BRPI1001227B1

BRPI1001227B1 - Método e sistema de alimentação de combustível para a partida a frio em motores de combustão interna

Info

Publication number: BRPI1001227B1
Application number: BRPI1001227-3A
Authority: BR
Inventors: Fabiano Cardia; Odair Antonio Von Ah; Claudinei Garcia Buzinaro; Fernando Luiz Windlin
Original assignee: Magneti Marelli Sistemas Automotivos Ind. E Com. Ltda
Priority date: 2010-04-12
Filing date: 2010-04-12
Publication date: 2021-04-27
Also published as: BRPI1001227A2

Abstract

método e sistema de alimentação de combustível para a partida a frio em motores de combustão interna. o presente pedido de patente se refere a um método e sistema de alimentação de combustível para a partida a frio em motores de combustão interna, capaz de prover durante a partida do motor uma distribuição uniforme de gasolina entre todos os cilindros do motor, compreendido por uma mini galeria (3) flexível ou rígida, um reservatório de gasolina (2), uma bomba elétrica (5) de pressurização, um injetor de combustível (6) para controle e dosagem do combustível e no mínimo dois insertos injetores (4).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

O presente pedido de patente se refere a um método e sistema de alimentação de combustível para a partida a frio em motores de combustão interna.

ESTADO DA TÉCNICA

Os motores de combustão interna do ciclo Otto que utilizam etanol (álcool etílico hidratado combustível - AEHC) necessitam de sistema auxiliar para a partida do motor em temperaturas abaixo de 15°C, devido á baixa pressão de vaporização do álcool - etanol. Assim, umas das formas encontradas para a solução deste problema é a utilização de gasolina durante a partida do motor, em função da gasolina ter pressão de vaporização mais elevada que o etanol e o ponto de fulgor mais baixo.

Os sistemas com partida a frio que utilizam gasoline empregam normalmente sistemas de alimentação independente desde o reservatório até injeção da gasolina no coletor de admissão do motor.

No pedido de patente WO 2004/090309 de IWAMOTO, o sistema de alimentação de gasolina para partida a frio de um motor ciclo Otto pode ser simplificado com a utilização de uma única galeria que utiliza os mesmos injetores de combustível tanto para álcool quanto para a gasolina. Neste caso, utilizam-se apenas o reservatório e válvula de controle de fluxo, sendo os demais componentes (galeria e injetores) comuns para os dois combustíveis. Neste tipo de solução exige-se uma maior quantidade do combustível de partida para injeção na câmara de combustão do motor, ou coletor de admissão. Deste modo, há a necessidade de que o reservatório de gasolina seja de maior dimensão, o que propicia a formação de borra de combustível no reservatório e risco de travamento dos injetores no periodo do ano com temperaturas mais elevadas, em que o sistema fica inoperante, e também em regiões onde a estação do inverno é menos duradoura e o reservatório de gasolina permanece com o combustível por longo período sem a sua substituição. Outra desvantagem é o tempo necessário para que o combustível chegue até o injetor para ser injetado no coletor de admissão do motor e por consequência, um retardo na partida do motor.

Na patente brasileira PI 0504015-9 de Márcio Turra de Ávila e Marcelo Valente Feitosa, a solução encontrada para a partida a frio é a utilização de um sistema independente com a adoção de resistência de aquecimento e o emprego de injetor (ou bico injetor, ou atomizador) de combustível secundário. Com essa solução, o número de injetores de combustível para injeção da gasolina no coletor ou motor será sempre múltiplo do número de injetores de combustível usados para injeção do álcool - etanol. Neste tipo de solução há o problema do custo elevado do sistema em função do uso de dois injetores de combustível, um para a partida a frio a gasolina e um para o regime normal de operação do motor, para cada cilindro do motor.

Na patente PI 0703443 é utilizado sistema com galeria de combustível para a distribuição do combustível para a partida a frio, até o injetor, sendo utilizado um injetor exclusivo para a partida a frio para cada cilindro do motor. A grande desvantagem nesse sistema é o elevado custo em função da utilização de um injetor adicional para cada cilindro do motor dedicado à partida a frio do motor em baixa temperatura.

