BRPI0903997A2 - válvula solenóide - Google Patents

Abstract

VALVULA SOLENóIDE. A presente invenção refere-se a válvulas solenóldes para utilização em um sistema de partida a frio para um motor de combustão interna a etanol e/ou do tipo flex ou multi-combustível. A válvula solenóide é uma válvula de alta pressão cujo membro de núcleo é fabricado a partir de um material de alto magnetismo, cilíndrico, compreendendo uma porção de membro de núcleo fixo e uma porção de membro de núcleo móvel centralmente posicionadas no interior da bobina do solenóide e carregadas por uma mola, as extremidades próximas da porção de membro de núcleo fixo e da porção de membro de núcleo móvel sendo formadas com uma porção em recesso tendo um di&metro menor que o das porções de corpo do núcleo cujos limites definem batentes para as extremidades da referida mola.

Description

"VÁLVULA SOLENÓIDE"·

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a válvulas solenóidese, mais especificamente, a uma válvula solenóide de alta pressãoparticularmente projetada para utilização em um sistema departida a frio para um motor de combustão interna do tipo flex oubi-combustível.

Antecedentes da Invenção

Como é conhecido por aquelas pessoas versadas natécnica, desde as primeiras tentativas de utilização do etanolcomo combustível, quando do surgimento dos primeiros motores aálcool, já era conhecida a dificuldade de partida desses motoresem baixas temperaturas devidõ à temperatura de fulgor do álcool.

Visando solucionar esse problema, diversos sistemasde partida a frio foram desenvolvidos os quais utilizam gasolinaem complementação ao etanol para a partida a frio.

Tipicamente, referidos sistemas de partida a friocompreendem um pequeno reservatório para o combustível, uma bombade combustível e uma válvula solenóide para controlar a injeçãodo combustível, sua interface com o coletor de admissão podendoser aplicada em diferentes pontos dependendo da configuração doveículo.

Esses sistemas são utilizados até hoje nos veículoshíbridos que utilizam o etanol como opção, principalmente devidoa serem a única opção funcional de baixo custo, mas a verdade éque esses sistemas não tiveram qualquer evolução neste período.

Um dos principais problemas dos sistemas conhecidosno estado da técnica é que todos injetam no motor uma quantidadeexcessiva de combustível em forma líquida, o que dificulta suacombustão instantânea no momento da partida além de resultar emelevadas emissões de poluentes.

Essa injeção do combustivel em forma liquida decorredo próprio projeto dos sistemas de partida a frio conhecidos noestado da técnica, que são projetados para trabalhar a pressõesbaixas, menores que 1,0 bar, que não permitem uma pressurização eatomização suficientes do combustivel.

Conforme é amplamente conhecido por aquelas pessoasversadas neste campo da técnica, o controle da liberação do fluxode combustivel para o sistema de alimentação do motor a álcool oumulticombustível (misto) durante a partida do motor é efetuadopor uma válvula solenóide especialmente projetada para essafinalidade.

Tipicamente, referida válvula solenóide compreendeum corpo tendo uma abertura de entrada e uma abertura de saidapara o combustivel, referidas aberturas de entrada e de saidaconectadas uma à outra através de uma passagem na qual é formadauma sede de válvula a qual pode ser obturada por um elemento devedação.

O elemento de vedação está montado na extremidade deum membro de núcleo solidário ao solenóide, o qual é carregadopor uma mola, referido membro de núcleo sendo móvel no interiorda válvula entre uma primeira posição, sob a ação da referidamola, na qual referido elemento de vedação está apoiado contra areferida sede e mantém fechada referida passagem e, quando abobina do solenóide é energi2ada, uma segunda posição na qual omembro de núcleo é deslocado pelo campo magnético da bobina,vencendo a força da mola e o elemento de vedação se afasta apartir da referida sede de modo a permitir o fluxo de combustivelentre as referidas aberturas de entrada e de saida.

O membro de núcleo das válvulas solenóides usadasnesses sistemas de partida a frio normalmente tem um núcleosextavado formado com iam furo interno onde opera referida mola. Aconfiguração sextavada do membro de núcleo dificulta sua vedaçãoe a disposição da mola no interior do mesmo não permite o uso deuma mola de alta carga, com o que essas válvulas operam a umapressão máxima de 0,9 bar e uma tensão de acionamento de 7,5 V.

Ainda, o elemento de vedação dessas válvulas é umanel em "O" solidário ao membro de núcleo, onde o mesmo é montadopor interferência, o que resulta em uma série de inconvenientesque se refletem principalmente em sua capacidade de vedação.

Por exemplo, quando a alimentação de energia para abobina é interrompida e a pressão da mola vence a força magnéticaatuando sobre o êmbolo, com o que o elemento de vedação começa aser deslocado em direção à sua sede na referida passagem, em umaválvula ideal o movimento do elemento de vedação apresentaria umperfeito posicionamento com relação à sede e todos os pontos dacircunferência do anel em "0" fariam contato simultâneo com asuperfície da sede.

