PT2024629E

PT2024629E - Dispositivo de filtragem para filtrar combustíveis gasosos em sistemas para fornecimento de gás a motores de combustão interna

Info

Publication number: PT2024629E
Application number: PT07702884T
Authority: PT
Inventors: Maurizio Grando; Guido Gritti; Carlo Segato; Enrico Toniolo; Sandro Martini
Original assignee: Lovato Gas S P A
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2011-01-12
Also published as: BRPI0710433A2; RU2008148305A; PL2024629T3; WO2007128356A8; SI2024629T1; EP2024629B1; ES2355078T3; DE602007010614D1; ITPD20060179A1; CN101443545A; ATE488686T1; RU2435064C2; US8343266B2; US20090282986A1; EP2024629A1; CN101443545B; WO2007128356A1

Description

ΕΡ 2 024 629/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Dispositivo de filtragem para filtrar combustíveis gasosos em sistemas para fornecimento de gás a motores de combustão interna"

Campo técnico O presente invento refere-se a um dispositivo de filtragem para sistemas para fornecimento de gás a motores de combustão interna, em conformidade com as características especificadas no preâmbulo da reivindicação principal.

Antecedentes tecnológicos

Os dispositivos de filtragem do tipo acima mencionado são tipicamente inseridos no sistema de fornecimento de gás do motor entre uma válvula de redução de pressão e um conjunto de injectores controlados electricamente, aos quais o gás é fornecido em valores de pressão (produzidos pela válvula de redução), os quais estão normalmente perto da pressão atmosférica (para motores normalmente aspirados) ou uns poucos de bar (para motores do tipo injecção) . Estes dispositivos de filtragem, os quais estão tipicamente providos de elementos de filtragem de tipo cartucho, estão dispostos a montante do conjunto de injectores controlados electricamente para a sua protecção, de modo a removerem quaisquer impurezas do gás combustível.

Nos sistemas conhecidos para fornecimento de gás a motores, de modo a obter uma gestão electrónica correcta do fornecimento de combustível, é necessário adquirir uma série de sinais, os mais relevantes dos quais são a temperatura e a pressão de injecção do gás, no conjunto de injectores, a pressão absoluta presente no colector de admissão do motor, o sinal referente às rotações do motor e os tempos de fornecimento dos injectores. Em relação aos sinais de pressão e temperatura acima mencionados, uma primeira solução conhecida proporciona a utilização de sensores distintos e separados, os quais são mutuamente independentes. Um exemplo de uma tal construção proporciona que sejam posicionados sensores de temperatura e pressão de injecção individual no 2 ΕΡ 2 024 629/ΡΤ conjunto de injectores e que o sensor para a pressão absoluta no colector seja posicionado no módulo de gestão electrónica, no qual é introduzido o sinal para a pressão presente no colector. Uma das maiores limitações encontrada nesta solução conhecida refere-se ao facto de os sensores acima mencionados envolverem componentes separados e distintos, o que torna a sua instalação mais complexa, em adição a envolver custos globais mais elevados para o fabrico e maior complexidade da disposição dos tubos e ligações eléctricas (de modo a fornecer os sensores e adquirir os sinais a partir dos respectivos transdutores) proporcionadas para ligar todo o sistema. O nível de complexidade e dificuldade mais elevado é obviamente reflectido nos passos para instalação e manutenção do sistema, com o risco adicional de instalar incorrectamente os componentes.

De modo a ultrapassar parcialmente as desvantagens especificadas, a arte anterior proporcionou soluções técnicas nas quais o sensor de pressão de injecção de gás e o sensor para a pressão absoluta no colector são combinados num único componente; contudo, tais soluções apenas resolvem parcialmente o problema acima mencionado.

Também existem soluções conhecidas nas quais os sensores de temperatura e pressão de injecção são combinados num único componente o qual tem possibilidade de ser associado, por meio de meios de fixação mútua adequados, ao corpo do dispositivo de filtragem de gás proporcionado no sistema. Esta solução também tem algumas limitações, incluindo o facto de ainda ser necessário proporcionar um sensor separado e distinto para detectar a pressão no colector, o qual em algumas soluções conhecidas está acomodado no módulo de gestão electrónica do sistema, envolvendo também as limitações acima especificadas. O documento FR 2 855 852 A descreve um dispositivo de filtragem para sistemas para fornecimento de gás a motores de combustão interna, compreendendo o mesmo, integrados no dispositivo, meios sensores para detectarem a pressão e a temperatura do gás a ser injectado dentro do motor. 3

ΕΡ 2 024 629/PT Ο documento US 6 041 765 A descreve um sistema de combustível gasoso que tem um sensor de pressão para detectar a pressão no colector de admissão do motor. O sensor de pressão não está integrado dentro do elemento de filtragem.