Outros sistemas comuns de injeção compreendem um reservatório de gasolina, uma bomba elétrica, válvulas de controle e de restrição, sendo comandadas por uma central eletrônica. Neste tipo de solução há a desvantagem do controle de dosagem ineficiente de gasolina durante a partida do motor, elevada dispersão na quantidade de combustível injetado em cada cilindro e o problema do acúmulo de grande quantidade de gasolina no interior do coletor e galeria, podendo ocasionar a vaporização e risco de explosão.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

O principal objetivo, mas não o único, desta invenção é prover um sistema inovador de partida a frio que seja compacto, de baixo custo e que apresente alto grau de eficiência, ou seja, reduza o tempo de partida do motor pela distribuição uniforme do combustível (gasolina) para cada cilindro do motor, na quantidade necessária e suficiente para inicio do funcionamento do motor.

Como objetivos secundários citam-se que o sistema seja simples, para a fácil acomodação e instalação do sistema no coletor de admissão do veículo, e que reduza a emissão de poluentes pela otimização da quantidade de gasolina injetada para a partida do motor.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Os objetivos da presente invenção são alcançados pela utilização de um sistema de alimentação para a partida a frio que utiliza uma única válvula dosadora, ou injetor, comandada pela central eletrônica do veículo, uma mini galeria com diâmetro do duto interno calibrado para faixa de vazão requerida para operação do motor e insertos injetores com canal interno e furos calibrados.

A presente invenção apresenta inúmeras vantagens, principalmente em relação ao menor custo do sistema e à maior eficiência, obtidos pela capacidade de controle da quantidade de gasolina a ser injetada durante a partida a frio do motor, á redução de emissão de poluente devido à menor quantidade de combustível injetada para início de operação do motor. Ainda, há a vantagem de requerer baixo tempo de resposta do sistema, referente ao tempo de injeção da gasolina desde o injetor de dosagem até a injeção efetiva do combustível na admissão do motor e o funcionamento do motor, e as dimensões reduzidas do sistema, permitindo fácil acomodação e instalação no coletor de admissão do veiculo.

O método e o sistema de alimentação proposto consiste na aplicação de princípios inventivos, de forma a reduzir o custo do sistema de partida a frio do motor, principalmente devido à redução de massa da galeria e utilização de insertos injetores em substituição aos bicos injetares de combustível, utilizando apenas um único injetar de combustível (bico injetar, ou válvula dosadora) para dosagem da gasolina a ser injetada sob a válvula de admissão, ou coletor, sendo um sistema de partida a frio do motor independente, compreendendo um reservatório de gasolina, uma bomba elétrica para pressurização do combustível, um injetor para o controle e dosagem do combustível, uma mini galeria, uma pluralidade de dutos rígidos ou flexíveis e no mínimo dois insertos injetores. Com este sistema de alimentação é resolvido o problema de elevado custo devido à utilização em duplicidade de injetores de combustível por cilindro do motor, a complexidade de controle para um sistema com uma única galeria e que utilizam um único injetor por cilindro para a partida a frio e regime normal de operação com álcool - etanol. Ainda, é resolvido o problema da grande quantidade de gasolina que permanece no interior da mini galeria e a necessidade de reservatório de gasolina com maior capacidade.

Em substituição à utilização de um injetor de combustível específico para a partida a frio e exclusivo para cada cilindro do motor e que é um dos fatores que encarecem o sistema, é utilizado um inserto injetor, de baixo custo e construção simplificada. O inserto injetor tem a função principal de pulverizar e/ou despejar o jato de combustível no interior do coletor de admissão ou sob a válvula de admissão, através de pelo menos um furo de diâmetro calibrado.

A bomba elétrica tem a função de pressurizar o combustível na linha de distribuição de combustível a jusante do injetor de dosagem de combustível, enquanto a central eletrônica do veículo faz o comando do injetor realizando o controle e a dosagem de combustível a ser injetado no motor. A mini galeria tem a função de distribuição do combustível, recebido do injetor, para os dutos de alimentação até o inserto de injeção.