Na prática, todavia, isso não acontece, e o anel em"0" entra em contato com a sede de forma desigual, com o que àmedida que a carga da mola é descarregada sobre o anel em "0" aseção transversal anular do primeiro ponto de contato começa a sedeformar, até que concluído o fechamento a área de contato entreo anel em "O" e a sede cônica é tão mais irregular quanto maiorfor o desalinhamento entre os vários eixos dos componentes.

Uma solução anteriormente proposta para solucionaresse problema e possibilitar ao sistema de partida a frio operara uma maior pressão foi a substituição da vedação por anel em "0"por uma vedação mais eficaz, tal como aquela apresentada nopedido de patente brasileira Pl 0500744-5, depositado em 09/03/05pela mesma depositante do presente pedido de patente.

Todavia, o elemento de vedação proposto em referidopedido de patente não é suficiente para solucionar o problema dainjeção de iam motor uma quantidade excessiva de combustível emforma líquida durante o procedimento de partida a frio de ummotor à etanol ou multicombustivel (misto).

A presente invenção tem por objetivo solucionar esseinconveniente do estado da técnica, proporcionando uma válvulasolenóide para um sistema de partida a frio para um motor decombustão interna a etanol ou multicombustivel a qual opere apressões altas o suficiente para não permitir a injeção decombustível na forma líquida mas sim na forma de uma nuvem ounévoa perfeitamente atomizada, o que facilita sua combustão,reduz a emissão de poluentes durante a partida e assegura ummelhor funcionamento do motor.

De acordo com a presente invenção esse objetivo érealizado pela provisão de uma válvula solenóide para uso emum sistema de partida a frio de um motor de combustãointerna a etanol ou multicombustivel, compreendendo umcorpo, uma abertura de entrada e uma abertura de saída para ocombustível, referidas aberturas de entrada e saída conectadasuma à outra através de uma passagem na qual é formada uma sede deválvula a qual pode ser obturada por um elemento de vedaçãosobreinjetado em um membro de núcleo móvel no interior da válvulaentre uma primeira posição, sob a ação da referida mola, na qualreferido elemento de vedação está apoiado contra a referida sedee mantém fechada referida passagem e, uma segunda posição, quandoa bobina do solenóide é energizada, na qual referido membro denúcleo é deslocado pelo campo magnético da bobina, vencendo aforça da mola e o elemento de vedação se afasta a partir dareferida sede de modo a permitir o fluxo de combustível entre asreferidas aberturas de entrada e de saída, caracterizado pelofato que referido membro de núcleo é fabricado a partir de ummaterial de alto magnetismo em um formato cilíndrico e compreendeuma porção em recesso tendo um diâmetro menor que o da porção decorpo definindo um batente para as extremidades da mola que édisposta externamente ao núcleo, o que permite ao sistema operara uma pressão na qual o combustível é descarregado para o motorturbilhonado e atomizado sob a forma de uma névoa prefeitamenteatomizada.

Breve Descrição dos Desenhos

A presente invenção será descrita aqui a seguir emmaiores detalhes, a título de exemplo não limitativo, comrelação à sua realização atualmente preferida, conformeilustrada nos desenhos anexos, nos quais:

a Figura 1 é uma vista em elevação lateral daválvula solenóide de acordo com a presente invenção; e

a Figura 2 é uma vista em corte em seção transversalda válvula solenóide, mostrando suas partes componentes.

Descrição Detalhada da Realização Preferida

Uma realização específica atualmente preferida daválvula solenóide de acordo com a presente invenção está mostradaa título de exemplo nos desenhos anexos e será descrita aqui aseguir em maiores detalhes. Todavia, é para ser compreendido quea presente invenção é suscetível de modificações e alterações deforma e dimensões e que a presente descrição não pretende limitara invenção às formas e/ou dimensões particulares aqui ilustradase descritas mas, ao contrário, cobrir quaisquer modificações ealterações alternativas que estejam dentro do espírito e escopoda invenção, conforme definida pelas reivindicações anexas.Com referência agora particularmente aos desenhos, aválvula solenóide de acordo com a presente invenção compreende umcorpo 1 tendo uma abertura de entrada 2 e uma abertura de saída 3para o combustível, referidas aberturas de entrada 2 e de saída 3estando conectadas uma à outra através de uma passagem na qual éformada uma sede de válvula 4 a qual pode ser obturada por umelemento de vedação 5.

