BR102014009509B1 - Injetor de combustível eletromagnético com dispositivo de travamento - Google Patents

Abstract

Injetor de combustível eletromagnético com dispositivo de travamento Um injetor de combustível (1), provido de um bico de injeção (3); uma válvula de injeção (7), que tem uma agulha móvel (17), para ajustar o fluxo de combustível através do bico de injeção (3); e um atuador eletromagnético (6), o qual está adaptado para mover a agulha (17) entre uma posição fechada e uma posição aberta de válvula de injeção (7) e está provido de um êmbolo móvel (9), o qual está mecanicamente conectado à agulha (17), e tem, pelo menos, um orifício de passagem de alimentação (30), para a passagem do combustível em direção ao bico de injeção (3); o êmbolo (9) está equipado com um dispositivo de travamento (36), do tipo hidráulico, o qual está acoplado ao orifício de alimentação (30) e tem a função de, hidraulicamente, dissipar energia cinética para retardar o curso de abertura da agulha (17), quando a agulha (17) se move na direção da posição aberta da válvula de injeção (7).

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção se refere a um injetor de combustível eletromagnético.

Estado da Técnica

[002] Um injetor de combustível eletromagnético (por exemplo, do tipo descrito no pedido de patente EP1619384A2) geralmente compreende um corpo tubular cilíndrico, provido de um canal de alimentação central que tem a função de conduzir o combustível, e termina com um bico de injeção ajustado por uma válvula de injeção, controlada por um atuador eletromagnético. A válvula de injeção está dotada com uma agulha, a qual é movida pela ação do atuador eletromagnético, entre uma posição fechada e uma posição aberta do bico de injeção, contra a pressão da mola de fechamento, o que tende a manter a agulha na posição fechada. O atuador eletromagnético é normalmente dotado com uma mola de fechamento que empurra a agulha para a posição fechada e com um eletromagneto que empurra a agulha na direção da posição aberta, contra a pressão elástica gerada pela mola.

[003] O eletromagneto compreende uma bobina, que está externamente disposta em uma posição fixa ao redor do corpo tubular, um êmbolo móvel que está firmemente conectado à agulha e está montado, de maneira móvel, no interior do corpo tubular e um polo magnético fixo, que é feito de material ferromagnético, está disposto no interior do corpo tubular na bobina e está adaptado para atrair magneticamente o êmbolo. O polo magnético está centralmente perfurado e tem um orifício de passagem central, que tem a função de permitir que o combustível flua em direção do bico de injeção. A mola de fechamento está disposta no interior do orifício central e está comprimida entre um corpo de captura perfurado, conduzido no orifício central, e o êmbolo, de modo a empurrar o êmbolo, e, assim, a agulha se integra com o êmbolo, no sentido da posição fechada do bico de injeção.

[004] Os fabricantes de motores de aquecimento de ciclo Otto (isto é, motores de ignição por faísca) procuram aumentar a pressão de alimentação de combustível (mesmo acima de 50 Mpa), para melhorar a mistura de combustível e do comburente (isto é, o ar aspirado dos cilindros) e, assim, reduzir a geração de negro de fumo (o que indica combustão inadequada) e para aumentar o desempenho dinâmico dos injetores eletromagnéticos (isto é, para aumentar a velocidade de resposta dos injetores eletromagnéticos aos comandos), a fim de injetar pequenas quantidades de combustível, com o objetivo de fracionar a injeção de combustível em injeções múltiplas separadas (a geração de substâncias poluentes durante a combustão pode, assim, ser reduzida).