Descrição do invento O objecto principal do presente invento consiste em construir um dispositivo de filtragem para sistemas para fornecimento de gás a motores de combustão interna que está configurado estruturalmente e funcionalmente para ultrapassar as limitações especificadas acima no que diz respeito à arte anterior conhecida.

Este objecto e outros, os quais serão apreciados mais claramente a partir da descrição que se segue, são alcançados pelo presente invento por meio de um dispositivo de filtragem do tipo pressão de acordo com as reivindicações anexas.

Breve descrição dos desenhos

As características e vantagens do invento vão ser apreciadas mais claramente a partir da descrição detalhada de uma concretização preferida, ilustrada por meio de um exemplo não limitador com referência aos desenhos anexos, nos quais: - as Figs. 1 e 2 são vistas em perspectiva de um dispositivo de filtragem construído de acordo com o presente invento; - a Fig. 3 é uma secção axial do dispositivo da Fig. 1; - a Fig. 4 é uma vista esquemática de um sistema para fornecimento de gás a motores de combustão interna provido do dispositivo de acordo com o invento; - a Fig. 5 é uma vista de uma variante do invento correspondente à vista da Fig. 3.

Concretização preferida do invento

Com referência às figuras mencionadas, é em geral designado por 1 um dispositivo de filtragem para filtragem do combustível gasoso em sistemas para fornecimento de gás a 4 ΕΡ 2 024 629/ΡΤ motores de combustão interna construídos em conformidade com o presente invento.

No presente contexto, o termo gás pretende referir-se a qualquer combustível o qual seja utilizado para tracção automóvel e que, nas condições de operação referentes à temperatura e pressão de injecção do motor, se encontre na fase de gás, independentemente do facto de estar, no tanque de armazenagem, na fase de gás ou líquido. Um exemplo de um gás no primeiro caso é o metano e um exemplo de um gás no segundo caso é o LPG.

Deve naturalmente ser entendido que o conceito inventivo do presente invento também se pode aplicar a sistemas que fornecem um ou outro dos combustíveis gasosos especificados ou qualquer outro combustível diferente. O dispositivo de filtragem 1 está inserido no sistema para fornecimento de gás combustível a um motor de combustão interna e é meramente indicado esquematicamente na Fig. 4. O sistema compreende em geral um tanque de armazenagem 2 para o gás combustível, a partir do qual o gás é distribuído, por meio de um tubo 3 a alta pressão (no qual são proporcionadas válvulas de corte as quais são conhecidas per se), a um dispositivo de redução de pressão 4. Através do dispositivo de redução de pressão 4, o qual também pode actuar como um vaporizador de gás (através do aquecimento trazido pela passagem da água de arrefecimento do motor através dos tubos 4a, 4b), o gás é trazido para um valor de pressão pré-seleccionado (na fase de gás) de modo a fornecer um conjunto de injectores controlados electricamente 5, os quais têm possibilidade de proporcionar o gás necessário pelo motor para o seu funcionamento. O dispositivo de filtragem 1, o qual tem possibilidade de filtrar o gás antes da injecção dentro dos cilindros do motor, está posicionado na linha de fornecimento de gás entre o conjunto de injectores 5 e o dispositivo de redução de pressão 4.

Para este fim, o dispositivo de filtragem 1 é proporcionado com um elemento de filtragem 6, por exemplo, do tipo de cartucho substituível. 5 ΕΡ 2 024 629/ΡΤ Ο colector de admissão de motor é ainda designado por 7 e está ilustrado esquematicamente. A pressão de admissão absoluta é ali medida, valor esse que é utilizado para controlar a diferença de pressão imposta no dispositivo de redução de pressão 4 tal como se poderá ver mais claramente abaixo. De modo a monitorizar o controlo do sistema de fornecimento é ainda proporcionado no sistema um módulo de gestão electrónica designado por 8, o qual inclui tipicamente um sistema de processador electrónico, o qual processa em tempo real os sinais a partir de uma série de sensores, que calcula os tempos de injecção de gás óptimos com base nas condições de operação do motor.

