuito aberto ou de controle de realimentação, que controle a freqüência de excitação do dispositivo para que ele opere na

5/65 ou próximo da freqüência natural da guia de onda ultrassônica do dispositivo de liberação.

Sumário da Invenção

Em uma realização, um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido geralmente caracterizase por um recipiente tendo uma câmara interna e pelo menos uma entrada em comunicação por fluido com a câmara interna para receber o líquido na câmara interna e pelo menos um orifício de exaustão em comunicação por fluido com a câmara interna, por onde o líquido dentro da câmara sai do recipiente, como dito pelo menos por um orifício de exaustão. Uma guia de onda ultrassônica, separada do recipiente e disposta pelo menos em parte dentro da câmara interna do recipiente para energizar ultra sonicamente o líquido dentro da câmara interna antes que o mesmo seja exaurido do recipiente através de pelo menos um orifício de exaustão. Um dispositivo de excitação é operável para ultra sonicamente excitar a guia de onda ultrassônica e um sistema de controle para controlar a operação do dispositivo de liberação de líquido entre um modo de excitação no qual o dispositivo de excitação é operado em uma freqüência de excitação ultrassônica para excitar ultra sonicamente a guia de onda ultrassônica e um modo de corte no qual o dispositivo de excitação é inoperável para excitar a guia de onda ultrassônica de maneira que a guia de onda ultrassônica é liberada para cortar. 0 sistema de controle é operável para monitorar o corte e é suscetível de cortar a guia de onda ultrassônica para ajustar a freqüência de excitação do dispositivo de excitação no modo de excitação deste.

Em outra realização, um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido geralmente caracteriza6/65 se por um recipiente tendo uma câmara interna e pelo menos um orifício de exaustão em comunicação por fluido com a câmara interna do recipiente, por onde o líquido dentro da câmara sai do recipiente, como dito pelo menos por um orifício de exaustão. Um elemento de válvula é móvel em relação ao recipiente entre uma posição fechada na qual o líquido dentro da câmara interna é inibido contra a exaustão do recipiente por meio de pelo menos um orifício de exaustão e uma posição aberta na qual o líquido é exaurível do recipiente por meio de pelo menos um orifício de exaustão. Uma guia de onda ultrassônica energiza ultra sonicamente o líquido dentro da câmara interna antes que o líquido seja exaurido do recipiente através de pelo menos um orifício de exaustão na posição aberta do elemento da válvula. Um dispositivo de excitação é operável para ultra sonicamente excitar a guia de onda ultrassônica e um sistema de controle que controla a operação do elemento da válvula para posicionar o elemento da válvula de sua posição fechada para sua posição aberta para assim exaurir o líquido do recipiente. O sistema de controle adicionalmente controla a operação do dispositivo de excitação para excitar ultra sonicamente a guia de onda ultrassônica. Na posição fechada do elemento da válvula o sistema de controle inicia a operação do dispositivo de excitação para excitar ultra sonicamente a guia de onda ultrassônica antes de controlar o elemento da válvula para movê-lo para sua posição de aberto.

Em uma realização de um método para controlar um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido, uma guia de onda ultrassônica é excitada ultra sonicamente em uma frequência de excitação. A excitação subsequentemente para de excitar a guia de onda ultrassônica para permitir que a guia da onda ultrassônica seja cortada. Uma frequência de corte da guia de onda ultrassônica é determinada conforme a guia de

7/65 onda é cortada. A freqüência de excitação é então ajustada em resposta à freqüência de corte ser diferente da freqüência de excitação da guia de onda ultrassônica.

Em outro método de operar um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido, um elemento de válvula do dispositivo é posicionado na sua posição fechada. O líquido é liberado dentro da câmara interna do recipiente e é energizado ultra sonicamente com o elemento da válvula na sua posição fechada. O elemento da válvula é reposicionado na direção de sua posição aberta para permitir que o líquido seja exaurido do recipiente por meio de pelo menos um orifício de exaustão, em que o passo de energizar ultra sonicamente o líquido dentro da câmara interna do recipiente com o elemento da válvula na sua posição fechada é iniciado antes de reposicionar o elemento da válvula na direção de sua posição aberta.

Breve Descrição das Figuras

A figura 1 é uma seção longitudinal de uma realização de um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido da presente invenção ilustrada na forma de um injetor de combustível para liberar combustível para um motor de combustão interna.

A Figura 2 é uma seção longitudinal do injetor de combustível da Figura 1 tomada em uma posição angular diferente daquela da qual a seção da figura 1 é tomada.

A Figura 3 é uma vista expandida da primeira parte da seção transversal da Figura 1.

8/65

			A Figura 4	é	uma vista	expandida	da segunda
parte	da	seção	transversal	da	Figura 1.
			A Figura 5	é	uma vista	expandida da terceira
parte	da	seção	transversal	da	Figura 2.
			A Figura 6	é	uma vista	i expandida	da quarta
parte	da	seção	transversal	da	Figura 1.

A Figura 6a é uma vista expandida da parte central da seção transversal da Figura 1.

A Figura 7 é uma vista expandida da quinta parte da seção transversal da Figura 1.

A figura 8 é uma vista fragmentada e ampliada da seção transversal da Figura 1.

A Figura 9 é uma vista em perspectiva do conjunto da guia de onda e de outros componentes internos do injetor de combustível da Figura 1.

A Figura 10 é uma seção transversal fragmentada de uma parte do recipiente do injetor de combustível da Figura 1, com os componentes internos do injetor de combustível omitidos para mostrar a construção do recipiente.

A Figura 11 é uma seção longitudinal de um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido de acordo com uma segunda realização da presente invenção.

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A Figura 12 é uma seção longitudinal de um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido de acordo com uma terceira realização da presente invenção.

A Figura 13 é uma vista similar à da Figura 2 e esquematicamente ilustra uma realização de um sistema de controle para controlar a operação de um de combustível da Figura 2.

A Figura 14 é um diagrama esquemático de fluxo do sistema de controle da Figura 13.

A Figura 15 é uma vista similar à Figura 2 esquematicamente ilustrando uma realização alternativa de um sistema de controle para controlar a operação de um injetor de combustível da Figura 2.

Caracteres de referência correspondentes indicam partes correspondentes em todas as figuras.

Descrição Detalhada

Com referência agora às figuras e em particular à

Figura 1, um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido de acordo com uma realização da presente invenção é ilustrado na forma de um injetor ultrassônico de combustível para uso com um motor de combustão interna (não mostrado) e é designado como 21. Deve-se entender, entretanto, injetor de que os conceitos combustível 21 aqui sao dispositivos ultrassônicos de incluindo, sem limitações, apresentados aplicáveis liberação nebulizadores para outros de líquido, e outros dispositivos medicamentos, equipamentos de moldagem, umidificadores, sistemas de pintura por borrifos,

10/65 sistemas de liberação de tintas, sistemas de mistura, sistemas de homogeneização e similares.

O termo líquido conforme usado aqui, referese a uma forma amorfa (não cristalina) de matéria intermediária entre gases e sólidos, na qual as moléculas estão muito mais altamente concentradas que nos gases, mas muito menos concentradas que nos sólidos. O líquido pode caracterizar-se por um componente simples ou pode incluir componentes múltiplos. Por exemplo, a característica dos líquidos é sua habilidade para fluir como resultado de uma força aplicada. Os líquidos que fluem imediatamente sob a aplicação de força aplicada e para os quais a taxa de fluxo é diretamente proporcional a força aplicada são geralmente chamados de líquidos Newtonianos. Outros líquidos apropriados têm resposta de fluxo anormal quando uma força é aplicada e exibem propriedades de fluxo não Newtonianas.

Como exemplos, o dispositivo ultrassônico de liberação de líquido da presente invenção pode ser usado para liberar líquidos tais como, sem limitação, betumes derretidos, tintas viscosas, adesivos derretidos quentes, materiais termoplásticos que amolecem para uma forma fluida quando expostos ao calor e retornam para uma forma endurecida ou relativamente fixa sob resfriamento (por exemplo, borracha crua, cera, poliolefinas e similares), xaropes, óleos pesados, tintas, combustíveis, medicação líquida, emulsões, lama, suspensões e combinações destas.

O injetor de combustível 21 ilustrado na Figura 1 pode ser usado com veículos terrestres, aéreos e marítimos, geradores de energia elétrica e outros dispositivos que empregam um motor operado com combustível. Em particular, o injetor de combustível 21 é apropriado para

11/65 uso com motores que usam diesel como combustível. Entretanto, é compreendido que o injetor de combustível é útil com motores que usam outros tipos de combustível. Conseqüentemente, o termo combustível como usado aqui é pretendido para significar qualquer combustível carburante usado na operação de um motor e não é limitado para o diesel combustível.

O injetor de combustível 21 incluiu um recipiente indicado geralmente em 23, para receber o combustível pressurizado de uma fonte (não mostrada) de combustível e liberar um borrifo atomizado de gotas de combustível para o motor, tal como para uma câmara de combustão do motor. Na realização ilustrada, o recipiente 23 caracteriza-se por um corpo principal alongado 25, um bocal 27 (algumas vezes também designado como um corpo de válvula) e um elemento de retenção 29 (por exemplo, uma porca) mantendo o corpo principal, o bocal e a porca em conjunto um com o outro. Em particular, uma extremidade inferior 31 do corpo principal 25 assenta contra uma extremidade superior 33 do bocal 27. 0 elemento de retenção 29 apropriadamente fixa (por exemplo, fixa por rosca) na superfície externa do corpo principal 25 para pressionar as extremidades pares 31 e 33 do corpo principal e do bocal 27 juntas.

Os termos superior e inferior são aqui usados de acordo com a orientação vertical do injetor de combustível 21, ilustrada nos várias figuras e não são designados para descrever a orientação necessária do injetor de combustível no uso. Isto é, é compreendido que o injetor de combustível 21 pode ser orientado de outra maneira que não na orientação vertical ilustrada nas figuras e permanecer dentro do escopo desta invenção. Os termos axial e longitudinal referem-se direcionalmente neste, a direção do

12/65 comprimento do injetor de combustível (por exemplo, a direção vertical nas realizações ilustradas). Os termos transversal, lateral e radial referem-se neste a direção normal a direção (por exemplo, longitudinal) axial. Os termos internos e externos são transversal a termo interno interior do referindo-se inj etor.

também usados com referência a uma direção direção axial do injetor de combustível, com o referindo-se a uma direção injetor de combustível e o a uma direção voltada para corpo principal 25 tem um que se estende longitudinalmente ao longo

A dimensão transversal ou seção do furo diâmetro do furo circular ilustrado na longo de propósitos referência voltada para o termo externo o exterior do furo radial 35 de seu comprimento.

(por exemplo, o

Figura 1) varia ao segmentos longitudinais discretos do furo para que se tornarão aparentes. Em particular, com a Figura 3, em uma extremidade superior 37 do é escalonada para formar um assento 39 para assentar uma válvula solenóide convencional (não mostrada) no corpo principal com uma parte da válvula solenóide se estendendo para baixo dentro do furo central do corpo principal. O injetor de combustível 21 e a válvula solenóide são mantidos juntos em conjunto por um conector apropriado (não mostrado). A construção e a operação de válvulas solenóides apropriadas são conhecidas por aqueles habilitados na área e não são, portanto, descritas neste, exceto na extensão necessária. Exemplos de válvulas solenóides apropriadas estão divulgados na patente US6.688.579 intitulada Solenoid Valve for Controlling a Fuel Injector of an Internai Combustion Engine, patente US6.827.332 intitulada Solenoid Valve e na patente US6.874.706 intitulada Solenoid Valve Comprising a

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Plug-In/Rotative Connection. Outras válvulas solenóides apropriadas podem também ser usadas.

A dimensão da seção transversal do furo central 35 é escalonada avançando para dentro, conforme ela se estende abaixo do assento da válvula solenóide para definir um batente 45, o qual assenta um suporte de pino 47 que se estende longitudinalmente (e coaxialmente na realização ilustrada) dentro do furo central. Como ilustrado na Figura 4, o furo 35 do corpo principal 25 se estreita mais adiante na seção transversal conforme ele se estende longitudinalmente abaixo do segmento do furo no qual o

suporte do uma câmara	pino 47 se estende e define pelo menos de baixa pressão 49 do injetor 21.	em parte
		Longi tudinalmente,	abaixo da câmara	de	baixa
pressão	49	, o furo central 35	do corpo principal	25 se

estreita ainda mais para definir um segmento de canal de guia 51 (e vedação de alta pressão) (Figuras 4 e 5) do furo para pelo menos em parte localizar apropriadamente uma válvula de agulha 53 (em termos gerais, um elemento da válvula) do injetor 21 dentro do furo como descrito depois neste. Com referência a Figura 8, a dimensão do corte transversal do furo 35 então aumenta conforme o furo se estende longitudinalmente abaixo do segmento do canal de guia 51 para a extremidade inferior aberta 31 do corpo principal 25, para em parte (por exemplo, em conjunto com o bocal 27 como será descrito) definir uma câmara de alta pressão 55 (em termos gerais, uma câmara de combustível interna e ainda mais amplamente uma câmara de líquido interna) do recipiente do injetor 23.

Uma entrada de combustível 57 (Figuras 1 e 4) é formada na lateral do corpo principal 25 intermediária as

14/65 extremidades superior e inferior 37 e 31 deste e comunicando com os canais de distribuição superior e inferior divergentes 59 e 61, se estendendo dentro do corpo principal. Em particular, o canal de distribuição superior 59 se estende desde a entrada do combustível 57 para cima dentro do corpo principal 25 e se abre no furo 35, geralmente adjacente ao suporte do pino 47 fixado dentro do furo e mais particularmente logo abaixo do batente 45, no qual o suporte do pino está assentado. O canal de distribuição inferior 61 se estende da entrada de combustível 57 para baixo, dentro do corpo principal 25 e se abre no furo central 35 geralmente na câmara de pressão alta 55. Um tubo de liberação 63 se estende para dentro, através do corpo principal 25 na entrada de combustível 57 e é mantido em conjunto com o corpo principal por uma bucha apropriada 65 e pela conexão com rosca 67. É compreendido que a entrada de combustível 57 pode estar localizada em outro local que não o ilustrado nas Figuras 1 e 4, sem sair do escopo da invenção. Também é compreendido que o combustível pode ser liberado apenas para a câmara de alta pressão 55 do recipiente 23 e permanecer dentro do escopo desta invenção.

