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BRPI0801832B1 - Injetor de combustível que abre para fora - Google Patents

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BRPI0801832B1
BRPI0801832B1 BRPI0801832-4A BRPI0801832A BRPI0801832B1 BR PI0801832 B1 BRPI0801832 B1 BR PI0801832B1 BR PI0801832 A BRPI0801832 A BR PI0801832A BR PI0801832 B1 BRPI0801832 B1 BR PI0801832B1
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BR
Brazil
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needle
injector
closing
channel
fuel
Prior art date
Application number
BRPI0801832-4A
Other languages
English (en)
Inventor
Luca Mancini
Michele Petrone
Marcello Cristiani
Original Assignee
Magneti Marelli Powertrain S.P.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Magneti Marelli Powertrain S.P.A. filed Critical Magneti Marelli Powertrain S.P.A.
Publication of BRPI0801832A2 publication Critical patent/BRPI0801832A2/pt
Publication of BRPI0801832B1 publication Critical patent/BRPI0801832B1/pt

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Abstract

injetor de combustível que abre para fora. injetor de combustível (1) provido de: uma válvula (7) de injeção compreendendo um bico (3) de injeção; uma agulha (17) móvel para regular o fluxo de combustível através da válvula (7) de injeção e que termina com uma cabeça de fechamento (27), a qual engasta com um assento de válvula (18) da válvula (7) de injeção, e que é disposta externamente com relação à válvula (7) de injeção e que se apresenta com um diámetro pré-determinado de selagem; um atuador (6) para deslocar a agulha (17) entre uma posição fechada e uma posição aberta da válvula (7) de injeção; uma mola (10) de fechamento a qual tende a manter a agulha (17) na posição fechada da válvula (7) de injeção empurrando a cabeça de fechamento (27) contra o próprio assento de válvula (18) em um sentido contrário ao do sentido de alimentação de combustível; e um corpo (4) de suporte que tem um formato tubular e que apresenta um canal (5) de alimentação dentro do qual está disposta uma agulha (17), tem a agulha (17), em uma extremidade oposta da cabeça de fechamento (27), sendo acoplada a um canal (28) de balanceamento, o qual está à pressão ambiente.

Description

INJETOR DE COMBUSTÍVEL QUE ABRE PARA FORA [0001] A presente invenção refere-se a um injetor de combustível que abre “para fora”.
[0002] A presente invenção descobre aplicações vantajosas para um injetor eletro-magnético, ao qual será feita referência explícita na descrição que segue sem por causa disso perder generalidade.
[0003] Um injetor de combustível eletro-magnético compreende um corpo de acomodação tubular cilíndrico que apresenta um canal central de alimentação, o qual executa a função de tubo para combustível e extremidades com um bico de injeção regulado por uma válvula de injeção controlada por um atuador eletro-magnético. A válvula de injeção é provida de uma agulha, a qual é conectada rigidamente com um retentor móvel do atuador eletro-magnético a ser deslocado, pela polarização do próprio atuador eletro-magnético, entre uma posição de fechamento e uma posição de abertura do bico de injeção contra a tendência de uma mola de fechamento a qual tende a manter a agulha na posição de fechamento. A agulha termina com uma cabeça de fechamento, a qual, na posição fechada, é empurrada pela mola de fechamento contra o assento de válvula da válvula de injeção para evitar a saída de combustível. Genericamente, a cabeça de fechamento é disposta dentro do tubo de combustível e conseqüentemente, para passar da posição de fechamento para a posição de abertura da válvula de injeção, a cabeça de fechamento é deslocada em um sentido contrário ao sentido da alimentação de combustível que permanece dentro do tubo de combustível; estes injetores de combustível são nomeados como injetores de combustível que abrem “para dentro”.
[0004] Os injetores de combustível que abrem para dentro não podem garantir uma alta precisão e uma alta estabilidade da direção de injeção do combustível e assim não são adequados para serem usados nos assim-chamados motores de “borrifo-guiado os quais usam uma combustão estratificada, na qual o combustível deve ser injetado com uma precisão muito alta próximo da vela de ignição; realmente, neste tipo de aplicação, um erro de menos do que um milímetro na direção do fluxo de combustível pode molhar os eletrodos da vela de ignição e assim comprometer seriamente a combustão.