Entre os sensores relevantes, com a finalidade do presente invento, o sistema compreende uns meios sensores 10 para detectar a pressão do gás a ser injectado dentro do motor, uns meios sensores 11 para detectarem a temperatura de injecção do gás assim como uns meios sensores 12 para detectarem a pressão absoluta no colector de admissão 7 do motor.

De acordo com uma caracteristica principal do invento, todos os três meios sensores 10, 11 e 12 estão integrados no dispositivo de filtragem 1.

Em maior detalhe, o dispositivo de filtragem compreende uma câmara de filtragem de gás principal 13, na qual os meios sensores de pressão e temperatura 10, 11 estão activos, e uma câmara auxiliar separada e distinta 14, a qual é independente da câmara 13 e na qual o sensor de pressão 12 está activo. A câmara principal 13 está definida num corpo 15 do dispositivo de filtragem, ao qual um invólucro 16 para alojar o cartucho 6 do filtro está ligado de modo removível (por meio de uma ligação de parafuso/porca). Uma abertura de admissão e uma abertura de saída para o escoamento de gás estão delimitadas no corpo 15; as mesmas são designadas por 17 e 18 e estão definidas nas uniões de tubo de admissão e saída de gás 17a e 18a, respectivamente. Uma primeira passagem de gás 17b prolonga-se a partir da união de tubo de admissão 17a em comunicação com uma sede 19 para receber o cartucho, a jusante do qual se prolonga uma segunda passagem de gás 18b, em comunicação com a sede 19, tanto quanto a abertura de 6

ΕΡ 2 024 629/PT saída 18a. Os sensores de pressão e temperatura 10, 11 estão dispostos na porção da câmara a jusante do cartucho 6 do filtro, e estão vantajosamente activos com os seus respectivos elementos de detecção sensíveis dentro da passagem 18b. A respeito disto, um par de orifícios de passagem 20a, 20b abrem na passagem de gás 18b e comunicam com uma cavidade interna 21 do dispositivo que está interposto entre as câmaras 13 e 14. Os elementos sensíveis dos sensores 10, 11 estão montados nos orifícios, com meios de fixação estanques a gás construídos por meio de um ou mais anéis de vedação, geralmente designados por 20c. Uma placa electrónica que compreende um conjunto de circuitos 22 para fornecer e controlar os meios sensores acima mencionados é recebida na cavidade 21, tal como será descrito em detalhe abaixo. O conjunto de circuitos 22 está construído num circuito impresso, no qual os sensores 10, 11 e o sensor 12 estão montados. O elemento de medição sensível do sensor 12 está montado de modo similar, com fixação estanque a gás por meio de anéis de vedação 23a, num orifício de passagem 23 que coloca a cavidade 21 em comunicação com a câmara auxiliar 14. O sensor 12 está de preferência associado ao circuito impresso do conjunto de circuitos no lado oposto aos sensores 10 e 11, muito embora também possa ser proporcionada uma posição diferente.

Estão definidas, na câmara auxiliar 14, aberturas de admissão e saída de gás as quais são designadas por 24 e 25, e as quais estão definidas na região de uma união de tubo de admissão de gás 24a e união de tubo de saída de gás 25a, respectivamente. Um primeiro tubo de gás 24b prolonga-se a partir da união de tubo de admissão 24a em comunicação com a câmara 14, a partir de onde se prolonga um segundo tubo de gás 25b tanto quanto a abertura de saída 25a.

As uniões de tubo 17a, 18a e as uniões de tubo 24a, 25a prolongam-se de preferência de modo axial com alinhamento mútuo tal como mostrado na Fig. 3. As direcções de desenvolvimento axial de cada par de uniões de tubo de admissão/saída das câmaras 13, 14 estão ainda paralelas e espaçadas uma da outra. 7 ΕΡ 2 024 629/ΡΤ

Existe ainda a provisão de a câmara auxiliar 14 poder ser construída num elemento 26 o qual é estruturalmente independente do corpo 15 mas que pode ser unido ao mesmo de uma maneira destacável, de modo a que o elemento 26 e o corpo 15 delimitem em conjunto a cavidade 21 para receber o conjunto de circuitos. Para o fornecimento de enerqia eléctrica e a transmissão dos sinais de pressão e temperatura adquiridos pelos sensores, o dispositivo de filtragem está provido de um único meio de ligação 27 que inclui respectivos terminais eléctricos, designados em geral por 28, os quais estão electricamente ligados ao conjunto de circuitos de controlo por meio de condutores eléctricos os quais estão formados no circuito impresso. O meio de ligação 27 está vantajosamente e integralmente construído com o corpo 15 do filtro e encontra-se na forma de um meio de ligação de tipo encaixe adequado para ligação a um meio de ligação tipo ficha correspondente (não ilustrado), de modo a trazer a ligação eléctrica em relação ao módulo de gestão 8 por meio de um cabo 29 que tem uma pluralidade de fios, esquematicamente ilustrado nas figuras.