O corpo principal 25 tem também uma saída 69 (Figuras 1 e 4) formada em sua lateral, através da qual o combustível de baixa pressão é exaurido do injetor 21 para liberação para um sistema de retorno de combustível apropriado (não mostrado). Um primeiro canal de retorno 71 é formado no corpo principal 25 e fornece a comunicação do a saída e a câmara de baixa pressão 49 fluido entre

corpo principal.

do segundo

retorno

fornecer

corpo principal

principal.

corpo superior

compreendido, entretanto, que um ou ambos os canais de retorno 71 e 73

15/65 podem ser omitidos do injetor de combustível 21, sem sair do escopo desta invenção.

Com referência particular agora às Figuras 68, o bocal ilustrado 27 é geralmente alongado e está alinhado coaxialmente com o corpo principal 25 do recipiente do injetor de combustível 23. Em particular, o bocal 27 tem um furo axial 75 alinhado coaxialmente com o furo axial 35 do corpo principal 25, particularmente na extremidade inferior 31 do corpo principal, de maneira que o corpo principal e o bocal em conjunto definem a câmara de alta pressão 55 do recipiente do injetor de combustível 23. A dimensão da seção transversal do furo do bocal 75 é escalonada na direção do exterior, na extremidade superior 33 do bocal 27 para definir um batente 77 para assentar um elemento de montagem 79 no recipiente do injetor de combustível 23. A extremidade inferior (também referida como uma ponta 81) do bocal 27 é geralmente cônica.

Intermediando sua ponta 81 e a extremidade superior 33, a dimensão da seção transversal (por exemplo, o diâmetro na realização ilustrada) do furo do bocal 75 é geralmente uniforme ao longo do comprimento do bocal conforme ilustrado na Figura 8. Um ou mais orifícios de exaustão 83 (dois são visíveis na seção transversal da Figura 7, enquanto orifícios adicionais são visíveis na seção transversal da Figura 10) são formados no bocal 27, de maneira que a ponta 81 do bocal na realização ilustrada, através do qual o combustível de alta pressão é exaurido do recipiente 23 para liberação para o motor. Como um exemplo, em uma realização apropriada, o bocal 27 pode ter oito orifícios de exaustão 83, com cada orifício de exaustão tendo um diâmetro de cerca de 0,006 polegadas (0,15mm). É compreendido, entretanto, que o número de orifícios de exaustão e o diâmetro destes podem

16/65 variar sem sair do escopo desta invenção. O canal de distribuição inferior 61 e a câmara de alta pressão 55 juntos, de maneira geral definem aqui um encaminhamento de fluxo dentro do recipiente 23 ao longo do qual o combustível de alta pressão flui da entrada do combustível 57 para os orifícios de exaustão 83 do bocal 27.

Referindo-se agora às Figuras 1 e 3, o suporte do pino 47 caracteriza-se por um corpo tubular alongado 85 e um cabeçote 87 formado integralmente com a extremidade superior do corpo tubular e dimensionado na seção transversal maior que o corpo tubular, para localizar o suporte do pino no batente 45 do corpo principal 25, dentro do furo central 35 deste. Na realização ilustrada, o suporte do pino 47 está alinhado coaxialmente com o furo axial 35 do corpo principal 25, com o corpo tubular 85 do suporte do pino sendo dimensionado para geralmente vedar o engate com o corpo principal dentro do furo axial do corpo principal. O corpo tubular 85 do suporte do pino 47 define um canal interno estendido longitudinalmente 91 do suporte do pino para receber por deslizamento um pino alongado 93 no suporte do pino.

cabeçote 87 do suporte do pino 47 tem um recesso geralmente côncavo ou com forma de disco 95 formado no centro na sua superfície superior e um furo 97 que se estende longitudinalmente do centro deste recesso para o canal interno 91 do suporte do pino. Como ilustrado na Figura 3, uma folga anular 99 é formada entre a parede lateral do suporte do pino 47 e a superfície interna do corpo principal 25 na parte superior do furo 35 do corpo principal. Um canal de alimentação 101 se estende transversalmente através da parede lateral do corpo tubular 85 do suporte do pino 47 ao canal interno 91 geralmente na extremidade superior do canal,

17/65 com o canal de alimentação 101 sendo aberto na sua extremidade externa transversal para a folga anular 99. O canal de alimentação 101 está em comunicação por fluido com o canal de distribuição superior 59 no corpo principal 25 por meio da folga anular 99 para receber combustível de alta pressão no canal de alimentação, o canal interno do corpo tubular 85 acima do pino 93 e do furo 97 se estendendo longitudinalmente dentro do cabeçote 87 do suporte do pino 47 .

O pino 93 é alongado e apropriadamente se estende coaxialmente dentro do canal do suporte do pino 91 e do furo axial 35 do corpo principal 25. Um segmento superior do pino 93 é recebido por deslizamento dentro do canal interno 91 do suporte do pino 47 em relacionamento espaçado próximo com ele enquanto o restante do pino se estende longitudinalmente para fora do suporte do pino para baixo na câmara de baixa pressão 49 do furo 35 do corpo principal 25. Como ilustrado na Figura 3, uma extremidade superior 103 do pino 93 (por exemplo, na parte superior do canal interno 101 do suporte do pino 47) é cônica para permitir que o combustível de alta pressão seja recebido dentro do canal interno do suporte do pino, acima da extremidade superior do pino.

Também disposta dentro da câmara de baixa pressão 49 do furo do corpo principal 35 está uma bucha tubular 107 (Figura 4) que envolve o pino 93 logo abaixo do suporte do pino 47 (por exemplo, limitando contra a parte inferior do suporte do pino) e define um assento de mola, um martelo 109 limitando contra a extremidade inferior do pino em relação coaxial com o pino e tendo uma extremidade superior que define um assento de mola oposto e uma mola

18/65 espiral 111 retida entre o martelo e a bucha de mola com o pino passando longitudinalmente através da mola.

A agulha da válvula 53 (de maneira geral, o elemento da válvula) é alongada e se estende coaxialmente dentro do furo 35 do corpo principal 25 de uma extremidade superior 113 (Figura 2) da válvula de agulha, em proximidade com a parte inferior do martelo 109, para baixo através do segmento do canal de guia 51 (Figura 8) do furo do corpo principal e mais para baixo através da câmara de alta pressão 55 para uma extremidade terminal 115 da válvula de agulha disposta muito próxima da ponta 81 do bocal 27 dentro da câmara de alta pressão. Como ilustrado melhor nas Figuras 4 e 8, a válvula de agulha 53 é dimensionada na seção transversal para relacionamento espaçado próximo com o corpo principal 25 no segmento do canal de guia 51 do furo axial 35 para manter alinhamento apropriado da válvula de agulha com relação ao bocal 27.

Referindo-se particularmente à Figura 7, a extremidade terminal 115 da válvula de agulha ilustrada 53 é geralmente cônica de acordo com a forma cônica da ponta 81 do bocal 27 e define uma superfície de fechamento 117 adaptada para geralmente vedar contra a superfície interna da ponta do bocal em uma posição fechada (não mostrada) da válvula de agulha. Em particular, na posição fechada da válvula de agulha 53, a superfície de fechamento 117 da válvula de agulha veda contra a superfície interna da ponta do bocal 81 sobre os orifícios de exaustão 83 para vedar o bocal (e mais amplamente o recipiente do injetor de combustível 23) contra o combustível sendo exaurido do bocal através dos orifícios de exaustão. Em uma posição aberta da válvula de agulha (ilustrada na Figura 7) , a superfície de fechamento 117 da válvula de agulha 53 está espaçada da superfície interna da

19/65 ponta do bocal 81 para permitir que o combustível na câmara de alta pressão 55 flua entre válvula de agulha 53 e a ponta do bocal 81 para os orifícios de exaustão 83 para a exaustão do injetor de combustível 21.

Em geral, o espaçamento entre a superfície de fechamento 117 da extremidade terminal da válvula de agulha 115 e a superfície oposta da ponta do bocal 81 na posição aberta da válvula de agulha está apropriadamente na faixa de cerca de 0,002 polegadas (0,051 mm) a cerca de 0,025 polegadas (0,64 mm). É compreendido, entretanto, que o espaçamento pode ser maior, ou menor que a faixa especificada acima, sem sair do escopo desta invenção.

É considerado que o bocal 27 e mais particularmente a ponta 81, podem ser alternativamente configurados de tal maneira que os orifícios de exaustão 83 estejam dispostos de outra maneira que não na superfície interna do bocal que assenta a superfície de fechamento 117 da válvula de agulha 53 na posição fechada da válvula de agulha. Por exemplo, os orifícios de exaustão 83 podem estar dispostos à jusante (na direção na qual o fluido flui na direção dos orifícios de exaustão) da superfície do bocal que assenta à superfície de fechamento 117 da agulha da válvula 53 e permanecer dentro do escopo desta invenção. Um exemplo apropriado de tal válvula de agulha, ponta de bocal e arranjo do orifício de exaustão está descrito na patente US6.543.700, a apresentação da qual está aqui incorporada por referência, para até o ponto em que ela é consistente com esta.

Será compreendido que o pino 93, o martelo 109 e a válvula de agulha 53 são assim conjuntamente móveis longitudinalmente em um eixo comum dentro do recipiente do injetor de combustível 23 entre a posição fechada e a posição

20/65 aberta da válvula de agulha. A mola 111 disposta entre a bucha 107 e o martelo 109 apropriadamente influencia o martelo e assim a válvula de agulha 53, na direção da posição fechada da válvula de agulha. É compreendido que outras configurações de válvulas apropriadas são possíveis para controlar o fluxo de combustível do injetor para liberação ao motor sem sair do escopo desta invenção. Por exemplo, o bocal 27 (de maneira geral, o recipiente 23) pode ter uma abertura através da qual a válvula de agulha 53 se estende para fora do bocal e através da qual o combustível deixa o bocal para a liberação para o motor. Em tal realização a extremidade terminal 115 da válvula de agulha 53 deve vedar contra o exterior do bocal 27 desta na posição fechada da válvula de agulha. Também é compreendido que a operação da válvula de agulha 53 pode ser controlada de outra maneira que não por uma válvula solenóide e permanecer dentro do escopo desta invenção. É compreendido adicionalmente, que a válvula de agulha 53 ou outro arranjo de válvulas podem ser omitidos em conjunto do injetor de combustível 21 sem sair do escopo desta invenção.

Com referência particular agora as Figuras 8 e 9, uma guia de onda ultrassônica 121 é formada separada da válvula de agulha 53 e o recipiente do injetor de combustível 23 e se estendendo longitudinalmente dentro da câmara de alta pressão 55 do recipiente para uma extremidade terminal 123 da guia da onda disposta logo em cima da ponta 81 do bocal 27 para energizar ultra sonicamente o combustível na câmara de combustível, justamente antes da saída do combustível do injetor 21 por meio dos orifícios de exaustão 83 formados no bocal. A guia de onda ilustrada 121 é apropriadamente alongada e tubular, tendo uma parede lateral 125 que define uma passagem interna 127, que se estende ao longo do seu comprimento entre as extremidades inferiores e superiores,

21/65 opostas longitudinalmente (a extremidade superior sendo indicada em 129) da guia da onda. A extremidade inferior da guia da onda 121 define a extremidade terminal 123 da guia da onda. A guia de onda ilustrada 121 tem geralmente uma seção transversal anular (por exemplo, circular). Entretanto, é compreendido que a guia de onda 121 pode ser formada na sua seção transversal por outra forma que não a anular, sem sair do escopo desta invenção. É também considerado que a guia de onda 121 pode ser tubular ao longo de menos que seu comprimento total e pode mesmo ser geralmente sólida ao longo de seu comprimento. Em outras realizações é considerado que válvula de agulha pode ser geralmente tubular e a guia de onda disposta pelo menos em parte dentro do interior da válvula de agulha.

Em geral, a guia de onda pode ser construída de metal tendo propriedades mecânicas e acústicas apropriadas. Exemplos de metais apropriados para a construção da guia de onda incluem, sem limitação, alumínio, monel, titânio e algumas ligas de aço. É também considerado que toda ou partes da guia de onda podem ser revestidas com outro metal. A guia de onda ultrassônica 121 é fixada dentro do recipiente do injetor de combustível 23 e mais apropriadamente na câmara de alta pressão 55 conforme a realização ilustrada, pelo elemento de montagem 79. O elemento de montagem 79, localizado longitudinalmente entre as extremidades 123 e 129 da guia de onda 121, geralmente define um segmento superior 131 da guia de onda que se estende longitudinalmente para cima (na realização ilustrada) do elemento de montagem 79 para a extremidade superior 129 da guia de onda e um segmento inferior 133 que se estende longitudinalmente para baixo desde o elemento de montagem para a extremidade terminal 123 da guia de onda.

22/65

Enquanto na realização ilustrada, a guia de onda 121 (por exemplo, ambos os segmentos o superior e o inferior desta) está disposta inteiramente dentro da câmara de alta pressão 55 do recipiente, está considerado que apenas uma parte da guia de onda pode estar disposta dentro da câmara de alta pressão, sem sair do escopo desta invenção. Por exemplo, apenas o segmento inferior 133 da guia de onda 121, incluindo a extremidade terminal 123 desta, pode estar disposto dentro da câmara de alta pressão 55, enquanto o segmento superior 131 da guia de onda está disposto na parte externa da câmara de alta pressão e pode ou não estar sujeito à alta pressão do combustível dentro do recipiente do injetor 23 .

A dimensão interna da seção transversal (por exemplo, diâmetro interno na realização ilustrada) da guia de onda 121 (por exemplo, a dimensão da seção transversal da passagem interior 127 desta) é geralmente uniforme ao longo do comprimento da guia de onda e é apropriadamente dimensionada para acomodar a válvula de agulha 53, que se estende coaxialmente dentro da passagem interior da guia de onda ao longo do comprimento total da guia da onda (e acima da guia da onda em limite com o martelo 109 na realização ilustrada). É compreendido, entretanto, que a válvula de agulha 53 pode se estender apenas ao longo de uma parte da passagem interior 127 da guia de onda 121 sem sair do escopo desta invenção. É também compreendido que, a dimensão da seção transversal da guia de onda 121 pode ser outra que não uniforme ao longo do comprimento da guia da onda. Na realização ilustrada, a extremidade terminal 115 da válvula de agulha 53 e mais apropriadamente a superfície de fechamento 117 da válvula de agulha está disposta longitudinalmente para fora da extremidade terminal 123 da guia da onda 121 em ambas as posições, a fechada e a aberta

23/65 da válvula de agulha. É compreendido, entretanto, que a superfície de fechamento 117 da extremidade terminal 115 da válvula de agulha 53 necessita apenas se estender para fora da extremidade terminal 123 da guia da onda 121 na posição fechada da válvula de agulha e pode estar disposta total ou parcialmente dentro do interior da passagem 127 da guia de onda na posição aberta da válvula de agulha.