[0005] Para obter-se uma alta precisão e uma alta estabilidade da direção de injeção de combustível, são usados injetores de combustível que abrem “para fora”, nos quais a cabeça de fechamento apresenta um formato de cone-truncado, é disposta fora do tubo de combustível, é empurrada por uma mola de fechamento contra o assento de válvula da própria válvula de injeção com um sentido contrário ao do sentido de alimentação do combustível e é conseqüentemente deslocada da posição de fechamento até a posição de abertura em um sentido que concorda com o sentido da alimentação de combustível.
[0006] Para obterem-se características ótimas da injeção do combustível, o diâmetro de selagem hidráulica da cabeça de fechamento, com formato de um cone-truncado, é maior e na ordem de 3,5-4,0 mm ao invés de 1,3-1,5 mm de uma cabeça de bola de fechamento padrão. Quando o motor
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2/8 está funcionando, combustível à alta-pressão (de cerca de 150-200 bares) está presente dentro do tubo de alimentação, o qual, combustível, gera uma tensão de abertura hidráulica de proporções consideráveis sobre a cabeça de fechamento pelo efeito da área de selagem hidráulica maior; tal tensão de abertura hidráulica sobre a cabeça de fechamento deve ser contrabalanceada pela força de fechamento da mola de fechamento a qual deve ser conseqüentemente dimensionada para gerar uma força de fechamento elástica considerável. Conseqüentemente, também o eletro-imã deve ser dimensionado para ser capaz de gerar uma força de abertura eletro-magnética considerável, maior do que a força elástica de fechamento da mola de fechamento para possibilitar a partida do motor; de fato, quando o motor começou a funcionar, a força de fechamento elástica gerada pela mola de fechamento é contrabalanceada pela tensão de abertura hidráulica gerada pelo combustível pressurizado, enquanto a tensão de abertura hidráulica gerada pelo combustível pressurizado está geralmente ausente quando dando a partida do motor (a bomba de alta pressão de combustível é mecanicamente atuada pelo eixo de manivelas) e então imóvel antes que o motor tenha dado partida.
[0007] O dimensionamento de ambos, a mola de fechamento e o eletro-imã para respectivamente gerar uma força elástica e uma força eletro-magnética de alta intensidade implica em altos custos de produção e grandes pesos os quais determinam uma considerável inércia mecânica e magnética com conseqüente piora dos desempenhos dinâmicos do injetor (ou seja, redução da velocidade de atuação); a piora dos desempenhos dinâmicos do injetor é particularmente negativa porque evita uma atuação do injetor para injeções curtas e então evita o desempenho de curtas injeções piloto antes da injeção principal.
[0008] Para resolver as já mencionadas desvantagens, foi sugerido substituir o atuador eletromagnético tradicional por um atuador piezo-elétrico, o qual está adaptado para gerar forças piezoelétricas muito altas com tempos de atuação muito curtos. Entretanto, um atuador piezo-elétrico é correntemente muito custoso e difícil de ser feito.
[0009] O objetivo da presente invenção é o de fazer um injetor de combustível que abre para fora o qual esteja livre das desvantagens acima descritas e que seja especificamente fácil de fazer com um custo-eficaz.
[0010] De acordo com a presente invenção, foi feito um injetor de combustível que abre para fora tal como estabelecido nas reivindicações anexas.
[0011] A presente invenção será agora descrita com referência nos desenhos anexos, os quais mostram algumas de suas configurações, não limitativas, e nos quais:
- a Figura 1 é uma vista lateral em secção, diagramática, com partes removidas para melhor clareza, de um injetor de combustível feito de acordo com a presente invenção;
- a Figura 2 mostra uma válvula de injeção do injetor da fig. 1 em escala ampliada;
- a Figura 3 mostra um atuador eletro-magnético do injetor da fig. 1 em uma escala ampliada; e
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3/8
- a Figura 4 mostra uma variante do atuador eletro-magnético da fig. 3.
[0012] Na fig. 1, o numeral (1) indica como um todo um injetor de combustível, o qual apresenta uma simetria essencialmente cilíndrica sobre um eixo (2) longitudinal e que é controlado para injetar combustível por um bico (3) de injeção-mostrado na fig. 2-o qual fica diretamente dentro de uma câmara de combustão (não mostrada) de um cilindro. O injetor (1) compreende um corpo (4) de suporte, o qual tem uma secção variável de formato tubular cilíndrico ao longo do eixo (2) longitudinal e apresenta um canal (5) de alimentação ao longo de todo o seu comprimento para fornecer o combustível pressurizado ao bico (3) de injeção. O corpo (4) de suporte acomoda um atuador (6) eletro-magnético, em uma sua porção superior e uma válvula (7) de injeção (mostrada na fig. 2) em uma sua porção inferior; em uso, a válvula (7) de injeção é atuada pelo atuador (6) eletro-magnético para ajustar o fluxo de combustível através do bico (3) de injeção, o qual é obtido na própria válvula (7) de injeção.