No exemplo descrito existe a provisão de o meio de ligação 27 ter cinco terminais 28, dois virados para o fornecimento da placa do conjunto de circuitos com electricidade e três proporcionados para os sinais correspondentes adquiridos pelos sensores 10, 11 e 12 integrados no dispositivo 1, podendo ser naturalmente proporcionado um número de terminais diferente em conformidade com vários requisitos específicos, mas permanecendo como intenção que os terminais proporcionados ainda estejam integrados num único meio de ligação o qual está integralmente construído com o corpo principal do dispositivo de filtragem, por exemplo, por meio de uma técnica para moldagem de material plástico.

Novamente com referência aos desenhos do sistema de fornecimento ilustrado na Fig. 4, é designado por 30 um tubo adequado para ligação da união de tubo de admissão 17a à admissão do dispositivo de redução de pressão 4, e é designado por 31 um tubo adequado para ligação da união de tubo de saída 18a desde a câmara 13 até ao conjunto dos 8 ΕΡ 2 024 629/ΡΤ injectores operados electricamente 5, para os quais é transportado o gás a ser injectado dentro dos cilindros de motor. É ainda proporcionado um tubo 32 de modo a ligar a união de tubo 24b da câmara 14 ao colector de admissão do motor e é proporcionado um outro tubo 33 para ligar a união de tubo 25 ao dispositivo de redução de pressão 4 de uma tal maneira que o sinal relativo à pressão presente no colector seja transportado para o dispositivo de redução e seja medido na câmara auxiliar 14 por meio do sensor 12.

Durante o funcionamento, proporciona-se que, por meio do sinal da pressão absoluta no colector de admissão, medida pelo sensor 12 integrado no dispositivo de filtragem e por meio dos sinais de pressão e temperatura de injecção, também medidos por meio dos sensores 10, 11 integrados no filtro, o módulo de gestão estabelece a medida de gás correcta a ser fornecida ao conjunto de injectores ao calcular os tempos de injecção de gás óptimos com base nas condições de operação do motor.

Numa variante do invento, ilustrada na Fig. 5, existe a provisão para outros meios sensores 35 serem integrados no dispositivo de filtragem 1 para medir a temperatura do ar presente no colector de admissão do motor. Este sensor pode vantajosamente ser integrado no sensor de pressão 12 de modo a ficar activo com o seu elemento de medição sensível na câmara auxiliar 14. Nesse caso, o conjunto de circuitos 22 é proporcionado para adquirir o valor dessa temperatura e para transmitir o mesmo ao módulo de gestão 8. Pode ser opcionalmente proporcionado um terminal adicional 28 para aquele sinal de temperatura no meio de ligação 27. O invento alcança assim os objectivos especificados ao ultrapassar as limitações da arte anterior mencionada e trazer um número de vantagens sobre as soluções conhecidas.

Uma vantagem principal envolve o facto de o dispositivo do invento não precisar de estar provido de quaisquer componentes adicionais para os sensores do sistema de fornecimento, uma vez que os mesmos estão integrados no dispositivo de filtragem, com o resultado de uma redução nos custos e na simplificação da instalação e manutenção do 9 ΕΡ 2 024 629/ΡΤ sistema. É ainda obtida de modo vantajoso uma simplificação das ligações eléctricas e pneumáticas relativas aos sensores e à transmissão dos sinais medidos ao módulo de gestão. Essa simplificação envolve ainda um fardo menor em termos dos custos de instalação do sistema em adição a reduzir o risco de erros quando os componentes proporcionados estão montados no sistema em relação às soluções conhecidas.