Como melhor ilustrado na Figura 7, a dimensão da seção transversal (por exemplo, o diâmetro na realização ilustrada) da parte da válvula de agulha 53 que se estende dentro do interior da passagem 127 da guia de onda 121 é dimensionada levemente menor que a dimensão da seção transversal da passagem interior da guia da onda para definir em parte o encaminhamento do fluxo para o combustível de alta pressão dentro do recipiente e mais apropriadamente definir uma parte do encaminhamento do fluxo que se estende entre a superfície interna da parede lateral da guia da onda 125 e da válvula de agulha, ao longo do comprimento da válvula de agulha. Por exemplo, em uma realização, a válvula de agulha 53 está espaçada transversalmente (por exemplo, radialmente espaçada na realização ilustrada) da superfície interna da parede lateral da guia de onda 125 dentro da passagem interior 127 da guia de onda na faixa de cerca de 0,0005 polegadas (0,013 mm) a cerca de 0,0025 polegadas (0,064 mm).

Ao longo de um par de segmentos espaçados longitudinalmente (por exemplo, um segmento 137 na Figura 7) sendo adjacente à extremidade terminal 123 da guia da onda 121 e o outro segmento 139 (Figura 6^a) sendo adjacente e pouco acima do elemento de montagem 79) da válvula de agulha 53 dentro da passagem 127, a dimensão da seção transversal da válvula de agulha está aumentada de maneira que a válvula de agulha está espaçada mais próxima ou mesmo em contato

24/65 deslizante em relação com a guia da onda dentro da passagem para facilitar o alinhamento apropriado desta e para inibir o movimento transversal da válvula de agulha dentro da passagem. A superfície externa da válvula de agulha 53 nestes segmentos tem um ou mais planos (não mostrados) formados nestes para em parte definir a parte do encaminhamento do fluxo qu-θ θθ estende dentro da passagem interior 127 da guia da onda 121. Alternativamente, a superfície externa da válvula de agulha 53 pode ser longitudinalmente estriada nestes segmentos para permitir que o combustível flua dentro da passagem interior 127 da guia da onda 121, além destes segmentos.

Com referência particular a Figura 7, a superfície externa da parede lateral da guia da onda 125 é espaçada transversalmente no corpo principal 25 e do bocal 27 para adicionalmente definir o encaminhamento do fluxo ao longo do qual o combustível de alta pressão flui da entrada de combustível 57 para os orifícios de exaustão 83 e mais apropriadamente formar uma parte do encaminhamento do fluxo externo ou para fora da guia da onda 121. Em geral, a dimensão da seção transversal externa (por exemplo, diâmetro externo na realização ilustrada) da parede lateral da guia da onda 125 é uniforme ao longo de um comprimento desta, intermediando uma parte alargada 195 da guia de onda disposta longitudinalmente na e/ou adjacente à extremidade terminal 123 da guia da onda 121 e outra parte alargada 153 disposta longitudinalmente, adjacente à extremidade superior 129 da guia de onda. Como um exemplo, o espaçamento transversal (por exemplo, radial na realização ilustrada) entre a parede lateral da guia de onda 12 5 e à montante do bocal 27 (por exemplo, relativo à direção na qual o combustível flui da extremidade superior 33 do bocal para os orifícios de exaustão 83) da extremidade terminal 123 da guia de onda está apropriadamente na faixa de cerca de 0,001

25/65 polegadas (0,025 min) para cerca de 0,021 polegadas (0,533 mm).

Entretanto, o espaçamento pode ser maior ou menor que este, sem sair do escopo desta invenção.

A dimensão da seção transversal externa da parte 195 do segmento inferior 133 da guia da onda 121 aumenta apropriadamente e mais apropriadamente afunila ou sobressai transversalmente para fora adjacente à ou mais apropriadamente na extremidade terminal 123 da guia da onda. Por exemplo, a dimensão da seção transversal desta parte alargada 195 do segmento inferior 133 da guia da onda 121 é dimensionada para espaçar aproximadamente ou mesmo deslizar com contato com relação ao bocal 27 dentro do furo central 75 deste, para manter alinhamento axial apropriado da guia de onda (e em consequência a válvula de agulha 53) dentro da câmara de alta pressão 55.

Como resultado, a parte do encaminhamento do fluxo entre a guia de onda 121 e o bocal 27 é geralmente mais estreita nas proximidades de ou na extremidade terminal 123 da guia de onda com relação ao encaminhamento do fluxo imediatamente a montante da extremidade terminal da guia de onda, para geralmente restringir o fluxo de combustível depois da extremidade terminal da guia de onda para orifícios de exaustão 83. A parte alargada 195 do segmento inferior 133 da guia de onda 121 também fornece área de superfície excitada ultra sonicamente aumentada na qual o fluxo de combustível vai além da extremidade terminal 123 da guia de onda está exposta. Um ou mais planos 197 (Figura 9) são formados na superfície externa da parte alargada 195 do segmento inferior 133 para facilitar o fluxo de combustível ao longo do encaminhamento do fluxo depois da extremidade terminal 123 da guia de onda 121 para fluir para os orifícios 83 do bocal 27. É compreendido que a parte alargada 195 da

26/65 parede lateral da guia da onda 115 pode ser escalonada para fora ao invés de cônica ou protuberante. É também considerado que as superfícies superiores e inferiores da parte alargada 195 podem ter um contorno ao invés de serem retas e permanecer dentro do escopo desta invenção.

Em um exemplo, a parte alargada 195 do segmento inferior da guia de onda 133, por exemplo, na e/ou adjacente à extremidade terminal 123 da guia de onda, tem uma dimensão máxima de seção transversal externa (por exemplo, diâmetro externo na realização ilustrada) de cerca de 0,2105 polegadas (5.35 mm), enquanto a dimensão da seção transversal máxima externa da guia de onda imediatamente à montante desta parte alargada pode estar na faixa de cerca de 0,16 polegadas (4,06 mm) para ligeiramente menos de cerca de 0,2105 polegadas (5,35 mm).

O espaçamento transversal entre a extremidade terminal 123 da guia de onda 121 e do bocal 27 define uma área aberta através da qual o combustível flui ao longo do encaminhamento do fluxo além a extremidade terminal da guia de onda. Um único ou mais orifícios de exaustão 83 definem uma área aberta através da qual o combustível sai do recipiente 23. Por exemplo, onde um orifício de exaustão é colocado, a área aberta através da qual o combustível sai do recipiente 23 é definida como a área da seção transversal do orifício de exaustão (por exemplo, onde o combustível entra no orifício de exaustão) , onde múltiplos orifícios de exaustão 83 estão presentes, a área aberta através da qual o combustível deixa o recipiente é definida como a soma das áreas da seção transversal de cada orifício de exaustão. Em uma realização, uma relação da área aberta na extremidade terminal 123 da guia de onda 121 e do bocal 27 para a área aberta através da qual o combustível deixa o recipiente 23

27/65 (por exemplo, nos orifícios de exaustão 83) está apropriadamente na faixa de cerca de 4:1 cerca de 20:1.

Deve-se entender que em outras realizações apropriadas o segmento inferior 133 da guia da onda 121 pode ter uma dimensão de seção transversal externa geralmente uniforme ao longo de seu comprimento total (por exemplo, de maneira que nenhuma parte alongada 195 seja formada), ou pode diminuir na dimensão da seção transversal externa (por exemplo, substancialmente estreita na direção de sua extremidade terminal 123), sem sair do escopo desta invenção.

Referindo-se novamente as Figuras 8 e 9, um dispositivo de excitação adaptado para energizar a guia de onda 121 para mecanicamente vibrar ultra sonicamente está apropriadamente disposto inteiramente dentro da câmara de alta pressão 55 em conjunto com a guia de onda e é geralmente indicado em 145. Em uma realização, o dispositivo de excitação 145 é apropriadamente susceptível à corrente elétrica de alta frequência (por exemplo, frequência ultrassônica) para vibrar a guia de onda ultra sonicamente. Como um exemplo, o dispositivo de excitação 145 pode apropriadamente receber corrente elétrica de alta freqüência de um sistema de geração apropriado (não mostrado) que é operável para liberar corrente alternada de alta freqüência para o dispositivo de excitação. O termo ultrassônico como aqui usado é tomado para significar ter uma freqüência na faixa de cerca de 15 kHz a cerca de 100 kHz. Como um exemplo, em uma realização o sistema de geração pode apropriadamente liberar corrente alternada para o dispositivo de excitação em uma freqüência ultrassônica na faixa de cerca de 15 kHz a cerca de 100 kHz, mais apropriadamente na faixa de cerca de 15 kHz a cerca de 60 kHz e ainda mais apropriadamente na faixa de 20 kHz a cerca de 40 kHz. Tais sistemas de geração

28/65 são bem conhecidos dos experientes na área e não necessitam serem aqui descritos com mais detalhes.

Na realização ilustrada, o dispositivo de excitação 145 inclui um dispositivo piezelétrico e mais apropriadamente, diversos anéis piezelétricos empilhados 147 (por exemplo, pelo menos dois e na realização ilustrada quatro) em volta do segmento superior 131 da guia de onda 121 e assentado em um batente 149 formado por um elemento de montagem 79. Um colar anular 151 envolve o segmento superior 131 da guia de onda 121 acima dos anéis piezelétricos 147 e é suportado em baixo contra o anel mais alto. Apropriadamente, o colar 151 é construído de material de alta densidade. Por exemplo, um material apropriado do qual o colar 151 pode ser construído é o tungstênio. É compreendido, entretanto que o colar 151 pode ser construído de outros materiais apropriados e permanecer dentro do escopo desta invenção. A parte alargada 153 adjacente a extremidade superior 129 da guia de onda 121 tem uma dimensão de seção transversal externa aumentada (por exemplo, um diâmetro externo aumentado na realização ilustrada) e tem rosca ao longo deste segmento. O colar 151 é internamente roscado para fixar com rosca o colar na guia de onda 121. 0 colar 151 é apropriadamente apertado para baixo, contra a pilha de anéis piezelétricos 147, para comprimir os anéis entre o colar e o batente 149 do elemento de montagem 7 9.

A guia de onda 121 e o dispositivo de excitação 145 da realização ilustrada, em conjunto, de maneira geral definem uma montagem de guia de onda, indicada geralmente em 150, para energizar ultra sonicamente o combustível na câmara de alta pressão 55. Consequentemente, o conjunto da guia da onda 150 está disposto inteiramente dentro da câmara de combustível de alta pressão 55 do injetor

29/65 de combustível 21 e está assim exposto uniformemente geralmente ao ambiente de alta pressão dentro do injetor de combustível. Como um exemplo, o conjunto de guia da onda ilustrada é construído particularmente para agir como ambos, uma corneta ultrassônica e um transdutor para vibrar ultra sonicamente a corneta ultrassônica. Em particular, o segmento inferior 133 da guia de onda 121 como ilustrado na Figura 8 geralmente age como uma corneta ultrassônica enquanto o segmento superior 131 da guia de onda e mais apropriadamente a parte do segmento superior que se estende geralmente do elemento de montagem 79 para o local no qual o colar 151 é fixado no segmento superior da guia de onda em conjunto com o dispositivo de excitação (por exemplo, os anéis piezelétricos) agem como se fossem um transdutor.

Ao liberar corrente elétrica (por exemplo, corrente alternada liberada em uma freqüência ultrassônica) para os anéis piezelétricos 147 da realização ilustrada, os anéis piezelétricos expandem e contraem (particularmente na direção longitudinal do injetor de combustível 21) na freqüência ultrassônica na qual a corrente é liberada para os anéis. Devido aos anéis estarem comprimidos entre o colar 151 (o qual é fixado no segmento superior 131 da guia de onda 21) e o elemento de montagem 79, a expansão e a contração dos anéis fazem o segmento superior da guia da onda se alongar e contrair ultra sonicamente (por exemplo, geralmente na freqüência em que os anéis piezelétricos expandem e contraem), tal como da maneira de um transdutor. O alongamento e a contração do segmento superior 131 da guia de onda 121 desta maneira excitam a freqüência de ressonância da guia de onda e em particular ao longo do segmento inferior 133 da guia de onda, resultando em vibração ultrassônica da guia de onda ao longo do segmento inferior, por exemplo, do mesmo modo que uma corneta ultrassônica.

30/65

Como um exemplo, em uma realização, o deslocamento de segmento inferior 133 da guia de onda 121 resultante da excitação ultrassônica desta, pode ser de até seis vezes o deslocamento dos anéis piezelétricos e do segmento superior da guia de onda. É compreendido, entretanto, que o deslocamento do segmento inferior 133 pode ser amplificado mais que seis vezes ou ele pode não ser amplificado totalmente e permanecer dentro do escopo desta invenção.

	É considerado	que	a	parte da	guia	da	onda	121
(por	exemplo, a parte do segmento	superior	131	da	guia	de
onda)	pode alternativamente	ser	construída	de	um	material

magneto restritivo que é susceptível a campos magnéticos se alterando em frequências ultrassônicas. Em tal realização (não mostrada) o dispositivo de excitação pode incluir um gerador de campo magnético disposto no total ou em parte dentro do recipiente 23 e operável em resposta ao recebimento de corrente elétrica para aplicar um campo magnético ao material magneto restritivo no qual o campo magnético se altera em freqüências ultrassônicas (por exemplo, de ligado para desligado, de uma grandeza para outra e/ou uma alteração na direção).