[0013] O atuador (6) eletro-magnético compreende um eletro-imã (8), o qual está acomodado em uma posição fixa dentro do corpo (4) de suporte e quando energizado desloca um retentor (9) de material ferro-magnético ao longo do eixo (2) desde uma posição de fechamento até uma posição de abertura da válvula (7) de injeção contra a tendência de uma mola (10) de fechamento a qual tende a manter o retentor (9) móvel na posição de fechamento da válvula (7) de injeção. O retentor (9) móvel apresenta uma pluralidade de furos passantes (11) axiais (somente um dos quais é mostrado nas fig. 3 e 4) para possibilitar o fluxo de combustível em direção ao bico (3) de injeção. O eletro-imã (8) ainda compreende uma espira (12) a qual é potencializada eletricamente por uma unidade de controle eletrônica (não mostrada) por meio de uma fiação (13) elétrica e está acamado em uma cangalha (14) magnética fixa, a qual está acomodada dentro do corpo (4) de suporte e apresenta um furo central (15) para possibilitar que o combustível flua em direção ao bico (3) de injeção.
[0014] Preferentemente, a cangalha (14) magnética fixa do eletro-imã (8) ai acomoda duas espiras (12) eletricamente independentes uma da outra (não mostradas em detalhe). A principal vantagem do uso de um eletro-imã (8) do tipo de “estator multipolar é a relacionada com o fato de que tal eletro-imã (8) é extremamente rápido, apresentando uma massa de material magnético muito baixa e consequentemente uma inércia mecânica e magnética muita baixa.
[0015] O retentor (9) móvel é parte de um equipamento (16) móvel, o qual ainda compreende um obturador ou agulha (17), tendo uma porção superior integrada com o retentor (9) móvel e uma porção inferior que coopera com um assento de válvula (18)-mostrado na fig. 2-da válvula (7) de injeção para ajustar o fluxo de combustível através do bico (3) de injeção de um modo conhecido. Um anel de acasalamento (19) é fixado à agulha (17), o qual anel comprime a mola (10) de fechamento contra um ombro (20) do corpo (4) de suporte de modo que a mola (10) de fechamento tende a manter o retentor (9) móvel - ou seja, a agulha (17)-na posição de fechamento da válvula
Petição 870190047214, de 20/05/2019, pág. 7/19 (7) de injeção. O anel de acasalamento (19) apresenta uma pluralidade de furos (21) passantes axiais para que possibilite o fluxo de combustível em direção do bico (3) de injeção.
[0016] Como mostrado na fig. 2, o assento de válvula (18) apresenta uma forma de um conetruncado e é definido em um corpo de selagem (22), o qual é monolítico e compreende um elemento (23) do tipo de uma tampa em formato de um disco, o qual, na parte inferior e estanque a fluido, fecha o canal (5) de alimentação do corpo (4) de suporte e é atravessado pelo bico (3) de injeção. Um elemento (24) do tipo de um guia eleva-se do elemento (23) do tipo de uma tampa, o qual elemento do tipo de um guia tem uma forma tubular, acomoda dentro de si uma agulha (17) para definir um guia inferior da própria agulha (17) e apresenta um diâmetro externo menor do que o diâmetro interno do canal (5) de alimentação do corpo (4) de suporte, de modo a definir um canal externo (25) anular através do qual o combustível pressurizado pode fluir.
[0017] De acordo com uma configuração diferente-não o mostrada elemento (24) do tipo de um guia apresenta na parte superior um diâmetro igual ao diâmetro interno do canal (5) de alimentação do corpo (4) de suporte; fresagens-tipicamente duas ou quatro e simetricamente distribuídas-são feitas na parte superior do elemento (24) do tipo de um guia para a alimentação com combustível do canal externo (25) anular.