[005] Em um injetor de combustível eletromagnético, o incremento da pressão de alimentação do combustível determina um aumento proporcional das forças hidráulicas envolvidas, e, assim, obriga a utilizar molas de fechamento mais fortes e eletromagnetos mais potentes. A fim de aumentar a potência de um eletromagneto (isto é, para aumentar a força de atração magnética gerada pelo eletromagneto), tanto materiais de maior desempenho podem ser utilizados (mas com um aumento considerável nos custos, o que normalmente não é aceitável pela moderna indústria automobilística) como o tamanho do eletromagneto pode ser aumentado. Em todos os casos, um aumento do tamanho do eletromagneto determina também um aumento da inércia magnética e inércia mecânica do eletromagneto, o qual então se torna mais lento; em outras palavras, o aumento do tamanho do eletromagneto inevitavelmente prejudica o desempenho dinâmico do próprio eletromagneto.

[006] A fim de obter um aumento da força gerada pelo eletromagneto sem prejudicar o desempenho dinâmico do próprio eletromagneto ao mesmo tempo, a patente EP1650428B1 sugere duplicar o eletromagneto; ou seja, dois eletromagnetos individuais de tamanho pequeno são usados, em vez de um único eletromagneto de tamanho grande.

[007] Quando a válvula de injeção está fechada, existe uma força de autoclave, de natureza hidráulica, que empurra o obturador e mantém o obturador na posição fechada (isto é, quanto maior for à pressão de alimentação de combustível, maior será esta força de autoclave). Portanto, a fim de abrir a válvula de injeção, o atuador eletromagnético necessita gerar sobre a agulha uma força que supere a força de autoclave, adicionada à pressão elástica exercida pela mola de fechamento; no entanto, a força de autoclave desaparece, de repente, tão logo a válvula de injeção se abre; portanto, a válvula de injeção se abre muito rapidamente e violentamente com um movimento extremamente rápido da agulha. A abertura rápida e violenta da válvula de injeção determina uma queda muito sensível e muitas vezes irregular na parte inicial (chamada zona de balística) da regra de injeção do injetor (ou seja, a regra que relaciona o tempo de atuação, ou seja, o tempo de condução da quantidade de combustível injetado).

[008] O fato de que a parte inicial (ou seja, a zona de balística) da regra deinjeção tem uma queda muito sensível e muitas vezes irregular, proporciona um controle correto da injeção de combustível muito complexo, uma vez que as pequenas diferenças da queda muito sensível no tempo de injeção, ou seja, no tempo de controle, determinam diferenças significativas na quantidade de combustível injetada.

Descrição da Invenção

[009] O objeto da presente invenção é proporcionar um injetor de combustível eletromagnético isento dos inconvenientes acima descritos, isto é, que permite estabilizar a parte inicial (isto é, a zona de balística) da regra de injeção, sendo fácil e de baixo custo o seu processo de fabricação.

[0010] De acordo com a presente invenção, um injetor de combustível eletromagnético é proporcionado, tal como descrito nas reivindicações anexas.

Breve Descrição dos Desenhos

[0011] A presente invenção será agora descrita com referência aos desenhos anexos, que mostram uma forma de realização não limitativa da mesma, em que: - a figura 1 é um corte longitudinal de um injetor de combustível, fabricado de acordo com a presente invenção; - a figura 2 mostra uma válvula de injeção do injetor da figura 1, em uma escala ampliada; - a figura 3 mostra um atuador eletromagnético do injetor da figura 1, em uma escala ampliada; - a figura 4 mostra um êmbolo de um eletromagneto superior do atuador eletromagnético da figura 3, em uma escala ampliada; - a figura 5 mostra uma vista em planta de um dispositivo anti-ressalto, acoplado a uma face inferior do êmbolo da figura 4; e - a figura 6 mostra uma vista em planta de um dispositivo de travamento, acoplado a uma face superior do êmbolo, da figura 4.

Formas Preferidas de Realização da Invenção

[0012] Na figura 1, a referência numérica 1 indica, como um todo, um injetor de combustível, o qual tem substancialmente uma simetria cilíndrica ao redor de um eixo longitudinal 2 e está adaptado para ser controlado na injeção de combustível por um bico de injeção 3, que o conduz diretamente para uma câmara de combustão (não mostrada) de um cilindro. O injetor 1 compreende um corpo de suporte 4, que tem um formato tubular cilíndrico ao longo do eixo longitudinal 2, e tem um duto de alimentação 5 que se estende ao longo de todo o comprimento de seu próprio corpo de suporte 4, para alimentar combustível pressurizado em direção ao bico de injeção 3.