A mini galeria é entendida como um distribuidor de combustível, com uma entrada e duas ou mais saídas (normalmente quatro), sendo fabricada em material rígido ou flexível, em que as dimensões da envolvente interna do duto seja ajustada de tal maneira a permitir a uniformização da distribuição da gasolina de forma equalitária para todos os insertos injetores, fazendo com que o volume de gasolina injetado em cada cilindro do motor por cada um dos insertos injetores seja igual. Com aplicação dos insertos injetores com furos calibrados obtêm-se dispersão minima em volume injetado em cada cilindro do motor, fazendo com que a partida do motor seja mais rápida e mais estável. A dispersão média obtida após simulação computacional e testes práticos para o método e sistema de alimentação proposto pela presente invenção, na qual são utilizados insertos injetores com furos calibrados e mini galeria com diâmetro do duto ajustado/calibrado à vazão requerida para o volume do motor e número de cilindros, é de aproximadamente oito vezes menor que nos demais sistemas de partida a frio comum, demonstrando seu maior grau de eficiência.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A presente invenção será melhor compreendida a luz das figuras anexas, dadas a mero título de exemplo, mas não restringindo o escopo de proteção da presente invenção, nas quais: - A Figura 1 refere-se ao sistema de alimentação de gasolina para a partida a frio, onde estão representados esquematicamente o reservatório de combustível (2), a bomba para pressurização do combustível (5), dutos de alimentação do combustível para o injetor de dosagem (7), um injetor eletrônico para dosagem de combustível (6), uma mini galeria para distribuição do combustível dosado pelo injetor para os insertos injetores, inserto injetor (4) e o coletor de admissão do motor (1). - A Figura 2 refere-se a uma possível configuração construtiva para invenção proposta, no qual o injetor de combustível está disposto à montante da mini galeria, sendo esta construída príncipalmente em material flexível. Não necessariamente o injetor precisa estar fixado diretamente á mini galeria, podendo ser ligado a esta através de um elemento flexível (mangueira). - A Figura 3 refere-se a uma possível configuração construtiva para invenção proposta, no qual o injetor de combustível está disposto à montante da mini galeria, sendo esta construída principalmente em material rígido. - A Figura 4 refere-se a uma representação do ângulo α formado pelo jato expelido pelo inserto injetor em relação ao seu eixo de revolução. - A Figura 5 refere-se a uma representação com a indicação do diâmetro calibrado do furo do inserto injetor 01 para a pulverização do jato de combustível, e o ângulo α formado pelo jato expelido pelo inserto injetor em relação ao seu eixo de revolução, além dos diâmetros do canal de alimentação do inserto injetor 02 e o diâmetro interno do duto principal da mini galeria 03, os quais estão intrinsecamente relacionados para se obter a uniformidade no volume de combustível injetado em cada cilindro do motor e o grau de eficiência atribuída à presente invenção. - A Figura 6 refere-se à uniformidade de massa de gasolina injetada entre os cilindros do motor, conseguida com a utilização do método e sistema propostos e, ainda, demonstra a elevada dispersão em sistemas que não utilizam insertos de injeção com os diâmetros dos furos calibrados e diâmetro do duto da galeria de combustível ajustado para a vazão de gasolina necessária e suficiente para a partida do motor.

DESCRIÇÃO DE UMA CONFIGURAÇÃO PREFERENCIAL

O presente pedido de patente poderá ser mais bem entendida a partir do sistema de alimentação de combustível para a partida a frio do motor, como mostra a Figura 1. Nela é apresentado o sistema de alimentação de gasolina para partida a frio do motor, no qual um injetor (6) é posicionado a montante da mini galeria de combustível.

Nesta figura é possível identificar o sistema, compreendido por uma mini galeria (3), flexível ou rígida, um reservatório de gasolina (2), uma bomba elétrica (5) de pressurização, um injetor de combustível (6) para controle e dosagem do combustível e no mínimo dois insectos injetores (4).

A mini galeria faz a distribuição do combustível aos insertos injetores. Os insertos injetores são localizados no coletor de admissão de tal forma que o jato de combustível esteja direcionado para as válvulas de admissão do motor. Nas Figura 2 e Figura 3 não estão representados o reservatório, a bomba elétrica e os tubos de alimentação a montante do injetor por não ser o foco do presente pedido de patente.