[0018] Quatro furos (26) passantes (somente um dos quais é mostrado na fig. 2), o qual fica em direção do assento de válvula (18) para possibilitar o fluxo de combustível pressurizado na direção do próprio assento de válvula (18), são obtidos na parte inferior do elemento (24) do tipo de um guia. Os furos passantes (26) podem, preferentemente, ser deslocados com relação ao eixo (2) longitudinal de modo a não convergirem em direção do próprio eixo (2) longitudinal e para imprimir, em uso, um padrão de tipo vórtice aos correspondentes fluxos de combustível; alternativamente, os furos passantes (26) podem convergir em direção ao eixo (2) longitudinal. Como mostrado na fig. 2, os furos (26) formam um ângulo de aproximadamente 60° com o eixo (2) longitudinal; de acordo com uma configuração diferente-não os mostrada furos (26) formam um ângulo de 90° com o eixo (2) longitudinal.
[0019] A agulha (17) termina com uma cabeça de fechamento (27) formada como um conetruncado, o qual está adaptado para descansar, de um modo estanque a fluidos, contra o assento de válvula (18) que apresenta uma forma de cone-truncado, a qual reproduz em negativo o formato de cone-truncado da própria cabeça de fechamento (27). É importante observar que a cabeça de fechamento (27) está disposta externamente ao elemento (24) do tipo de um guia e é empurrada pela mola (10) de fechamento contra o próprio elemento (24) do tipo de um guia; conseqüentemente, para passar da posição de fechamento para a posição de abertura da válvula (7) de injeção, a cabeça de fechamento (27) é deslocada para baixo ao longo do eixo (2) longitudinal, ou seja, em um sentido concordante com o sentido da alimentação de combustível.
[0020] Na posição de abertura da válvula (7) de injeção, a cabeça de fechamento (27) está
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5/8 separada pelo assento de válvula (18) criando uma passagem de abertura do combustível tendo uma forma de coroa circular e um formato de cone-truncado; conseqüentemente, o combustível, o qual é injetado através do bico (3) de injeção, apresenta internamente uma forma cônica vazia tendo um ângulo de abertura essencialmente idêntico ao ângulo de abertura da cabeça de fechamento (27)-que corresponde exatamente ao ângulo do assento de válvula (18).
[0021] Como mostrado nas fig. 1 e 3, o injetor (1) compreende um canal (28) de balanceamento, o qual está na pressão ambiente, é co-axial ao eixo (2) longitudinal, origina no canal (5) de alimentação, e termina em um tubo de recirculação de combustível em pressão ambiente. A agulha (17), em uma extremidade oposta da cabeça de fechamento (27), está acoplada com o canal (28) de balanceamento, o qual está em pressão ambiente. De acordo com uma configuração preferida, o canal (28) de balanceamento apresenta um diâmetro (D 1) interno igual ao diâmetro (D 2) de selagem da cabeça de fechamento (27).
[0022] De acordo com a configuração mostrada nas fig. 1 e 3, a agulha (17), na extremidade oposta da cabeça de fechamento (27), é provida de um pistão (29) de fechamento, o qual é inserido no canal (28) de balanceamento de modo a deslizar ao longo do próprio canal (28) de balanceamento. Além disso, o pistão (29) de fechamento apresenta um diâmetro externo máximo essencialmente igual ao diâmetro (D 1) interno do canal (28) de balanceamento (realmente ligeiramente menor para possibilitar o deslizamento do pistão (29) de fechamento ao longo do canal (28) de balanceamento). [0023] Necessariamente o diâmetro máximo do pistão (29) de fechamento é ligeiramente menor do que o diâmetro (D 1) interno do canal (28) de balanceamento para possibilitar o deslizamento do pistão (29) de fechamento ao longo do canal (28) de balanceamento, e inevitavelmente o combustível vaza de entre uma parede interna do canal (28) de balanceamento e uma parede externa do pistão (29) de fechamento e é recuperado pelo tubo de recirculação.
[0024] De acordo com ma variante mostrada na fig. 4, o canal (28) de balanceamento é isolado hidraulicamente do canal (5) de alimentação por meio de um diafragma (30) elástico sobre o qual descansa a extremidade da agulha (17) oposta à cabeça de fechamento (27). Por exemplo, o diafragma (30) é formado com aço de mola elástico de modo a apresentar uma alta capacidade de deformação elástica. Preferentemente, o diafragma (30) é soldado lateralmente com as paredes do canal (28) de balanceamento e é soldado no centro com a extremidade da agulha (17) oposta à cabeça de fechamento (27). Em virtude do fato de que o canal (28) de balanceamento está isolado hidraulicamente do canal (5) de alimentação, não há vazamento de combustível para dentro do canal (28) de balanceamento e então a presença do tubo de recirculação não é necessária.