Por exemplo, um gerador apropriado pode incluir uma bobina elétrica conectada ao sistema de geração a qual libera corrente para a bobina em freqüências ultrassônicas. A parte magneto restritiva da guia de onda e o gerador de campo magnético de tal realização então em conjunto agem como um transdutor enquanto o segmento inferior 133 da guia de onda 121 novamente age como uma corneta ultrassônica. Um exemplo de material magneto restritivo apropriado e de um gerador de campo magnético está apresentando na patente US6.543.700, a apresentação do qual

31/65 está aqui incorporada por referência até o ponto em que ela é consistente com este.

Enquanto o conjunto completo da guia de onda 150 está ilustrado como sendo disposto dentro da câmara de alta pressão 55 do recipiente do injetor de combustível 23, é compreendido que um ou mais componentes do conjunto da guia da onda podem estar total ou parcialmente dispostos externamente à câmara de alta pressão e podem mesmo estarem no exterior do recipiente, sem sair do escopo desta invenção. Por exemplo, onde um material magneto restritivo é usado, o gerador do campo magnético (de maneira geral, o dispositivo de excitação) pode estar disposto no corpo principal 25 ou em outro componente do recipiente do injetor de combustível 23 e estar apenas parcialmente exposto à ou completamente vedado da câmara de alta pressão 55. Em outra realização, o segmento superior 131 da guia de onda 121 e os anéis piezelétricos 147 (e o colar 151) podem em conjunto estar localizados na parte externa da câmara de alta pressão 55 sem sair do escopo desta invenção, contanto que a extremidade terminal 123 da guia da onda esteja disposta dentro da câmara de alta pressão.

Pela colocação dos anéis piezelétricos 147 e o colar 151 sobre o segmento superior 131 da guia de onda 121, o conjunto completo da guia de onda 150 não precisa ser mais longo que a própria guia de onda (por exemplo, como oposição ao comprimento de um conjunto no qual um transdutor e uma corneta ultrassônica estão montados em um arranjo convencional extremidade para extremidade ou empilhado). Como um exemplo, o conjunto da guia de onda completo 150 pode ter apropriadamente um comprimento igual à cerca de metade do comprimento da onda de ressonância (de outra maneira comumente designado como um comprimento de meia onda) da guia de onda. Em particular, o conjunto da guia de onda 150 é

32/65 apropriadamente configurado para ressoar em uma frequência ultrassônica na faixa de cerca de 15 kHz a cerca de 100 kHz, mais apropriadamente na faixa de 15 kHz a cerca de 60 kHz e ainda mais apropriadamente na faixa de cerca de 2 0 kHz a cerca de 40 kHz. O conjunto de guia da onda de comprimento de onda de meia onda 150 operando em tais frequências, tem um comprimento total respectivo (correspondente ao comprimento de onda de meia onda) na faixa de cerca de 133 mm a cerca de 20 mm, mais apropriadamente na faixa de cerca de 133 mm a cerca de 37,5 mm e mais apropriadamente ainda na faixa de cerca de 100 mm a cerca de 50 mm. Como um exemplo mais particular, o conjunto de guia de onda 150 ilustrado nas Figuras 8 e 9 está configurado para operação em uma freqüência de cerca de 40 kHz e tem um comprimento total de cerca de 50 mm. É compreendido, entretanto, que o recipiente 23 pode ser suficientemente dimensionado para permitir um conjunto de guia de onda tendo um comprimento de onda completo para ser disposto nele. É compreendido também que em tal arranjo o conjunto da guia de onda pode incluir uma corneta ultrassônica e um transdutor em uma configuração empilhada.

Uma bucha eletricamente não condutiva 155 (a qual é cilíndrica na realização ilustrada, mas pode ser de outra forma) está assentada na extremidade superior do colar 151 e se estende para cima do colar até a extremidade superior da câmara de alta pressão 55. A bucha 155 é também apropriadamente construída de um material geralmente flexível. Como um exemplo, um material apropriado do qual a bucha 155 pode ser construído é um material termoplástico amorfo polieterimida (PEI) disponível na General Electric Company, U.S.A., com o nome comercial de ULTEM. Entretanto, outros materiais eletricamente não condutores apropriados, tais como materiais cerâmicos, podem ser usados para

33/65 construir a bucha 155 e permanecer dentro do escopo desta invenção. A extremidade superior da bucha 155 tem um flange anular formado integralmente se estendendo radialmente para fora desta e um jogo de quatro ranhuras 159 se estendendo longitudinalmente definindo quatro alças geralmente flexíveis 161 na extremidade superior da bucha. Um segundo flange anular 163 é formado integralmente com a bucha 155 e se estende radialmente para fora da bucha logo abaixo das ranhuras estendidas longitudinalmente 159, por exemplo, em relação espaçada longitudinalmente com o flange anular 157 disposto na extremidade superior da bucha.

Um anel de contato 165 construído de um material eletricamente condutor envolve a bucha 155 intermediando os flanges 157 e 163 anulares espaçados longitudinalmente da bucha. Em uma realização, o anel de contato 165 é construído apropriadamente de metal. É compreendido, entretanto, que o anel de contato 165 pode ser construído de outro material condutor elétrico apropriado sem sair do escopo desta invenção. É compreendido também que um dispositivo de contato outro que não um anel, tal como um dispositivo de contato de ponto simples, flexível e/ou alça carregada por mola ou outro dispositivo apropriado eletricamente condutivo pode ser usado sem sair do escopo desta invenção. Na realização ilustrada, a dimensão da seção transversal interna (por exemplo, o diâmetro) do anel de contato 165 é dimensionada levemente menor que a dimensão da seção transversal externa do segmento longitudinal da bucha 155 que se estende entre os flanges anulares 157 e 163.

anel de contato 165 é inserido na bucha 155 pela impulsão do anel de contato telescopicamente para baixo sobre a extremidade superior da bucha. A força do anel 165 contra o flange anular 157 na extremidade superior da bucha

34/65

155 impele as abas 161 para flexionar (por exemplo, dobrar) radialmente para dentro para permitir que o anel deslize para baixo além do flange anular formado na extremidade superior da bucha e assente o anel no segundo flange anular 163. As abas 161 se movem para trás por resiliência na direção de sua posição inicial, fornecendo engate por fricção entre o anel de contato 165 e a bucha 155 e mantendo o anel de contato entre os flanges anulares 157 e 163 da bucha.

Um anel de guia 167 construído de um material eletricamente não condutivo circunda e isola eletricamente o anel de contato 165. Como um exemplo, o anel de guia 167 pode (mas não precisa necessariamente) ser construído do mesmo material da bucha 163. Em uma realização, o anel de guia 167 é apropriadamente retido na bucha e mais apropriadamente no anel de contato 165, por um ajuste de grampo ou por fricção do anel de guia no anel de contato. Por exemplo, o anel de guia 167 pode ser um anel descontínuo quebrado ao longo de uma ranhura conforme ilustrado na Figura 9. 0 anel de guia 167 é assim expandido circunferencialmente na ranhura para ajustar o anel de guia sobre o anel de contato 165 e durante a liberação subsequente fechar por resiliência e com firmeza ao redor do anel de contato.

Em uma realização particular apropriada, uma protuberância de localização anular 169 se estende radialmente para dentro do anel de guia 167 e é recebido em uma ranhura anular 171 formada no anel de contato 165 para apropriadamente localizar o anel de guia no anel de contato. É compreendido, entretanto, que o anel de contato 165 e o anel de guia 167 podem ser montados na bucha 155 de outra maneira que não a ilustrada nas Figuras 8 e 9 sem sair do escopo desta invenção. Pelo menos uma e mais apropriadamente diversas aberturas de forma cônico-áspera ou afunilada 173

35/65 são formadas radialmente através do anel de guia 167 para permitir o acesso ao anel de contato 165 para liberar corrente elétrica para o anel de contato.

Como visto melhor na Figura 5, uma bucha isolante 175 construída de um material apropriado eletricamente não condutivo, se estende através de uma abertura na lateral do corpo principal 25 e tem uma extremidade terminal de forma geralmente cônica 177 configurada para assentar dentro de uma das aberturas 173 do anel de guia 167. A bucha de isolamento 175 é mantida no lugar por meio de um ajuste apropriado 17 9 que a fixa por rosca no corpo principal 25 dentro da abertura 173 e tem uma abertura central através da qual a bucha de isolamento se estende. A fiação elétrica apropriada 181 se estende através da bucha 175 em contato elétrico com o anel de contato 165 em uma extremidade da fiação e está em comunicação elétrica na sua extremidade oposta (não mostrada) com uma fonte (não mostrada) de corrente elétrica.

A fiação elétrica adicional 183 se estende desde o anel de contato 165 para baixo, ao longo da parte externa da bucha 155 dentro da câmara de alta pressão 55 e em comunicação elétrica com um eletrodo (não mostrado) disposto entre o anel piezelétrico mais alto 147 e o anel piezelétrico mais baixo próximo. Uma fiação separada 184 conecta eletricamente o eletrodo em outro eletrodo (não mostrado) disposto entre o anel piezelétrico mais baixo 147 e o anel logo acima dele. 0 elemento de montagem 79 e/ou a guia de onda 121 fornecem o aterramento para a corrente liberada aos anéis piezelétricos 147. Em particular, um cabo de aterramento 185 está conectado ao elemento de montagem 79 e se estende para cima entre os dois anéis piezelétricos do meio 147 em contato com um eletrodo (não mostrado) disposto

36/65 entre eles. Opcionalmente, um segundo cabo de aterramento (não mostrado) pode se estender de entre os dois anéis piezelétricos do meio 147 para contato com outro eletrodo (não mostrado) entre o anel piezelétrico mais alto e o colar 151.

Com particular referência agora as Figuras 6, 6a, 8 e 9, o elemento de montagem 79 está apropriadamente conectado na guia de onda 121 na posição intermediária das extremidades 123 e 129 da guia de onda. Mais apropriadamente, o elemento de montagem 79 está conectado na guia de onda 121 na região nodal da guia da onda. Como aqui usado, a região nodal da guia de onda 121 refere—se a uma região longitudinal ou a um segmento da guia de onda ao longo da qual com pouco (ou nenhum) deslocamento longitudinal que ocorre durante a vibração ultrassônica da guia da onda e o deslocamento (por exemplo, radial na realização ilustrada) transversal é geralmente maximizado. O deslocamento transversal da guia de onda 121 apropriadamente inclui a expansão transversal da guia de onda, mas pode também incluir movimento transversal (por exemplo, flexão) da guia de onda.

Na realização ilustrada, a configuração da guia da onda 121 é tal que um plano nodal (por exemplo, um plano transversal à guia da onda no qual o deslocamento longitudinal ocorre enquanto o deslocamento transversal é geralmente maximizado) não está presente. Mas, a região nodal da guia da onda ilustrada 121 é geralmente na forma de domo, de tal maneira que em qualquer local longitudinal dado dentro da região nodal, algum deslocamento longitudinal pode estar ainda presente enquanto o deslocamento primário da guia da onda é o deslocamento transversal.

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É compreendido, entretanto, que a guia da onda 121 pode ser apropriadamente configurada para ter um plano nodal (ou ponto nodal como é algumas vezes chamado) e que o plano nodal de tal guia da onda é considerado estar dentro do significado de região nodal como aqui definido. É considerado também que o elemento de montagem 79 pode estar disposto longitudinalmente acima ou abaixo da região nodal da guia de onda 121 sem sair do escopo da invenção.

elemento de montagem está apropriadamente configurado e arranjado no combustível 21 para isolar vibracionalmente a injetor de guia de onda

121 do recipiente do injetor de combustível 23. Isto é, o elemento de montagem mecânica longitudinal e transversal (por exemplo, radial) da guia de onda

121 para o recipiente do injetor de combustível

23, enquanto mantém a de onda dentro da câmara de deslocamento longitudinal da guia de onda dentro do recipiente do injetor de combustível.

Como um exemplo, elemento de montagem 79 da realização ilustrada geralmente inclui um segmento interno anular

187 se estendendo transversalmente (por exemplo, radialmente na ilustrada) para fora da guia de onda 121, um segmento externo anular 189 se estendendo transversalmente a guia de onda em relacionamento espaçado transversal com uma lâmina de interconexão anular transversalmente entre e interconectando o segmento interno e

191 se estendendo os segmentos interno e externo. Enquanto os segmentos, interno e externo 187 e 189 e a lâmina de interconexão 191 se estendem continuamente sobre a circunferência da guia da onda 121, é compreendido que um mais destes elementos pode ser descontínuo sobre a guia da onda, tal como da maneira de raios de roda, sem sair do escopo desta invenção.

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Na realização ilustrada na Figura 6a, o segmento interno 187 do elemento de montagem 79 tem geralmente uma superfície superior plana que define o batente 149 na qual o dispositivo de excitação 145, por exemplo, os anéis piezelétricos 147 estão assentados. Uma superfície mais baixa 193 do segmento interno 187 está apropriadamente formada no contorno conforme se estende das adjacências da guia de onda 121 para a sua conexão com a lâmina de interconexão 191 e mais apropriadamente, tem um contorno de raio combinado. Em particular, o contorno da superfície inferior 193 na junção da lâmina 191 e do segmento interno 187 do elemento de montagem 79 tem apropriadamente um raio menor (por exemplo, um contorno mais vivo, menos cônico ou mais similar a um canto) para facilitar a distorção da lâmina durante a vibração da guia de onda 121. 0 contorno da superfície inferior 193 na junção do segmento interno 187 do elemento de montagem 79 e da guia da onda 121 tem apropriadamente um raio relativamente maior (por exemplo, mais cônico ou polido) de contorno para reduzir a tensão no segmento interno do elemento de montagem sob a distorção da lâmina de interconexão 191, durante a vibração da guia de onda.

segmento externo 189 do elemento de montagem 79 está configurado para assentar para baixo contra um batente formado pelo bocal 27 geralmente próximo da extremidade superior 33 do bocal. Como visto melhor na Figura 6, a dimensão da seção transversal interna (por exemplo, diâmetro interno) do bocal 27 é escalonada para dentro próximo da extremidade superior 33 do bocal, por exemplo, longitudinalmente abaixo do elemento de montagem 79, de maneira que o bocal está espaçado longitudinalmente da superfície em contorno inferior 193 do segmento interno 187 e interconectando a lâmina 191 do elemento de montagem para

39/65 permitir o deslocamento do elemento de montagem durante a vibração ultras sônica da guia de onda 121. O elemento de montagem 79 é apropriadamente dimensionado na seção transversal de maneira que pelo menos uma margem da beirada externa do segmento externo 189 está disposta longitudinalmente entre o batente do bocal 27 e a extremidade inferior 31 do corpo principal 25 do recipiente do injetor de combustível 23 (por exemplo, a superfície do corpo principal que assenta contra a extremidade superior 33 do bocal). O elemento de retenção 29 do injetor de combustível 21 impulsiona o bocal 27 e o corpo principal 25 juntos para fixar a margem da beirada do segmento externo do elemento de montagem 189 entre eles.