Lisboa, 2011-01-05

Claims

ΕΡ 2 024 629/ΡΙ 1/3 REIVINDICAÇÕES 1 - Dispositivo de filtragem para sistemas para fornecimento de gás a motores de combustão interna, compreendendo, integrados no dispositivo, meios sensores (10, 11, 12) para detectarem a pressão e a temperatura do gás a ser injectado dentro do motor, e caracterizado por compreender, integrado no dispositivo, meios sensores para detectarem a pressão no colector de admissão do motor.
2 - Dispositivo de filtragem de acordo com a reivindicação 1, que compreende uma câmara de filtragem de gás principal (13), na qual os meios sensores (10, 11) para detectarem a pressão e a temperatura do gás a ser injectado dentro do motor estão activos, e uma segunda câmara auxiliar (14) para a passagem do gás, câmara essa (14) que está separada e independente da câmara principal (13), na qual os meios sensores (12) para detectar a pressão no colector de admissão do motor estão activos.
3 - Dispositivo de filtragem de acordo com a reivindicação 2, em que a câmara principal (13) compreende uma sede (19) para receber um elemento de filtragem tipo cartucho (6), sendo os meios sensores (10,11) para detectar a pressão e temperatura de injecção proporcionados na porção da câmara principal (13) que se prolonga a jusante do elemento de filtragem (6), em relação ao sentido do escoamento do gás dentro do dispositivo.
4 - Dispositivo de filtragem de acordo com a reivindicação 3, em que a câmara de filtragem principal (13) compreende aberturas de admissão e saída (17, 18) para o escoamento de gás, de modo a ligar a câmara principal (13) com comunicação de fluido à admissão de um dispositivo de redução de pressão (4) e a um conjunto de injectores operados electricamente (5) para injectar o gás dentro do motor.
5 - Dispositivo de filtragem de acordo com a reivindicação 2 ou 3, em que a segunda câmara auxiliar (14) compreende respectivas aberturas de admissão e saída (24, 25) para o escoamento do gás, de modo a ligar a câmara auxiliar ΕΡ 2 024 629/PT 2/3 (14) com comunicação de fluido à admissão de um dispositivo de redução de pressão (4) e ao colector de admissão do motor.
6 - Dispositivo de filtragem de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações 2 a 5, em que são proporcionadas, para cada uma das câmaras (13, 14), na região das aberturas de admissão e saída (17, 18; 24, 25), respectivas uniões de tubo (17a, 18a; 24a, 25a) que se prolongam axialmente com alinhamento mútuo.
7 - Dispositivo de filtragem de acordo com a reivindicação 6, em que as direcções de desenvolvimento axiais dos pares de uniões de tubo de admissão e saída (17a, 18a; 24a, 25a) das câmaras respectivas (13, 14) estão paralelas e espaçadas umas das outras.
8 - Dispositivo de filtragem de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações precedentes, que compreende um conjunto de circuitos (22) para fornecer e controlar os meios sensores (10, 11, 12) integrados no dispositivo.
9 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, em que o conjunto de circuitos (22) é recebido numa cavidade (21) a qual está interposta entre as câmaras (13, 14) e que abre ali por meio de orifícios os quais têm capacidade para receber os elementos sensíveis dos meios sensores (10, 11, 12), respectivamente, com fixação estanque ao gás dos elementos nos orifícios correspondentes.
10 - Dispositivo de filtragem de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações precedentes, compreendendo, integrado no dispositivo, um único elemento de meio de ligação (27) que inclui terminais respectivos (28) para fornecer electricidade e adquirir sinais para os meios sensores (10, 11, 12), estando os terminais (28) ligados electricamente ao conjunto de circuitos (22) para fornecer e controlar os meios sensores por meio de condutores eléctricos.
11 - Dispositivo de filtragem de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações precedentes, em que a câmara auxiliar (14) está formada num elemento (26) que se pode ΕΡ 2 024 629/ΡΤ 3/3 fixar de modo removível num corpo principal (15) do dispositivo de filtragem, no qual a câmara de filtragem principal (13) é recebida.
12 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, em que a cavidade de recepção estanque a gás (21) do conjunto de circuitos (22) é definida quer pelo corpo principal (15) do dispositivo quer pelo elemento (26) que é fixo de modo removível ao corpo (15).
13 - Dispositivo de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações precedentes, compreendendo, integrado no dispositivo, uns meios sensores adicionais (35) para detectarem a temperatura presente no colector de admissão do motor.
14 - Dispositivo de acordo com as reivindicações 2 e 13, em que os meios sensores (35) para detectarem a temperatura no colector de admissão estão activos na segunda câmara auxiliar (14).
15 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 14, em que os meios sensores (35) para detectarem a temperatura no colector de admissão do motor estão integrados nos meios sensores (12) para detectarem a pressão no colector. Lisboa, 2011-01-05 ΕΡ 2 024 629/ΡΤ 1/4 οο

CN σ>L.

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