[0025] Quando o combustível pressurizado é alimentado para dentro do canal (5) de alimentação e a válvula (7) de injeção está na posição de fechamento, um primeiro empuxo hidráulico é gerado sobre a agulha (17) pelo combustível pressurizado no assento de válvula (18), o qual empuxo tende a abrir a válvula (7) de injeção, e um segundo empuxo hidráulico é gerado pelo combustível
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6/8 pressurizado no canal (28) de balanceamento o qual tende a manter a válvula (7) de injeção fechada. O primeiro empuxo hidráulico gerado pelo combustível pressurizado no assento de válvula (18) é igual à diferença de pressão criada na válvula (7) de injeção multiplicada pela área de selagem (dependendo do diâmetro (D 2) de selagem da cabeça (27) de fechamento); o segundo empuxo hidráulico gerado pelo combustível pressurizado no canal (28) de balanceamento é igual à diferença de pressão entre o canal (5) de alimentação e o canal (28) de balanceamento multiplicada pela área do canal (28) de balanceamento (de acordo com o diâmetro (D 1) interno do canal (28) de balanceamento). Sendo o diâmetro (D 1) interno do canal (28) de balanceamento idêntico ao diâmetro (D 2) de selagem da cabeça (27) de fechamento e sendo a diferença de pressão criada na válvula (7) de injeção essencialmente igual à diferença de pressão entre o canal (5) de alimentação e o canal (28) de balanceamento, os empuxos hidráulicos são reciprocamente opostos e essencialmente idênticos e então reciprocamente compensados quando a válvula (7) de injeção está na posição de fechamento. Conseqüentemente, para manter a válvula (7) de injeção na posição de fechamento a mola (10) de fechamento deve gerar uma força elástica modesta não necessitando superar empuxos apreciáveis de natureza hidráulica; por isso a mola (10) de fechamento pode ser dimensionada para gerar uma força elástica de fechamento de significado contido. Similarmente, também o atuador (6) eletro-magnético pode ser dimensionado para gerar uma força de abertura eletro-magnética de significado contido.
[0026] De acordo com uma configuração preferida, mostrada na fig. 1, mais uma mola de calibragem (31) é escolhida, a qual está disposta ao longo do canal (28) de balanceamento e é comprimida entre a extremidade da agulha (17) oposta à cabeça de fechamento (27) e um corpo de acasalamento (32) tubular acionado em posição fixa dentro do canal (28) de balanceamento; especificamente, a mola de calibragem (31) apresenta uma extremidade superior descansando sobre uma parede inferior do corpo de acasalamento (32) e uma extremidade inferior descansando sobre uma protuberância do pistão (29) de fechamento A mola de calibragem (31) exerce uma força elástica sobre a agulha (17) tendo sentido oposto com relação à força elástica da mola (10) de fechamento; durante a montagem do injetor (1), a posição do corpo de acasalamento (32) é ajustada de modo a conseqüentemente ajustar a força elástica gerada pela mola de calibragem (31) de modo a calibrar o empuxo elástico total sobre a agulha (17).
[0027] Como mostrado na fig. 2, a parte inferior da agulha (17) compreende um elemento (33) do tipo de um batente, o qual é integrado com a agulha (17) e está adaptado para tocar como a um limite contra uma superfície superior do elemento (24) do tipo de um guia quando a agulha (17) está na posição de abertura da válvula (7) de injeção por efeito do empuxo gerado, sobre a própria agulha (17), do eletro-imã (8) de modo a determinar o comprimento de curso da agulha (17). A dimensão axial (ou seja, ao longo do eixo (2) longitudinal) do vão que existe entre o retentor (9) móvel e a cangalha (14) magnética fixa é estabelecida antecipadamente de modo à sempre ser
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7/8 maior do que o comprimento do curso da agulha (17); desta maneira, é sempre garantido que o comprimento do curso é determinado pelo toque, em limite, do elemento (33) do tipo de um batente contra o elemento (24) do tipo de um guia e não pelo toque, em limite, do retentor (9) móvel contra a cangalha (14) magnética fixa.