A lâmina de interconexão 191 é construída para ser relativamente mais fina que os segmentos interno e externo, 187 e 189 do elemento de montagem 79 para facilitar a flexão e/ou dobra da lâmina em resposta a vibração ultrassônica da guia da onda 121. Como um exemplo, em uma realização a espessura da lâmina de interconexão 191 do elemento de montagem 79 pode estar na faixa de cerca de 0,2 mm a cerca de 1 mm e mais apropriadamente a cerca de 0,4 mm. A lâmina de interconexão 191 do elemento de montagem 79 apropriadamente inclui pelo menos um componente axial 192 e pelo menos um componente 194 transversal (por exemplo, radial na realização ilustrada). Na realização ilustrada, a lâmina de interconexão 191 tem um par de componentes 192 axiais espaçados transversalmente conectados pelo componente transversal 194 de maneira que a lâmina é geralmente da forma de U na sua seção transversal.

É compreendido, entretanto, que outras configurações que têm pelo menos um componente axial 192 e pelo menos um componente transversal 194 são apropriadas,

40/65 tais como, em forma de L, em forma de H, em forma de I, em forma de U invertido, em forma de L invertido e similares, sem sair do escopo desta invenção. Exemplos adicionais de configurações de lâminas de interconexão apropriadas 191 estão ilustrados e descritos na patente US6.676.003, a apresentação da qual está aqui incorporada por referência na extensão em que ela é consistente com esta.

Os componentes axiais 192 da lâmina 191 dependem dos segmentos interno e externo respectivos 187 e 189 do elemento de montagem e são geralmente suportados em balanço no componente transversal 194. Consequentemente o componente axial 192 é capaz de dobrar e/ou flexionar dinamicamente em relação ao segmento externo 189 do elemento de montagem em resposta ao deslocamento vibratório transversal do segmento interno 187 do elemento de montagem para assim isolar o recipiente 23 do deslocamento transversal da guia de onda. O componente transversal 194 da lâmina 191 é suportado em balanço nos componentes axiais 192, sendo assim o componente transversal capaz de dobrar e flexionar dinamicamente em relação aos segmentos axiais (e assim em relação ao segmento externo 189 do elemento de montagem) em resposta ao deslocamento vibratório axial do segmento interno 187 para desta maneira isolar o recipiente 23 do deslocamento axial da guia de onda.

Na realização ilustrada, a guia de onda 121 expande radialmente bem como se desloca levemente axialmente na região nodal (por exemplo, onde o elemento de montagem 79 está conectado na guia da onda) sob excitação ultrassônica da guia de onda. Em resposta, o elemento de interconexão em forma de U 191 (por exemplo, os componentes transversal e axial 192 e 194 deste) geralmente dobra e flexiona e mais particularmente gira com relação ao segmento externo fixo 189

41/65 do elemento de montagem 79, por exemplo, similar a maneira na qual um cabeçote de um êmbolo de banheiro gira sob o deslocamento axial da manivela do êmbolo. Consequentemente, a lâmina de interconexão 79 isola o recipiente do injetor de combustível 23 da vibração ultrassônica da guia da onda 121 e na realização ilustrada ela mais particularmente isola o segmento externo 189 do elemento de montagem do deslocamento vibratório do segmento externo 187 deste. Tal configuração do elemento de montagem 79 também fornece suficiente largura de faixa para compensar por desvios da região nodal que podem ocorrer durante a operação comum. Em particular, o elemento de montagem 79 pode compensar quanto a alterações na localização em tempo real da região nodal que surgem durante a transferência real da energia ultrassônica através da guia de onda 121. Tais alterações ou deslocamentos podem ocorrer, por exemplo, devido a alterações na temperatura e/ou outras condições ambientais dentro da câmara de alta pressão 55.

Enquanto na realização ilustrada os segmentos interno e externo 187 e 189 do elemento de montagem 79 estão dispostos geralmente na mesma localização longitudinal em relação à guia de onda, é compreendido que os segmentos interno e externo podem ser longitudinalmente afastados um do outro sem sair do escopo desta invenção. É também considerado que a lâmina de interconexão 191 pode incluir apenas um ou mais componentes axiais 192 (por exemplo, o componente transversal 194 pode ser omitido) e permanecer dentro do escopo desta invenção. Por exemplo, onde a guia da onda 121 tem um plano nodal e o elemento de montagem 79 está localizado no plano nodal, o elemento de montagem necessita apenas ser configurado para isolar o deslocamento transversal da guia de onda. Em uma realização alternativa (não mostrada) é considerado que o elemento de montagem pode ser disposto na ou adjacente a uma região oposta a nodal da guia de onda, tal

42/65 como em uma das extremidades opostas 123 e 129 da guia de onda. Em tal realização, a lâmina de interconexão 191 pode incluir apenas um ou mais componentes transversais 194 para isolar o deslocamento axial da guia de onda (por exemplo, pequeno ou nenhum deslocamento transversal ocorre na região oposta a nodal).

Em uma realização particular apropriada o elemento de montagem 79 é uma peça de construção simples. Ainda mais apropriadamente o elemento de montagem 79 pode ser formado integralmente com a guia da onda 121, como ilustrado na Figura 6. Entretanto, é compreendido que o elemento de montagem 79 pode ser construído separado da guia da onda 121 e permanecer dentro do escopo desta invenção. É também compreendido que um ou mais componentes do elemento de montagem 79 podem ser construídos separadamente e apropriadamente conectados ou de outra maneira montados em conjunto.

Em uma realização apropriada o elemento de montagem 79 é adicionalmente construído para ser geralmente rígido (por exemplo, resistente ao deslocamento estático sob carga) de maneira a manter a guia da onda 121 (e consequentemente a válvula de agulha 53) em alinhamento apropriado dentro da câmara de alta pressão 55. Por exemplo, o elemento de montagem rígido em uma realização pode ser construído de um material não elastomérico, mais apropriadamente metal e ainda mais apropriadamente o mesmo metal do qual a guia de onda é construída. 0 termo rígido não é, entretanto, pretendente a significar que o elemento de montagem é incapaz de flexão e/ou dobra dinâmica em resposta a vibração ultrassônica da guia de onda. Em outras realizações, o elemento de montagem rígido pode ser construído de um material elastomérico que é suficientemente

43/65 resistente ao deslocamento estático sob carga, mas é de outra maneira capaz de flexão e/ou dobra dinâmica em resposta à vibração ultrassônica da guia de onda. Enquanto o elemento de montagem 79 ilustrado na Figura 6 é construído de um metal e mais apropriadamente construído do mesmo material que a guia de onda 121, é considerado que o elemento de montagem pode ser construído de outros materiais rígidos geralmente apropriados, sem sair do escopo desta invenção.

Com referência de volta as Figuras 6 e 8, o encaminhamento do fluxo ao longo do qual o combustível flui dentro da câmara de alta pressão 55 do recipiente do injetor de combustível 23 é definido em parte pelo espaçamento transversal entre a superfície interna do bocal 27 e a superfície externa do segmento inferior 133 da guia de onda 121 (por exemplo, abaixo do elemento de montagem 79) e entre a superfície interna do corpo principal 25 e as superfícies externas do dispositivo de excitação 145, o colar 151 e a bucha 155 (por exemplo, acima do elemento de montagem) . O encaminhamento do fluxo do combustível está em comunicação por fluido com a entrada de combustível 57 do corpo principal 25 do recipiente do injetor 23 geralmente na bucha 155 de maneira que o combustível de alta pressão entrando no encaminhamento do fluxo desde a entrada do combustível flui para baixo (na realização ilustrada) ao longo do encaminhamento do fluxo na direção da ponta do bocal 81 para exaustão do bocal 27 por meio dos orifícios de exaustão 83. Como descrito previamente, o combustível de alta pressão adicional flui dentro da passagem interna 127 da guia de onda 121 entre a guia da onda e a válvula de agulha 53.

Devido ao elemento de montagem 79 se estender transversalmente a guia de onda 121 dentro da câmara de alta pressão 55, a extremidade inferior 31 do corpo principal 25 e

44/65 a extremidade superior 33 do bocal 27 estão apropriadamente configuradas para permitirem o encaminhamento do fluxo de combustível para geralmente se desviarem ao redor do elemento de montagem, conforme o combustível flui dentro da câmara de alta pressão. Por exemplo, como melhor ilustrado na Figura 10, canais apropriados 199 são formados na extremidade inferior 31 do corpo principal 25 em comunicação por fluido com o encaminhamento do fluxo a montante do elemento de montagem 79 e são alinhados com os respectivos canais 2 01 formados na extremidade superior 33 do bocal 27 em comunicação por fluido com o encaminhamento do fluxo a jusante do elemento de montagem. Consequentemente, o combustível de alta pressão fluindo da entrada de combustível 57 para baixo ao longo do encaminhamento do fluxo a montante do elemento de montagem 79 (por exemplo, entre o corpo principal 25 e a bucha 155/colar 151/anéis piezelétricos 147) é dirigido através dos canais 199 no corpo principal ao redor do elemento de montagem e através dos canais 201 no bocal 27 para o encaminhamento do fluxo a jusante do elemento de montagem (por exemplo, entre o bocal e a guia da onda 121)

Em uma realização, o injetor de combustível é operado por um sistema de controle apropriado (não mostrado) para controlar a operação da válvula solenóide e a operação do dispositivo de excitação 145. Tais sistemas de controle são conhecidos pelos especialistas na área e não necessitam ser descritos adicionalmente aqui, exceto na extensão necessária. Á menos que uma operação de injeção esteja ocorrendo, a válvula de agulha 53 é desviada pela mola lll no furo 35 do corpo principal 25 para a sua posição fechada com a extremidade terminal 115 da válvula de agulha em contato de vedação com a ponta do bocal 81 para fechar os orifícios de exaustão 83. A válvula solenóide fornece um fechamento no recesso 95 formado no cabeçote 87 do suporte do pino 47 para

45/65 fechar o furo 97 que se estende longitudinalmente através do suporte do pino. Nenhuma corrente é fornecida pelo sistema de controle para o conjunto da guia de onda na posição fechada da válvula de agulha 53.

combustível de alta pressão flui de uma fonte de combustível (não mostrada) para o injetor de combustível 21 na entrada de combustível 57 do recipiente 23. Sistemas de liberação de combustível apropriados para a liberação de combustível pressurizado da fonte de combustível para o injetor de combustível 21 são conhecidos na área e não necessitam ser adicionalmente descritos aqui. Em uma realização, o combustível de alta pressão pode ser liberado para o injetor de combustível 21 em uma pressão na faixa de cerca de 5,000 lib/pol² (340 bar) a cerca de 30,000 lib/pol²(2,070 bar). O combustível de alta pressão flui através do canal de distribuição superior 59 do corpo principal 25 para a folga anular 99 entre o corpo principal e o suporte do pino 47 e através do canal de alimentação 101 do suporte do pino para o canal interno 91 do suporte do pino acima do pino 93 e para cima através do furo 97 no suporte do pino. O combustível de alta pressão também flui através do encaminhamento do fluxo de alta pressão, por exemplo, através do canal de distribuição inferior 61 do corpo principal 25 para a câmara de alta pressão 55, para encher a câmara de alta pressão para ambos, o exterior da guia de onda 121 e dentro da passagem interior 127 da guia de onda. Nesta condição, o combustível em alta pressão acima do pino 93, em conjunto com a impulsão da mola 111, inibem o combustível em alta pressão na câmara de alta pressão 55 empurrando contra a válvula de agulha 53 para sua posição aberta.

Quando o sistema de controle do injetor determina que uma injeção de combustível para o motor de

46/65 combustão é necessária, a válvula solenóide é energizada pelo sistema de controle para abrir o furo do suporte do pino 97, de maneira que o combustível de alta pressão flui para fora do suporte do pino para o canal de retorno de combustível 71, na extremidade superior 37 do corpo principal 25 como um combustível de baixa pressão, abaixando assim a pressão do combustível por vir (por exemplo, acima) do pino 93 dentro do suporte do pino. Consequentemente, o combustível de alta pressão na câmara de alta pressão 55 é agora capaz de impulsionar a válvula de agulha 53 contra a pressão da mola 111 para a posição aberta da válvula de agulha. Na posição aberta da válvula de agulha 53, a extremidade terminal 115 da válvula de agulha está suficientemente espaçada da ponta do bocal 81 nos orifícios de exaustão 83 para permitir que o combustível de alta pressão na câmara de alta pressão 55 seja exaurido através dos orifícios de exaustão.

Na energização da válvula solenóide para permitir que a válvula de agulha 53 se mova para sua posição de aberta, tal como aproximadamente na mesma ocasião que esta, o sistema de controle também direciona o gerador de corrente elétrica de alta freqüência para liberar corrente para o dispositivo de excitação 145, por exemplo, os anéis piezelétricos 147 na realização ilustrada, por meio do anel de contato 165 e da fiação apropriada 183 que conecta eletricamente o anel de contato aos anéis piezelétricos. Como descrito previamente, nos anéis piezelétricos 147 são causadas expansões e contrações (particularmente na direção longitudinal do injetor de combustível 21) geralmente na freqüência ultrassônica na qual a corrente é liberada para o dispositivo de excitação 145.

A expansão e a contração dos anéis 147 fazem o segmento superior 131 da guia de onda 121 se alongar e

47/65 contrair ultra sonicamente (por exemplo, geralmente na mesma frequência em que os anéis piezelétricos se expandem e contraem). O alongamento e a contração do segmento superior 131 da guia de onda 121 desta maneira excitam a guia de onda (por exemplo, apropriadamente na frequência de ressonância da guia da onda) e em particular ao longo do segmento inferior 133 da guia de onda, resultando em vibração ultrassônica da guia de onda ao longo do segmento inferior e em particular na porção expandida 195 do segmento inferior na extremidade terminal 123 deste.