Referido elemento de vedação 5 está sobreinjetadosobre uma extremidade de um membro de núcleo 6 centralmenteposicionado de forma deslizável no interior da bobina 7 dosolenóide, o qual é carregado e posicionado por uma molahelicoidal de faces planas 8 com apoio na extremidade do diâmetrodos núcleos, referido membro de núcleo 6 sendo móvel no interiordo corpo 1 entre uma primeira posição, sob a ação da referidamola 8, na qual referido elemento de vedação 5 está apoiadocontra a referida sede 4 e mantém fechada referida passagem e,quando a bobina 7 do solenóide é energizada, uma segunda posiçãona qual o membro de núcleo 6 é deslocado pelo campo magnético dabobina 7, vencendo a força da mola 8 e fazendo com que o elementode vedação 5 se afaste a partir da referida sede de válvula 4 demodo a permitir o fluxo de combustível entre as referidasaberturas de entrada 2 e de saída 3.

Para assegurar o fechamento uniforme e a interrupçãodo fluxo de combustível entre as referidas aberturas de entrada 2e de saída 3, a superfície exterior do elemento de vedação 5 devese assentar perfeitamente sobre a referida sede 4.

Para tanto, referido elemento de vedação 5 é formadoa partir de um elastômero apropriado, resistente ao combustível,tal como Viton e, preferivelmente, sua superfície exterior, quedefine uma porção troncônica e uma porção de calota esférica deextremidade, para encaixe contra a sede 4 formada com um ângulode 45° com relação ao eixo longitudinal da válvula solenóide, ésubstancialmente polida e livres de imperfeições.

Essa configuração do elemento de vedação 5 sobre aextremidade de um membro de núcleo 6 assegura que, independentede um eventual desalinhamento entre a sede de válvula e o membrode solenóide, todos os pontos da superfície exterior do mesmoserão deformados de uma maneira substancialmente uniforme.

Referido membro de núcleo 6 é fabricado a partir deum material de alto magnetismo em um formato cilíndrico ecompreende uma porção de membro de núcleo fixo 6' e uma porção demembro de núcleo móvel 6" centralmente posicionadas no interiorda bobina 7 do solenóide e carregadas pela mola 8.

Para tanto, as extremidades próximas da porção demembro de núcleo fixo 6' e da porção de membro de núcleo móvel 6"são formadas com uma porção em recesso 9' , 9" tendo um diâmetromenor que o das porções de corpo 6' , 6" do núcleo cujos limitesdefinem batentes 10' , 10" para as extremidades da referida mola 8.

Adicionalmente, a referida porção de membro denúcleo fixo 6' é formada com uma segunda porção em recessodefinindo uma ranhura 11 para receber uma segunda vedação de anel3m "O".

Essa construção proporciona à válvula solenóide deacordo com a presente invenção maior robustez operar a pressõesconsideravelmente superiores às pressões normalmente aceitaspelos sistemas de partida a frio para um motor de combustãointerna do tipo flex ou bi-combustível.

Ainda, essa pressão pode ser mantida devido à essanova válvula solenóide, capa2 de garantir a estanqueidade empressões elevadas, com o que, com a linha pressurizada, a válvulasolenóide é acionada liberando a passagem de combustível para obico atomizador.

Claims (4)

1. Válvula solenóide para uso em um sistema departida a frio de um motor de combustão interna a etanol oumulticombustível, compreendendo um corpo, uma abertura deentrada e uma abertura de saida para o combustível, referidasaberturas de entrada e saída conectadas uma à outra através deuma passagem na qual é formada uma sede de válvula a qual podeser obturada por um elemento de vedação sobreinjetado em ummembro de núcleo móvel no interior da válvula entre uma primeiraposição, sob a ação da referida mola, na qual referido elementode vedação está apoiado contra a referida sede e mantém fechadareferida passagem e, uma segunda posição, quando a bobina dosolenóide é energizada, na qual referido membro de núcleo édeslocado pelo campo magnético da bobina, vencendo a força damola e o elemento de vedação se afasta a partir da referida sedede modo a permitir o fluxo de combustível entre as referidasaberturas de entrada e de saida, caracterizado pelo fato quereferido membro de núcleo (6) é fabricado a partir de um materialde alto magnetismo em um formato cilíndrico e compreende umaporção em recesso (9") tendo um diâmetro menor que o da porção decorpo (6") definindo um batente (10") para as extremidades damola (8) que é disposta externamente ao núcleo.

2. Válvula de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato que referido membro de núcleo (6)compreende uma porção de membro de núcleo fixo (6' ) e uma porçãode membro de núcleo móvel (6") centralmente posicionadas nointerior da bobina (7) do solenóide e carregadas pela mola (8).

3. Válvula de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato que as extremidades próximas da porçãode membro de núcleo fixo (6' ) e da porção de membro de núcleomóvel (6") são formadas com uma porção em recesso (9', 9") tendoum diâmetro menor que o das porções de corpo (6', 6") do núcleocujos limites definem batentes (10', 10") para as extremidades dareferida mola (8).

4. Válvula de acordo com a reivindicação 3,caracterizada pelo fato que a referida porção de membro de núcleofixo (6') é adicionalmente formada com uma segunda porção emrecesso definindo uma ranhura (11) para receber uma segundavedação de anel em "O".