[0028] Do acima descrito, é evidente que o vão que existe entre o retentor (9) móvel e a cangalha (14) magnética fixa nunca é cancelado, porque o retentor (9) móvel nunca entra em contacto com a cangalha (14) magnética fixa; obviamente durante a etapa de projeto o eletro-imã (8) e a influência do vão, o qual apresenta uma dimensão maior com relação a um injetor eletro-magnético tradicional, devem ser tomados em consideração.
[0029] O fato de que o comprimento do curso da agulha (17) é determinado pelo toque, em limite, do elemento (33) do tipo de um batente possibilita eliminar ou reduzir a valores marginais ou negligíveis os efeitos negativos sobre o comprimento do curso da agulha (17) induzidos pelas diferenças nas expansões térmicas da agulha (17) e corpo (4) de suporte. Tal resultado é obtido em virtude do fato de que o comprimento do curso da agulha (17) é somente afetado pela posição do elemento (33) do tipo de um batente com relação ao elemento (24) do tipo de um guia e conseqüentemente o comprimento do curso da agulha (17) é submetido a variações somente pelo efeito das possíveis diferenças de expansão térmica da parte inferior da agulha (17) com relação ao elemento (24) do tipo de um guia. A parte inferior da agulha (17) apresenta um comprimento axial total me4nor do que a parte superior da agulha (17), e então também as expansões térmicas da parte inferior da agulha (17) são reduzidas; além disso, a parte inferior da agulha (17) está quase completamente em contacto direto com o elemento (24) do tipo de um guia e o elemento (24) do tipo de um guia está inteiramente molhado pelo combustível, e por isso a parte inferior da agulha (17) e o elemento (24) do tipo de um guia apresentam essencialmente a mesma temperatura e então as mesmas expansões térmicas.
[0030] O retentor (9) móvel do eletro-imã (8) tem uma forma anular tendo um diâmetro menor do que o diâmetro interno da correspondente posição do canal (5) de alimentação do corpo (4) de suporte, e conseqüentemente o retentor (9) móvel não pode também executar a função de guia superior da agulha (17). De acordo com a configuração mostrada na fig. 1, a agulha (17) é guiada na parte superior pelo pistão (29) de fechamento, o qual é inserido de um modo deslizante dentro do canal (28) de balanceamento.
[0031] Em uso, quando o eletro-imã (8) é des-energisado, o retentor (9) móvel não é atraído pela cangalha (14) magnética fixa e a força elástica da mola (10) de fechamento empurra o retentor (9) móvel para cima ao logo da agulha (17); nesta situação, a cabeça de fechamento (27) da agulha (17) é pressionada contra o assento de válvula (18) da válvula (7) de injeção, evitando a saída de combustível. Quando o eletro-imã (8) é energizado, o retentor (9) móvel é atraído magneticamente pela cangalha (14) magnética fixa contra a força elástica da mola (10) de fechamento e o retentor
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8/8 (9) móvel, ao longo da agulha (17), é deslocado para baixo até que o elemento do tipo de um batente (33) toca, em limite, contra o elemento (24) do tipo de um guia; nesta situação, o retentor (9) móvel é separado da cangalha (14) magnética fixa, a cabeça de fechamento (27) da agulha (17) é abaixada com relação ao assento de válvula (18) da válvula (7) de injeção, e o combustível pressurizado pode fluir através do bico (3) de injeção.
[0032] Como previamente mencionado, os quatro furos (26) passantes os quais se dirigem em direção ao assento de válvula (18) são preferentemente deslocados em relação ao eixo (2) longitudinal de modo a não convergirem em direção ao próprio eixo (2) longitudinal e, em uso, imprimem um padrão de um vórtice nos correspondentes fluxos de combustível. Tal padrão de um vórtice do combustível imediatamente a montante do assento de válvula (18) possibilita a obtenção de uma distribuição homogênea e uniforme do combustível ao longo da circunferência inteira evitando a formação de zonas “de vazio”, ou seja, de zonas nas quais esteja presente uma quantidade menor de combustível.