Com a válvula de agulha 53 na sua posição aberta, o combustível de alta pressão na câmara de alta pressão 55 flui ao longo do encaminhamento do fluxo e em particular além da extremidade terminal 123 vibrando ultra sonicamente da guia de onda 121 para os orifícios de exaustão 83 da ponta do bocal 81. A energia ultrassônica é aplicada pela extremidade terminal 123 da guia de onda 121 ao combustível de alta pressão logo a montante (ao longo do encaminhamento do fluxo) dos orifícios de exaustão 83 para geralmente atomizar o combustível (por exemplo, para diminuir a dimensão das gotas e estreitar a distribuição da dimensão das gotas do combustível que deixa o injetor 21) . A energização ultrassônica do combustível antes que ele saia dos orifícios de exaustão 83 produz um borrifo pulsante, geralmente na forma de cone de combustível liquido atomizado, liberado na câmara de combustão alimentada pelo injetor de combustível 21.

Na realização ilustrada nas Figuras 1-10 e conforme descrita previamente aqui, a operação do pino 93 e portanto, da válvula de agulha 53 é controlada pela válvula solenóide (não mostrada). É compreendido, entretanto, que outros dispositivos, tais como, sem limitação, dispositivos

48/65 atuados por carnes, dispositivos operados piezeletricamente ou por restrição magnética, dispositivos operados hidraulicamente ou outros dispositivos mecânicos apropriados, com ou sem válvulas de amplificação de fluido, podem ser usados para controlar a operação da válvula de agulha sem sair do escopo desta invenção.

A Figura 11 ilustra uma segunda realização de um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido, geralmente indicado em 421 da presente invenção. O dispositivo 421 desta segunda realização é de maneira geral descrito aqui com referência a qualquer dispositivo acionado ultra sonicamente no qual um borrifo de líquido pressurizado é exaurido do dispositivo em seguida da aplicação de energia ultrassônica ao líquido, sendo considerado que tal dispositivo pode ter aplicação em equipamentos tais como, sem limitação, nebulizadores e outros dispositivos de liberação de medicamentos, equipamentos de moldagem, umidificadores, equipamentos de injeção de combustível para motores, sistemas de pintura por borrifos, sistemas de liberação de tintas, sistemas de misturadores, sistemas de homogeneização, sistemas de secamento por borrifo, sistemas de resfriamento e outras aplicações nas quais um borrifo de líquido gerado ultra sonicamente é utilizado.

O dispositivo 421 ilustrado inclui um recipiente designado geralmente em 423, tendo uma entrada 457 para receber o líquido no recipiente. O líquido é apropriadamente pressurizado na faixa de levemente acima de 0,0 lib/pol² (0,0 bar) a cerca de 50,000 lib/pol² (3,450 bar). Na realização ilustrada, o recipiente 423 é formado pelo menos em parte de um elemento (com respeito à orientação vertical do dispositivo 421 ilustrado na Figura 11) de recipiente superior 425 e de um elemento de recipiente

49/65 inferior. Uma extremidade inferior 431 do elemento do recipiente superior 425 assenta contra uma extremidade superior 433 do elemento do recipiente inferior 427 e os elementos do recipiente são fixados em conjunto por um conector com rosca apropriado 429. Os elementos do recipiente, o inferior e o superior 425 e 427 juntos definem uma câmara interna 455, em comunicação por fluido com a entrada 457. 0 elemento do recipiente inferior 427 tem um furo com rosca 480 se estendendo axialmente formado em sua parte inferior para por meio de rosca receber um inserto 482 neste de tal forma que o inserto adicionalmente define o recipiente 423 do dispositivo 421. Um orifício de exaustão

483 se estende axialmente através do inserto 482 para de maneira geral definir um orifício de exaustão do recipiente

423 através do qual o líquido é exaurido do recipiente.

Enquanto o inserto 482 ilustrado na Figura 11 tem um orifício de exaustão simples 483, é considerado que o inserto pode incluir mais de um orifício de exaustão. Também é considerado que o inserto 483 pode ser omitido no todo e a parte inferior do elemento do recipiente inferior 427, geralmente fechada com um ou mais orifícios de exaustão formados nesta. 0 recipiente 423 da realização ilustrada é geralmente cilíndrico, mas pode ser apropriadamente de qualquer forma e pode ser dimensionado dependendo pelo menos em parte da quantidade de líquido desejada para ser colocada dentro do recipiente antes da liberação, o número e a dimensão dos orifícios de exaustão e a freqüência da operação na qual o dispositivo opera. É também considerado que o elemento do recipiente inferior 427 pode ser configurado de maneira similar ao bocal 27 da realização das Figuras 1—10 com um ou mais orifícios de exaustão 83 formados na ponta 81 do bocal.

50/65

A entrada de líquido 457 se estende transversalmente através da parede lateral 552 do elemento do recipiente inferior 427 em comunicação por fluido com a câmara interna 455 do recipiente 423. É considerado, entretanto, que a entrada de líquido 457 pode ser disposta substancialmente em qualquer local ao longo da lateral do elemento do recipiente inferior 427 ou ao longo da lateral do elemento do recipiente superior 425 ou mesmo se estender axialmente através da parte superior do elemento do recipiente superior e permanecer dentro do escopo desta invenção. Assim, a câmara interna 455 ilustrada na Figura 11 de modo geral define um encaminhamento de fluxo de líquido ao longo do qual o líquido flui dentro do recipiente 423 para o orifício de exaustão 483 para exaurir o líquido do recipiente.

O dispositivo 423 ilustrado na Figura 11 necessita um elemento da válvula (por exemplo, um elemento da válvula similar à válvula de agulha 53 da realização das Figuras 1—10) ou outro componente disposto dentro do recipiente para controlar o fluxo do líquido para o orifício de exaustão 483. Mas, nesta segunda realização, o líquido pode fluir continuamente dentro da câmara interna 455 para o orifício de exaustão 483. É compreendido, entretanto, que um sistema de controle apropriado (não mostrado) externo ao recipiente 423 pode controlar o fluxo do líquido para a entrada do recipiente 457 para desta maneira controlar a liberação do líquido para o orifício de exaustão 483 sem sair do escopo desta invenção.

Um conjunto de guia de onda ultrassônico alongado, geralmente indicado em 550, se estende axialmente para fora do recipiente 423 (por exemplo, na direção vertical ou longitudinal do recipiente ilustrado na Figura 11) e está

51/65 disposto completamente dentro da câmara interna 455 do recipiente. Em particular, o conjunto da guia de onda 550 pode apropriadamente ser construído substancialmente da mesma maneira que o conjunto da guia de onda 150 do injetor de combustível 21 da realização das Figuras 1-10, A extremidade terminal 523 da guia da onda 521 do conjunto 550 está apropriadamente disposta próxima do orifício de exaustão 483. 0 termo próxima é usado aqui em um sentido qualitativo apenas para significar que a energia ultrassônica é comunicada pela extremidade terminal 523 da guia de onda 521 para o líquido na câmara interna 455, logo antes do líquido entrar no orifício de exaustão 483 e não é dedicado para referir—se a um espaçamento especifico entre o orifício de exaustão e a extremidade terminal da guia de onda.

Como ilustrado na Figura 11, a dimensão da seção transversal interna da parede lateral 552 do elemento do recipiente inferior 427 diminui na direção da extremidade inferior 481 do elemento do recipiente inferior. A parte aumentada 695 na e/ou adjacente à extremidade terminal 523 da guia de onda 521, está assim espaçada proximamente ou mesmo em relação de contato deslizante com a parede lateral 552 na direção da extremidade inferior 481 do elemento do recipiente inferior 427, por exemplo, logo a montante (com relação à direção na qual o líquido pressurizado flui dentro da câmara interna 455 para o orifício de exaustão 483) do orifício de exaustão de maneira que o encaminhamento do fluxo do líquido dentro do recipiente se estreita na e/ou nas proximidades da extremidade terminal da guia de onda.

É compreendido, entretanto, que a extremidade terminal 523 da guia da onda 521 (ou outro segmento desta) não necessita estar em relação de espaçamento próximo com a parede lateral 552 do elemento do recipiente inferior 427

52/65 para permanecer dentro do escopo desta invenção. Por exemplo, a dimensão da seção transversal externa da guia de onda 521 pode ser substancialmente uniforme ao longo de seu comprimento ao invés de ter uma porção alargada 695 ou ela pode se estreitar na direção da extremidade terminal 523 da guia de onda. Alternativa ou adicionalmente, a dimensão da seção transversal interna da parede lateral 552 do elemento do recipiente inferior 427 pode não diminuir na direção da extremidade inferior 481 do elemento do recipiente inferior.

A guia de onda 521 é apropriadamente interconectada ao recipiente 423 dentro da câmara interna 455 por um elemento de montagem que se estende transversalmente 479, construído substancialmente de maneira similar ao elemento de montagem 79 da realização das Figuras 1—10, Consequentemente, o elemento de montagem 479 isola vibracionalmente o recipiente 423 da vibração mecânica da guia de onda 521. O segmento externo 689 do elemento de montagem 479 é fixado entre a extremidade inferior 431 do elemento do recipiente superior 425 e a extremidade superior 433 do elemento do recipiente inferior 427. Orifícios apropriados (não mostrados, mas similares aos orifícios 199 e 201 ilustrados na realização das Figuras 1—10) podem ser formados nos elementos do recipiente inferior e superior 425 e 427 onde o segmento externo 689 do elemento de montagem 479 está fixado entre eles, para permitir que o líquido flua longitudinalmente dentro da câmara interna além do elemento de montagem.

O conjunto da guia de onda 550 também inclui o dispositivo de excitação 545 (por exemplo, os anéis piezelétricos 547 na realização ilustrada), que é comprimido contra o elemento de montagem 479 pelo colar 551 fixado por meio de rosca no segmento superior 531 da guia de onda 521. A

53/65 corrente elétrica é fornecida ao dispositivo de excitação 545 por meio de fiação apropriada (não mostrada, mas similar as fiações 181 e 183 da realização das Figuras 1—10) se estendendo através da lateral do recipiente 423 e eletricamente conectada ao anel de contato 683 dentro da câmara interna 455.

Na operação, o líquido é liberado para a entrada de líquido 457 do recipiente 423 para fluir ao longo do encaminhamento do fluxo, por exemplo, dentro da câmara interna 455, para o orifício de exaustão 483. Conforme o líquido pressurizado flui para além da extremidade terminal 523 da guia de onda 521 para o orifício de exaustão 483, o conjunto da guia de onda 450 é operado substancialmente da mesma maneira que o conjunto da guia de onda 150 do injetor de combustível 21 das Figuras 1—10 para vibrar ultra sonicamente a extremidade terminal da guia de onda, tal como da maneira de uma corneta ultrassônica. A energia ultrassônica é assim comunicada pela extremidade terminal 523 da guia da onda 521 para o líquido logo antes do líquido penetrar no orifício de exaustão 483 para geralmente atomizar o líquido (por exemplo, para diminuir a dimensão da gota e estreitar a distribuição da dimensão da gota do líquido que deixa o dispositivo 421). A energização ultrassônica do líquido antes dele sair do orifício de exaustão 483 geralmente produz um borrifo em forma de cone pulsante de líquido atomizado liberado do dispositivo 421.

A Figura 12 ilustra um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido, geralmente indicado em 821, de acordo com uma terceira realização da presente invenção. 0 dispositivo 821 desta terceira realização é similar ao da segunda realização exceto que o conjunto da guia de onda 950 desta terceira realização é ilustrado como

54/65 estando apenas parcialmente disposto dentro da câmara interna 855 do recipiente 823. 0 recipiente 823 desta terceira realização inclui um elemento de recipiente 825 que define a câmara interna 855 e uma tampa 826 (por exemplo, uma tampa anular na realização ilustrada) fixada por meio de rosca sobre uma extremidade superior aberta 837 do elemento do recipiente para adicionalmente definir o recipiente e para fixar o segmento externo 1089 do elemento de montagem 879 entre a tampa e o elemento do recipiente para assim fixar o elemento de montagem (e assim o conjunto da guia de onda 850) no lugar. O elemento de montagem 879 isola assim vibracionalmente o recipiente 823 da vibração mecânica da guia de onda 921 como anteriormente descrito em conexão com a primeira e a segunda realização. O inserto 882 desta terceira realização está ilustrado como tendo diversos orifícios de exaustão 883.

Na realização ilustrada na Figura 12, o segmento inferior 933 da guia de onda 921 se estende completamente dentro da câmara interna 855 enquanto o segmento superior 931 da guia da onda se estende para cima do elemento de montagem 879 axialmente para fora do recipiente 823. O dispositivo de excitação 945, por exemplo, os anéis piezelétricos 947, estão dispostos consequentemente na parte externa do recipiente 823 em conjunto com o colar 951 que comprime os anéis contra a superfície superior do elemento de montagem 879. A corrente elétrica pode ser liberada para o dispositivo de excitação 945 por fiação apropriada (não mostrada) sem a necessidade da bucha 155, do anel de contato 165 e do anel de guia 167 associados com o injetor de combustível 21 ilustrado nas Figuras 1-10, É compreendido, entretanto, que a bucha, o anel de contato e o anel de guia podem ser incorporados ao dispositivo 821 ilustrado na Figura 12 sem sair do escopo desta invenção.

55/65

As Figuras 13 e 14 ilustram uma realização apropriada de um sistema de controle, geralmente indicado em 2001, para controlar a operação de um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido. 0 sistema de controle ilustrado 2001 é usado em conexão com um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido tendo uma válvula que pode ser seletivamente aberta e fechada e mais apropriadamente, para os propósitos da descrição desta realização ele é usado em conexão com o injetor de combustível 21 das Figuras 1-10 descrito aqui anteriormente. E compreendido, entretanto, que o sistema de controle 2001 ilustrado e descrito neste uso em conexão com outros dispositivos é apropriado para ultrassônicos de liberação de líquido incluindo um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido de fluxo contínuo similar aquele ilustrado nas Figuras 11 e 12 e descrito aqui anteriormente.