As Figura 2 e Figura 3 tratam de possíveis configurações construtivas, podendo o injetor ser disposto lateralmente ou num plano inclinado ao duto de distribuição da mini galeria. A mini galeria, sendo em material flexível no caso da Figura 2, ou material rígido no caso da Figura 3 ilustra o método de alimentação proposto, em que o injetor de combustível está localizado a montante da mini galeria.

A mini galeria, seja conforme a Figura 2 ou a Figura 3, não apresenta retenção de combustível após a partida do motor, em função do reduzido volume interno da galeria, da disposição de montagem do injetor sobre a mini galeria e de permitir a aspiração do combustível pelo motor imediatamente após a partida. Adicionalmente, por ser compacta, possui diâmetro interno ajustada para faixa de vazão de gasolina requerida para o sistema, menor massa em relação ao estado da técnica atual e conseqüentemente de baixo custo, podendo ser em material metálico, termoplástico ou termofixo. No caso da mini galeria flexível da figura 3, esta é capaz de absorver variações dimensionais influenciada pelo ciclo a que o sistema é imposto durante a aplicação, permitindo fácil montagem em sistemas de injeção com restrições de espaço.

As galerias têm diâmetro interno pequeno devido à necessidade de pouco combustível injetado por ciclo. Estas galerias tem diâmetros principais variando de 2 a 6 mm, e os diâmetros dos ramais secundários variando de 2 a 6 mm.

O inserto injetor (4) por sua vez, é um elemento simples e de baixo custo e como submontagem da mini galeria, podendo ser constituído de um ou mais elementos dotados de canal central para entrada do combustível, e no mínimo um furo calibrado cujas dimensões são controladas como indicado na Figura 5, podendo ou não necessitar de elementos vedantes para o seu acoplamento na mini galeria e a montagem no coletor de admissão ou motor.

Os insertos injetores possuem no mínimo um furo de passagem do combustível com diâmetro entre 0,30 até 1,00 milímetro.

Os insertos injetores em que o jato de combustível é expelido pode ser orientado a um dado ângulo α em relação ao eixo de revolução do inserto injetor. O jato de combustível expelido pode ser orientado em um ângulo a compreendido entre 0 até 60 graus em relação ao eixo de revolução do inserto injetor.

O inserto injetor (4) como mostrado em corte na Figura 5, é construído de tal maneira que o fluxo de combustível seja acelerado durante a passagem pelo furo de dimensão calibrada, capaz de pulverizar o jato na direção das válvulas de admissão do motor e permitir a uniformização do volume de combustível injetado em cada cilindro do motor.

Claims

1. Mini galeria em sistema de injeção de combustível, compreendida por uma mini galeria (3) flexível ou rígida, um reservatório de gasolina (2), uma bomba elétrica (5) de pressurização, um injetor de combustível (6) para controle e dosagem do combustível, caracterizada por um duto principal com uma pluralidade de dutos secundários, de tal forma a conduzir o combustível dosado pelo injetor (6) até o inserto injetor (4).

2. Mini galeria (3), conforme a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de possuir no mínimo dois insertos injetores (4).

3. Mini galeria (3), conforme as reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de utilizar diâmetro interno do duto (4) entre 2 e 6 mm.

4. Mini galeria (3), conforme qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada por utilizar insertos injetores com no mínimo um furo de passagem do combustível com diâmetro entre 0,30 até 1,00 milímetro.

5. Mini galeria (3), conforme qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada por utilizar insertos injetores em que o jato de combustível expelido pode ser orientado a um dado ângulo α em relação ao eixo de revolução do inserto injetor.

6. Mini galeria (3), conforme qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato em que o jato de combustível expelido pode ser orientado em um ângulo a compreendido entre 0 até 60 graus em relação ao eixo de revolução do inserto injetor.

7. Mini galeria (3), conforme qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser montado â jusante da galeria e inserida no coletor de admissão, tendo no mínimo um furo para injeção e pulverização do combustível no interior do coletor de admissão ou câmara do motor.