[0033] Quando a cabeça de fechamento (27) da agulha (17) é levantada com relação ao assento de válvula (18), o combustível atinge a câmara do bico (3) de injeção através do canal externo (25) anular e então atravessa os quatro furos (26) passantes; em outras palavras, quando a cabeça de fechamento (27) da agulha (17) é levantada com relação ao assento de válvula (18), o combustível atinge a câmara de injeção (25) do bico (3) de injeção fazendo voltas sobre a superfície lateral externa inteira do elemento (24) do tipo de um guia. Desta maneira, o elemento (24) do tipo de um guia está constantemente resfriado pelo combustível, o qual apresenta uma temperatura relativamente modesta; tal efeito de resfriamento do elemento (24) do tipo de um guia é transmitido ao corpo (22) de selagem inteiro (o qual é monolítico) e é assim também transmitido ao elemento (23) do tipo de uma tampa no qual é obtido o bico (3) de injeção. Em outras palavras, o elemento (24) do tipo de um guia, constantemente molhado em seu interior e seu exterior por combustível comporta-se como um radiador para que dissipe o calor recebido do lado de fora e presente no elemento (23) do tipo de uma tampa.
[0034] Testes experimentais provaram que a redução da temperatura de trabalho do elemento (23) do tipo de uma tampa determina uma considerável redução da formação de escamas sobre a superfície externa do elemento (23) do tipo de uma tampa e então próximo do assento (18) de válvula. Em virtude de tal efeito de redução da formação de escamas próximas do assento de válvula (18), o injetor (1) acima descrito apresenta uma vida operativa muito longa.
[0035] O injetor (1) acima descrito apresenta um número de vantagens porque ele é simples e de custo eficaz para ser produzido e apresenta um grande diâmetro (D 2) de selagem e ao mesmo tempo oferece desempenhos dinâmicos elevados (ou seja, uma alta velocidade de atuação da agulha (17)) a qual possibilita executar injeções piloto antes da injeção principal.

Claims (23)

1. Injetor de combustível (1) que compreende:
- uma válvula (7) de injeção compreendendo um bico (3) de injeção;
- uma agulha (17) móvel para regular o fluxo de combustível através da válvula (7) de injeção e que termina com uma cabeça de fechamento (27), a qual engasta com um assento de válvula (18) da válvula (7) de injeção, e que é disposta externamente com relação à válvula (7) de injeção e que se apresenta com um diâmetro pré-determinado de selagem;
- um atuador (6) para deslocar a agulha (17) entre uma posição fechada e uma posição aberta da válvula (7) de injeção;
- uma mola (10) de fechamento a qual tende a manter a agulha (17) na posição fechada da válvula (7) de injeção empurrando a cabeça de fechamento (27) contra o próprio assento de válvula (18) em um sentido contrário ao do sentido de alimentação de combustível; e
- um corpo (4) de suporte que tem um formato tubular e que apresenta um canal (5) de alimentação dentro do qual está disposta uma agulha (17);
o injetor (1) sendo caracterizado pelo fato da agulha (17), em uma extremidade oposta à da cabeça de fechamento (27), ser acoplada a um canal (28) de balanceamento, o qual está à pressão ambiente.
2. Injetor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do canal (28) de balanceamento apresentar um diâmetro (D 1) interno igual ao diâmetro de selagem da cabeça de fechamento (27).
3. Injetor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato da agulha (17), na extremidade oposta à da cabeça de fechamento (27), ser provida de um pistão (29) de fechamento, o qual é ao menos parcialmente, e de modo deslizante, inserido no canal (28) de balanceamento de modo a deslizar ao longo do próprio canal (28) de balanceamento.
4. Injetor, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do pistão (29) de fechamento apresentar um diâmetro externo máximo essencialmente igual ao diâmetro (D 1) interno do canal (28) de balanceamento.
5. Injetor, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato do canal (28) de balanceamento não ser isolado hidraulicamente do canal (5) de alimentação e terminar com um tubo de recirculação do combustível à pressão ambiente o qual vaza desde entre uma parede interna do canal (28) de balanceamento e uma parede externa do pistão (29) de fechamento.
6. Injetor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato do canal (28) de balanceamento ser isolado hidraulicamente do canal (5) de alimentação por meio de um diafragma (30) elástico sobre a extremidade do qual descansa a agulha (17) oposta à cabeça de fechamento (27).
7. Injetor, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato do diafragma (30)
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2/3 elástico ser formado com aço elástico.
8. Injetor, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato do diafragma (30) ser soldado lateralmente às paredes do canal (28) de balanceamento.
9. Injetor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato do diafragma (30) ser soldado pelo centro à extremidade da agulha (17) oposta à cabeça de fechamento (27).