O sistema de controle 2001 inclui um controlador 2003 apropriado, tal como, sem limitação, um circuito de controle, um computador que executa um programa de controle, um controlador lógico programável e/ou outro dispositivo de controle apropriado. O controlador 2003 é capaz de enviar sinais (não mostrado) para o solenóide 2004 (ou outro dispositivo apropriado) para controlar o posicionamento da válvula de agulha 53 entre suas posições de aberta e fechada. O controlador 2003 é capaz também de enviar dados e/ou outros sinais (tal como uma frequência de excitação 2005, um sinal de operação ou outro sinal apropriado) para um gerador de sinal de acionamento de freqüência ultrassônica 2007, como anteriormente discutido, para ligar e desligar o sinal de acionamento 2007 que opera o dispositivo de excitação 145.

56/65

Em um modo de excitação do injetor de combustível 21, por exemplo, quando um evento de injeção de combustível está para ocorrer para liberar combustível para a câmara de combustão, o controlador 2003 assinala para o solenóide 2004, para reposicionar a válvula de agulha 53 de sua posição fechada para sua

2003 também envia sinal acionamento

2007, para gerar freqüência ultrassônica 2009 excitação para uma freqüência

posição aberta. Lra o gerador	. 0 controlador
de sinal	de
um	sinal de	acionamento	de
que	aciona o	dispositivo	de
de	excitação,	a qual por	sua

vez excita a guia de onda ultrassônica para energizar o combustível antes que ele seja exaurido do recipiente. Como um exemplo, em uma realização apropriada o sinal de acionamento 2009 é uma onda senoidal analógica de corrente alternada de freqüência ultrassônica. Em outro exemplo apropriado, o sinal de acionamento 2009 é uma onda senoidal digitalmente escalonada para aumentar a taxa na qual a guia de onda 121 inicia o seu movimento pretendido.

Em uma realização, o controlador 2003 envia o sinal para o gerador de sinal de acionamento 2 007 ao mesmo tempo em que ou levemente depois de enviar o sinal para o solenóide 2004 como anteriormente descrito. Alternativamente, o controlador 2003 pode enviar o sinal para o gerador de sinal de acionamento 2007 pouco antes de enviar o sinal para o solenóide 2004. Por exemplo, quando o sistema de controle 2001 determina que uma injeção de combustível para o motor de combustão é necessária, o sistema de controle inicia a energização ultrassônica do líquido na câmara de alta pressão 55 pelo direcionamento do gerador de sinal de acionamento 2007 para liberar corrente (por exemplo, o sinal de acionamento 2009) para o dispositivo de excitação 145, por exemplo, os anéis piezelétricos 147 na realização ilustrada, por meio do anel de contato 165 e da fiação apropriada 183

57/65 que conecta eletricamente o anel de contato aos anéis piezelétricos. Nos anéis piezelétricos 147 são causadas expansões e contrações (particularmente na direção longitudinal do injetor de combustível 21) geralmente na freqüência ultrassônica na qual a corrente é liberada para o dispositivo de excitação 145.

A expansão e a contração dos anéis 147 fazem o segmento superior 131 da guia de onda 121 se alongar e contrair ultra sonicamente (por exemplo, geralmente na mesma freqüência em que os anéis piezelétricos se expandem e contraem) como descrito acima. Em particular, o alongamento e a contração do segmento superior 131 da guia de onda 121 desta maneira excitam a guia de onda (por exemplo, apropriadamente na frequência de ressonância da guia de onda) e em particular ao longo do segmento inferior 133 da guia de onda, resultando em vibração ultrassônica da guia de onda ao longo do segmento inferior e em particular na porção expandida 195 do segmento inferior na extremidade terminal 123 deste.

Logo depois de dirigir o gerador de sinal de acionamento 2007 para liberar o sinal de acionamento 2009 para o dispositivo de excitação 145 (por exemplo, depois do inicio da energização ultrassônica do combustível na câmara de alta pressão 55) o solenóide é energizado pelo sistema de controle 2 001 para a reposição da válvula de agulha 53 na direção de sua posição aberta. Especificamente, como discutido previamente, o furo do suporte do pino 97 é aberto de maneira que o combustível em alta pressão flui para fora do suporte do pino para o canal de retorno do combustível 71, na extremidade superior 37 do corpo principal 25, como combustível de baixa pressão, abaixando assim a pressão do combustível atrás (por exemplo, acima) do pino 93 dentro do

58/65 suporte do pino. Consequentemente, o combustível de alta pressão na câmara de alta pressão 55 é agora capaz de impulsionar a válvula de agulha 53 contra a pressão da mola 111 para a posição aberta da válvula de agulha.

A energização ultrassônica do combustível na câmara de alta pressão 55, logo antes da reposição da válvula de agulha 53 na direção de sua posição aberta facilita o movimento mais rápido da válvula de agulha para sua posição aberta. Como um exemplo, em uma realização apropriada o gerador de sinal de acionamento 2007 inicia a liberação do sinal de acionamento 2009 para o dispositivo de excitação 145 na faixa de cerca de 0,1 mili-segundo a cerca de 5 milisegundos e mais apropriadamente em cerca de 1 mili-segundo a cerca de 5 mili - segundos, antes do sistema de controle 2001 energizar a válvula solenóide para a reposição da válvula de agulha 53 na direção de sua posição aberta.

Uma vez que o combustível é ejetado do injetor de combustível 21, a válvula de agulha 53 é permitida para se fechar e o controlador 2003 envia um sinal para o gerador de sinal de acionamento 2007 para parar de acionar o dispositivo de excitação 145, assim deixando de acionar ativamente a guia de onda ultrassônica 121. Em uma realização apropriada particular, um evento de incluir uma série de pulsos curtos, durante os quais a válvula de agulha 53 abre e fecha repetidamente, com o dispositivo de excitação ultrassônica 145 (e assim o conjunto da guia onda 150) sendo acionado e subsequentemente livre de ser acionado pelo gerador de sinal de acionamento 2007 (por exemplo, o sinal de acionamento 2009 é ligado e desligado) em cada abertura e subsequente fechamento da válvula de agulha. A válvula de agulha 53 então permanece fechada (e o dispositivo de excitação 145 permanece sem excitação pelo

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gerador	de	sinal	de	acionamento 2007) por um	período
relativamente	mais	longo	de tempo, de maneira que o	restante
do ciclo	do	motor	antes que	o próximo evento de	injeção
ocorra.
		Quando o	sinal	de acionamento 2009 do	gerador
de sinal	de	acionamento	2007	é desligado, a guia	de onda

ultrassônica 121 e mais particularmente o conjunto da guia de onda 150 na realização ilustrada, transita para o que é atribuído neste como um modo de finalização do injetor de combustível 21. Neste modo de finalização, o conjunto da guia da onda 150 não está acionado pelo gerador de sinal 2007, mas está de outra maneira livre para continuar vibrando conforme seu movimento diminui (por exemplo, finaliza) em uma taxa correspondente a quantidade de amortecimento presente no conjunto da guia da onda. Mais particularmente, uma vez que a força de acionamento é removida do conjunto da guia de onda 150 o conjunto finalizará na sua freqüência natural. No conjunto da guia de onda 150 da realização ilustrada, a guia de onda ultrassônica 121 finaliza e então aciona a vibração do dispositivo de excitação 145 e mais particularmente os anéis piezelétricos 147 que estão grampeados contra o elemento de montagem 79. A tensão nos anéis piezelétricos 147 gera um sinal elétrico indicativo de uma freqüência de finalização 2013 do conjunto da guia de onda 150.

O sistema de controle 2001 inclui adicionalmente um sensor de realimentação 2011 que está conectado no dispositivo de excitação e na realização ilustrada é capaz de sensoriar o sinal elétrico (por exemplo, voltagem) gerado pelos anéis piezelétricos durante a finalização do conjunto da guia de onda. Como um exemplo, o sensor de realimentação 2011 pode incluir um circuito equivalente móvel convencional e em uma realização mais

60/65 apropriada um circuito equivalente móvel tendo uma capacidade de grampeamento (sujeição) de aproximadamente 1.000 picofarads. 0 sensor de realimentação 2011 é capaz de transmitir um sinal para o controlador 2003 indicativo da frequência de finalização do conjunto da guia da onda 150 e o controlador é capaz de receber tal sinal. Em uma realização particular apropriada, a frequência de finalização 2013 determinada pelo sensor de realimentação 2011 é uma média da freqüência de finalização determinada sobre um número predeterminado de períodos que seguem a finalização do sinal de acionamento 2009 para o dispositivo de excitação 145, tal como na faixa de cerca de 5—10 ciclos. É compreendido, todavia, que a frequência de finalização 2013 pode ser uma média de mais que 10 ou menos que 5 períodos dentro do escopo desta invenção. Também é compreendido que a frequência de finalização pode ser determinada de um período simples, tal como o primeiro período depois do término do sinal de acionamento ou um período particular depois de tal término do sinal de acionamento 2009.

Enquanto na realização ilustrada na Figura 13 o sensor de realimentação 2011 está em um circuito separado do circuito (por exemplo, fiação 181) que libera o sinal 2009 do gerador de sinal de acionamento 2007 para o dispositivo de excitação 145, é considerado que o sensor de realimentação 2011 pode estar substancialmente no mesmo circuito como ilustrado na realização da Figura 15. Em tal realização, o gerador do sinal de acionamento 2007 está eletricamente conectado ao dispositivo de excitação 145 durante o modo de excitação do injetor enquanto o sensor de realimentação 2011 está desconectado do dispositivo de excitação. Durante a transição para o modo de finalização, o gerador do sinal está desconectado do dispositivo de excitação 145, enquanto o

61/65 sensor de realimentação 2011 está conectado para monitorar a resposta da finalização.

Também é considerado que o sensor de realimentação 2011 pode ser conectado para e/ou monitorar a finalização do conjunto da guia da onda 150 em outro local que não no dispositivo de excitação 145. Por exemplo, o sensor de realimentação pode monitorar o movimento da guia de onda 121 componente do conjunto de guia de onda 150 substancialmente em qualquer local ao longo do comprimento da guia de onda e então converter o movimento para um sinal elétrico que é enviado para o controlador 2003.

De acordo com um método para controlar a operação do injetor de combustível 21 (por exemplo, de maneira geral, o dispositivo ultrassônico de liberação de líquido), o controlador 2003 ajusta a freqüência de excitação do sinal de acionamento 2009 enviado para o dispositivo de excitação 145 em resposta a frequência de finalização 2013 determinada pelo sensor de realimentação 2011 durante o modo de finalização anterior. Mais apropriadamente, como ilustrado na Figura 14, em um passo de comparação 2 015 o controlador 2003 compara a freqüência de finalização determinada durante o modo de finalização anterior com a frequência de excitação 2005 liberada para o gerador de sinal de acionamento 2007, durante o modo de excitação anterior e determina a diferença entre eles. Se a diferença excede uma tolerância prédeterminada, o controlador 2003 ajusta (no passo de ajuste 2017 na Figura 14) a freqüência de excitação 2005 enviada para o gerador de sinal de acionamento 2007 no próximo pulso (por exemplo, a próxima operação do injetor de combustível 21 em seu modo de excitação). Como um exemplo, a tolerância pode apropriadamente ser ±50 Hz, mais apropriadamente ±10 Hz, ainda mais apropriadamente ±5 Hz e ainda mais apropriadamente

62/65 ±1 Hz. Em particular, o controlador 2003 ajusta a freqüência de excitação 2005 para substancialmente encontrar a freqüência de finalização do conjunto da guia de onda 150, Em outra configuração apropriada, a freqüência de excitação 2005 pode ao invés de ser continuamente ajustada encontrar a freqüência de finalização (por exemplo, omitindo a necessidade de comparar com uma tolerância predeterminada).

Para facilitar, um sinal de finalização suficientemente poderoso do conjunto da guia de onda 150 (por exemplo, para ser sentido pelo sensor de realimentação 2011), é considerado em uma realização que o sinal de acionamento 2009 gerado pelo gerador de sinal de acionamento 2007 é desligado em seu pico (como oposição a passagem por zero ou em outro local entre picos). Desta maneira o dispositivo de excitação 145 (e assim a guia de onda 121) é deslocado o tanto quanto possível (e assim tem mais energia que necessita ser amortecida durante a finalização) quando o sinal é encerrado. É compreendido, entretanto, que o sinal de acionamento 2009 pode ser desligado em outra posição que não no seu pico e permanecer dentro do escopo desta invenção.

Em uma realização apropriada, o controlador 2003 opera de acordo com uma sequência de ignição (ou partida a frio) na partida do motor na qual o injetor de combustível 21 está incorporado. O propósito da sequência de ignição é o de aproximar uma frequência de excitação inicial 2005 que está próxima de ou na frequência natural do conjunto da guia de onda 150 para conseguir uma partida eficiente do motor. Por exemplo, em uma sequência de ignição o controlador 2 003 envia o sinal para o gerador de sinal de acionamento 2 007 gerar um sinal de acionamento curto 2009 (por exemplo, um pulso) na forma de uma onda e mais apropriadamente um onda quadrada em uma faixa próxima de uma frequência de operação

63/65 para a qual o conjunto da guia de onda foi originalmente projetado, tal como por volta de 1.000 kHz. Para o injetor de combustível 21 da realização ilustrada, o qual é designado para operar a aproximadamente 40 kHz, tal onda quadrada pode estar em uma frequência na faixa de cerca de 39 a cerca de 41 kHz. Este sinal de onda curto é apropriadamente conduzido com a válvula de agulha 53 na sua posição fechada, mas pode também ser conduzido em combinação com a abertura da válvula de agulha, sem sair do escopo desta invenção. Alternativamente, uma onda de impulso curto que é uma fração do período de onda esperado, tal como cerca de um décimo do período esperado, pode ser usada. Também é considerado que outros impulsos ou sinais podem ser usados para iniciar a finalização do conjunto da guia de onda 150 sem sair do escopo desta invenção,

Quando o sinal curto de onda termina, a resposta de finalização do conjunto da guia da onda 150 é iniciada. Depois de um período de espera fixo, seguindo o término do sinal de onda para permitir que o ruído no sistema dissipe, um sinal de finalização é determinado pelo sensor de realimentação 2011 e o controlador 2003 subsequentemente opera como discutido acima e ilustrado na Figura 14 com a frequência de excitação inicial 2005 sendo a freqüência de finalização determinada durante a seqüência de ignição. Como um exemplo, em uma realização o período de espera fixado pode ser de cerca de 100 micro-segundos. É compreendido, entretanto, que o período de espera fixado pode ser maior ou menor que 100 micro-segundos.