10. Injetor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato da cabeça de fechamento (27) apresentar uma forma de um cone-truncado e o assento de válvula (18) apresentar uma forma de um cone-truncado o qual reproduz em negativo a forma do cone-truncado da cabeça de fechamento (27).
11. Injetor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado pelo fato de compreender:
- um corpo (22) de selagem onde o assento de válvula (18) da válvula (7) de injeção é definido e o qual fecha, na parte inferior, e de modo estanque-a-fluido, o canal (5) de alimentação; e
- um elemento (33) do tipo de um batente, o qual é integrado com a agulha (17) e toca, como a um limite, contra a superfície superior do corpo (22) de selagem quando a agulha (17) está na posição aberta da válvula (7) de injeção de modo a determinar o comprimento do curso da agulha (17).
12. Injetor, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato do corpo (22) de selagem compreender um elemento (23) do tipo de uma tampa em forma de disco o qual na parte inferior, e de modo estanque-a-fluido, fecha o canal (5) de alimentação, e um elemento (24) do tipo de um guia, o qual se eleva a partir do elemento (23) do tipo de uma tampa, tendo um formato tubular e acomodando em si próprio a agulha (17), o elemento (33) do tipo de um batente da agulha (17) tocando como a um limite contra uma superfície superior dos elementos (24) do tipo de um guia quando a agulha (17) está na posição aberta da válvula (7) de injeção.
13. Injetor, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato do elemento (24) do tipo de um guia ao menos parcialmente apresentar um diâmetro externo menor com relação ao diâmetro (D 1) interno do canal (5) de alimentação para definir um canal externo (25) para o combustível; na parte inferior dos elementos (24) do tipo de um guia há a formação de um numero de furos (26) passantes se dirigindo em direção ao assento de válvula (18).
14. Injetor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato do atuador (6) ser do tipo eletro-magnético e compreender ao menos uma espira (12), ao menos uma cangalha (14) magnética fixa, e ao menos um retentor (9) móvel, o qual é atraído magneticamente pela cangalha (14) fixa contra a força da mola (10) de fechamento e está conectado mecanicamente com a agulha (17); uma dimensão axial do vão que existe entre o retentor (9) móvel e a cangalha (14) magnética fixa é de um modo para que seja sempre maior do que o comprimento do curso da agulha (17) para garantir que o comprimento do curso seja
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3/3 determinado pelo toque em limite do elemento (33) do tipo de um batente contra o elemento (24) do tipo de um guia e não pelo toque em limite do retentor (9) móvel contra a cangalha (14) magnética.
15. Injetor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato da espira (12) estar acamada dentro da cangalha (14) magnética fixa.
16. Injetor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato do atuador (6) ser do tipo eletro-magnético e compreender ao menos uma espira (12), ao menos uma cangalha (14) magnética fixa, e ao menos um retentor (9) móvel, o qual é atraído magneticamente pela cangalha (14) magnética fixa contra a força da mola (10) de fechamento e está conectado mecanicamente à agulha (17).
17. Injetor, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato da espira (12) estar acamada dentro da cangalha (14) magnética fixa.
18. Injetor, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato do atuador (6) eletro-magnético ser do tipo “estator multipolar e a cangalha (14) magnética fixa do eletro-imã (8) acomodarem si duas espiras (12) recíproca e eletricamente independentes.
19. Injetor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 18, caracterizado pelo fato do retentor (9) móvel do eletro-imã (8) ter um formato anular tendo um diâmetro menor do que o diâmetro (D 1) interno da correspondente porção do canal (5) de alimentação do corpo (4) de suporte.
20. Injetor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de compreender uma mola de calibragem (31), a qual pressiona sobre a extremidade da agulha (17) oposta à cabeça de fechamento (27) para empurrar a própria agulha (17) em direção da posição aberta contra a mola (10) de fechamento.
21. Injetor, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato da mola de calibragem (31) ser comprimida entre a extremidade da agulha (17) oposta à cabeça de fechamento (27) e um corpo (32) de acasalamento acionado em posição fixa.
22. Injetor, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato da posição do corpo (32) de acasalamento ser ajustável durante a montagem de modo a conseqüentemente ajustar a força elástica gerada pela mola de calibragem (31) para calibrar o empuxo elástico total que atua sobre a agulha (17).
23. Injetor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 22, caracterizado pelo fato da mola de calibragem (31) estar disposta dentro do canal (28) de balanceamento.
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