No método acima descrito, a diferença entre a frequência de finalização 2013 e a freqüência de excitação 2005 é determinada para cada pulso de um evento de injeção de pulsos múltiplos. É compreendido, entretanto, que a

64/65 frequência de finalização 2013 pode ser determinada apenas uma vez em cada evento de injeção de pulso múltiplo, tal como no primeiro ou no último pulso de cada evento. Em tal realização a freqüência de excitação 2005 deve ser ajustada pelo controlador 2003 se necessário, no primeiro pulso de cada evento de injeção de pulso múltiplo. É também considerado que a frequência de finalização 2013 pode ser monitorada com menos frequência que o discutido acima sem sair do escopo desta invenção.

É considerado também que em algumas realizações a válvula de agulha 53 pode ser aberta e fechada durante os pulsos múltiplos de um ciclo de motor simples, enquanto deixando o conjunto da guia de onda 150 excitado (por exemplo, ao invés de ligar e desligar em cada abertura e fechamento da válvula de agulha). Em tal realização, o conjunto da guia de onda 150 é excitado durante o primeiro pulso de um ciclo de motor de pulso múltiplo, em conjunto com a abertura da válvula de agulha 53 — e o sinal de excitação não é desligado até que a válvula de agulha está para ser fechada em seguida ao último pulso do ciclo do motor. A frequência de excitação 2005 é então ajustada antes do próximo ciclo do motor e permanece fixa durante os pulsos múltiplos do próximo ciclo.

É compreendido que em alguns dispositivos de liberação de líquido, o conjunto da guia da onda 150 pode não finalizar completamente antes que o próximo modo de excitação (ou evento de injeção) está para ocorrer. Para esta finalidade, em uma realização o sistema de controle 2001 monitora a finalização durante o modo de finalização e se a finalização ainda está presente quando o próximo pulso está para ocorrer, o controlador 2003 assinala para o gerador de sinal de acionamento 2007 gerar um sinal 2 009 em fase com o

65/65 sinal de finalização. Em outra realização, uma carga resistiva pode ser aplicada no conjunto da guia de onda 150 para amortecer artificialmente a finalização.

Enquanto na operação do sistema de controle 2001 descrito acima o ajuste da frequência de excitação 2005 está baseado em uma diferença determinada entre a frequência de excitação e a freqüência de finalização 2013, é considerado que outros métodos podem ser usados para determinar o ajuste da freqüência de excitação necessário. Por exemplo, em uma realização alternativa, o controlador 2003 pode determinar um erro de fase entre o sinal de acionamento 2009 e o sinal de finalização obtido pelo sensor de realimentação 2011. O controlador então determina a comutação da frequência necessária, se necessário, para o sinal de acionamento de excitação 2009 estar em fase com o sinal de finalização. Para determinar tal erro de fase, o sinal de acionamento 2009 é apropriadamente encerrado (por exemplo, para iniciar a finalização) quando o sinal está em seu pico.

Quando apresentados os elementos da presente invenção ou suas realizações preferidas, os artigos um, o, e dito significam que existe um ou mais dos referidos elementos. Os termos compreendendo, incluindo e tendo são utilizados para serem inclusivos e significam que pode haver elementos adicionais, além dos elementos listados.

Como alterações diversas podem ser realizadas nas construções e métodos acima, sem sair do escopo desta invenção, espera-se que toda a matéria contida na descrição acima e mostrada nas figuras anexas deve ser interpretada como ilustrativa, não tendo sentido limitativo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo ultrassônico de liberação de líquido (21) caracterizado por compreender:

- um recipiente (23) tendo uma câmara interna (35), pelo menos uma entrada (57) em comunicação com fluido com a câmera interna (35) para receber líquido na cara interna (35) e pelo menos um orifício de exaustão (69) com comunicação com fluido com a câmara interna (35) por meio do qual o líquido dentro da câmara (35) deixa o recipiente (23) por pelo menos um orifício de exaustão (69);

- uma guia de ondas ultrassônica (121) separada do recipiente (23) e disposta pelo menos em parte dentro da câmara interna (35) do recipiente (23) para energizar ultrassonicamente o líquido dentro da câmara interna (35) antes que o citado líquido seja exaurido do recipiente (23) através de pelo menos um orifício de exaustão (69);

- um dispositivo de excitação (145) operável para excitar ultrassonicamente a citada guia de ondas ultrassônica (121); e

- um sistema de controle (2001) para controlar a operação do dispositivo de liberação do líquido (21) entre um modo de excitação no qual o dispositivo de excitação (145) é operado em uma frequência de excitação ultrassônica para excitar ultrassonicamente a guia de ondas ultrassônica (121) e um modo de cortar, no qual o dispositivo de excitação (145) é inoperável para excitar a guia de ondas ultrassônica (121) de maneira que a guia de excitação ultrassônica (121) é permitida a cortar, o sistema de controle (2001) sendo operável para operar uma frequência de corte do citado corte com um sensor de realimentação (2011) e, além disso, sendo responsivo ao citado corte da guia de ondas ultrassônica (121) para ajustar a frequência de excitação do dispositivo de excitação (145) no modo de excitação deste com base, pelo menos em parte, na frequência de corte.

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2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle (2001) é operável para determinar uma frequência de corte da guia da onda (121) durante o citado modo de corte, sendo o sistema de controle (2001) responsivo ao citado corte da guia de ondas ultrassônica (121) para ajustar a frequência de excitação do dispositivo de excitação (145) no modo de excitação deste, para estar dentro de pelo menos por volta de 10 Hz da frequência de corte.
3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um elemento de válvula (53) móvel com relação ao recipiente (23) entre uma posição fechada na qual o líquido dentro da câmara interna (35) é inibido contra exaustão do recipiente (23) por meio de pelo menos um orifício de exaustão (69), na posição aberta do elemento da válvula (23), o sistema de controle (2001) operando no modo de excitação do dispositivo de liberação de líquido (21) e na posição fechada do elemento da válvula, o sistema de controle (2001) operando no citado modo de corte do citado dispositivo de liberação de líquido (21).
4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que no modo de excitação do citado dispositivo de liberação de líquido (21), o sistema de controle (2001) envia um sinal de acionamento de frequência ultrassônica, tendo uma frequência de excitação para o dispositivo de excitação (145), para vibrar ultrassonicamente o citado dispositivo de excitação (145), na citada frequência de excitação e, no modo de corte do citado dispositivo ultrassônico de liberação de líquido (21), o sistema de controle (2001) deixa de enviar um sinal de acionamento ultrassônico para o dispositivo de excitação (145) e recebe um anel sinal de corte do citado dispositivo de excitação (145), correspondente ao corte da guia de ondas ultrassônica (121).
5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle (2001) para de enviar o sinal de

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2!Ί acionamento de frequência apara o dispositivo de excitação (145), em um pico do citado sinal.
6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o sinal de acionamento de frequência ultrassônica inclui um dentre uma onda senoidal analógica e uma onda senoidal digitalmente escalonada.
7. Método para operar um dispositivo ultrassônico de liberação de líquido, dito dispositivo incluindo um recipiente tendo uma câmara interna, pelo menos uma entrada com comunicação com fluido com a câmara interna, para receber líquido na câmara interna e pelo menos um orifício de exaustão com comunicação com fluido com a câmara interna, na qual o líquido dentro da câmara deixa o recipiente citado pelo menos por um orifício de exaustão e uma guia de ondas ultrassônica separada do recipiente e disposta pelo menos em parte dentro da câmara interna do recipiente, para energizar ultrassonicamente o líquido dentro da câmara interna, antes que dito líquido seja exaurido do recipiente através de pelo menos um orifício de exaustão, dito método caracterizado por incluir:

- excitar ultrassonicamente a guia de ondas ultrassônica em uma frequência de excitação;

- parar de excitar a guia de ondas ultrassônica para permitir que a guia de ondas ultrassônica seja cortada;

- determinar, com um sensor de realimentação, uma frequência de corte da guia de ondas ultrassônica conforme a guia é cortada; e

- ajustar a frequência de excitação em resposta à frequência de corte, sendo diferente da frequência de excitação da citada guia de ondas ultrasônica.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreender, depois de determinar a frequência de corte da guia de ondas ultrassônica, determinar a diferença entre a frequência de corte e a frequência de excitação e comparar a citada diferença a uma faixa

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ΜΊ de tolerância predeterminada para dita diferença; o passo de ajuste compreendendo o ajuste da frequência de excitação em resposta à citada diferença estando para fora da citada faixa de tolerância.
9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dispositivo ultrassônico de liberação de líquido adicionalmente compreende um elemento de válvula móvel em relação ao recipiente entre uma posição fechada na qual o líquido dentro da câmara interna é inibido contra a exaustão do recipiente, por meio de pelo menos um orifício de exaustão e uma posição aberta na qual o líquido é exaurido do recipiente por meio de pelo menos um orifício de exaustão, dito método compreendendo:

- posicionar o elemento da válvula na sua posição aberta, para permitir que o líquido seja exaurido do recipiente, o passo de excitar ultrassonicamente a guia de ondas ultrassônica para uma frequência de excitação sendo realizado com o elemento da válvula na sua posição aberta.
10. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de liberação de líquido compreende ainda um dispositivo de excitação operável para excitar ultrasonicamente a guia de ondas ultrassônica, o passo de excitar ultrassonicamente a guia de ondas ultrassônica em uma frequência de excitação compreendendo gerar um sinal de acionamento de frequência e liberar dito sinal para dispositivo de excitação para operar dito dispositivo de excitação na citada frequência ultrassônica, para assim excitar ultrassonicamente a guia de ondas ultrassônica.
11. Dispositivo ultrassônico de liberação de líquido (21) caracterizado por compreender:

- um recipiente (23) tendo uma câmara interna (35), pelo menos um orifício de exaustão (69) em comunicação com fluido com a câmara interna (35) do recipiente (23), no qual o líquido dentro da câmara (35) sai do citado recipiente (23) pelo menos por um orifício de exaustão (69);

- um elemento de válvula (53) móvel em relação ao recipiente (23)

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5/7 entre uma posição fechada, na qual o líquido dentro da câmara interna (35) é inibido contra a exaustão do recipiente (23) por meio de pelo menos um orifício de exaustão (69) e uma posição aberta, na qual o líquido é exaurido do recipiente (23) por meio de pelo menos um orifício de exaustão (69);

- uma guia de ondas ultrassônica (121) para energizar ultrassonicamente o líquido dentro da câmara interna (35), antes que dito líquido seja exaurido do recipiente (23) através de pelo menos um orifício de exaustão (69), na posição aberta do elemento da válvula;

- um dispositivo de excitação operável para excitar ultrassonicamente a citada guia de ondas ultrassônica; e

- um sistema de controle (2001) controlando a operação do elemento de válvula (53), para posicionar o elemento de válvula (53) de sua posição fechada para sua posição aberta, para assim exaurir o líquido do recipiente (23), dito sistema de controle adicionalmente controlando a operação do dispositivo de excitação, para excitar ultrassonicamente a dita guia de ondas ultrassônica, antes de operar o elemento da válvula para o mover para sua posição aberta.
12. Dispositivo (21), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a guia de ondas ultrassônica (121) é separada do elemento da válvula (53).
13. Dispositivo (21), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a guia de ondas ultrassônica (121) é separada do recipiente (23).
14. Dispositivo (21), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que na posição fechada do elemento da válvula (53), o sistema de controle (2001) inicia a operação do dispositivo de excitação (145) para excitar ultrassonicamente a dita guia de ondas ultrassônicas (121) na faixa de cerca de 0,1 milissegundos até cerca de 5 milissegundos, antes de controlar o elemento da válvula (53) para mover para sua posição aberta.

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15. Dispositivo (21), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o dispositivo de liberação de líquido (21) incluir um injector ultrassônico de combustível.
16. Método de operar um dispositivo de liberação de líquido que possui um recipiente tendo uma câmara interna e pelo menos um orifício de exaustão com comunicação com fluido com a câmera interna do recipiente, por meio do qual o líquido dentro da câmara sai do recipiente citado por pelo menos um orifício de exaustão e um elemento de válvula móvel com relação ao recipiente, entre uma posição fechada na qual o líquido dentro da câmara interna é inibido contra a exaustão do recipiente por meio de pelo menos um orifício de exaustão e uma posição aberta, na qual o líquido é exaurido do recipiente por meio de pelo menos um orifício de exaustão, dito método caracterizado por compreender:

- posicionar o elemento daválvula na sua posição fechada;

- liberar líquido na câmara interna do recipiente;

- energizar ultrassonicamente dito líquido dentro da câmara interna do recipiente, com o elemento da válvula na sua posição fechada; e

- reposicionar o elemento de válvula na direção de sua posição aberta, para permitir que o líquido seja exaurido do recipiente por meio de pelo menos um orifício de exaustão, o passo de energizar ultrassonicamente o líquido dentro da câmara interna do recipiente com o elemento de válvula na sua posição fechada sendo iniciado antes de reposicionar o elemento da válvula na direção de sua posição aberta.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que em que o passo de energizar ultrassonicamente o líquido é iniciado na faixa de de cerca de 0,1 milissegundos a cerca de 5 milissegundos, antes da reposição do elemento da válvula na direção de sua posição aberta.
18. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreender continuar a energizar

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7/7 ultrassonicamente o líquido dentro da câmara interna do recipiente, com o elemento da válvula na sua posição aberta.
19. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de liberação de líquido adicionalmente compreende uma guia de ondas ultrassônica disposta pelo menos em parte dentro da câmara interna do recipiente e um dispositivo de excitação operável para excitar ultrassonicamente a guia de ondas ultrassônica, o passo de energizar ultrassonicamente o líquido dentro da câmara interna do recipiente, com o elemento da válvula na sua posição fechada incluindo a operação do dispositivo de excitação para ultrassonicamente excitar a dita guia de ondas, a operação do dispositivo de excitação sendo iniciada do elemento da válvula ser reposicionado na direção de sua posição aberta.
20. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que dito método é para controlar a operação do dispositivo, de acordo com um único evento de ejeção, compreendendo posicionamentos múltiplos do elemento da válvula de sua posição fechada para a sua posição aberta e então voltar para sua posição fechada, o passo de energizar ultrassonicamente o líquido dentro da câmara interna do recipiente, com o elemento da válvula na sua posição fechada, sendo iniciado antes de cada reposicionamento do elemento da válvula de sua posição fechada na direção de sua posição aberta.