[0013] O corpo de suporte 4 aloja um atuador eletromagnético 6, na sua porção superior, e uma válvula de injeção 7 (mostrado em maior detalhe na figura 2), na sua porção inferior; em uso, a válvula de injeção 7 é acionada pelo atuador eletromagnético 6, para ajustar o fluxo de combustível através do bico de injeção 3, que é obtido na sua própria válvula de injeção 7.

[0014] Como mostrado na figura 3, o atuador eletromagnético 6 compreende um par de eletromagnetos 8 (eletromagnetos superior e inferior, respectivamente), que são ativados, em conjunto, para funcionar simultaneamente. Quando energizados, cada eletromagneto 8 está adaptado para mover um respectivo êmbolo 9, de material ferromagnético, ao longo do eixo 2, de uma posição fechada para uma posição aberta da válvula injeção 7, contra a pressão de uma única mola de fechamento 10 comum, a qual tende a manter o êmbolo 9 na posição fechada da válvula de injeção. Cada eletromagneto 8 compreende uma bobina 11, a qual é eletricamente alimentada por uma unidade de controle (não mostrada) e está alojada na parte externa do corpo de suporte 4 e uma armadura magnética 12 (ou polo magnético 12), que está alojada no interior do corpo de suporte 4 e tem um orifício central 13, para permitir que o combustível flua em direção do bico de injeção 3. Um corpo de captação 14 (mostrado na figura 1), que tem uma forma cilíndrica tubular (possivelmente aberta ao longo de uma geratriz), para permitir que o combustível flua em direção do bico de injeção 3 e está adaptado para manter a mola comum 10 comprimida contra o êmbolo 9 do eletromagneto superior 8, conduzida em posição fixa no orifício central 13 da armadura magnética 12 do eletromagneto superior 8.

[0015] Cada bobina 11 é enrolada diretamente no interior de uma fenda anelar 15, a qual é obtida por meio de remoção de material da superfície exterior do corpo de suporte 4. Cada bobina 11 é composta por um fio condutor esmaltado, dotado com uma tinta auto ligante e tem uma pequena dimensão axial (isto é, uma dimensão medida ao longo do eixo longitudinal 2), para minimizar os fluxos magnéticos dispersos. Nas bobinas 11, um corpo de proteção 16 está acoplado ao redor do corpo de suporte 4, que tem uma forma tubular e é utilizado para assegurar uma proteção mecânica adequada às bobinas 11, para permitir que as linhas de fluxo magnético geradas pelas bobinas 11 sejam fechadas, e para aumentar a resistência mecânica do corpo de suporte 4 em pontos estruturais débeis, os quais são inevitavelmente introduzidos pela presença dos sulcos 15.

[0016] Os êmbolos 9 formam parte de um equipamento móvel, que compreende ainda um obturador ou agulha 17, tendo uma porção superior integrante com cada êmbolo 9 e uma porção inferior que coopera com uma sede de válvula 18 (mostrada na figura 2) da válvula de injeção 7, para ajustar o fluxo de combustível através do bico de injeção 3, em uma maneira conhecida.

[0017] Em uso, quando os eletromagnetos 8 estão desenergizados , cada êmbolo 9 não é atraído pela sua armadura magnética 12 e a pressão elástica da mola 10 empurra os êmbolos 9, juntamente com a agulha 17 para baixo; nesta situação, a válvula de injeção 7 é fechada. Quando os eletromagnetos 8 estão energizados, cada êmbolo 9 é atraído magneticamente por sua armadura magnética 12 contra a pressão elástica da mola 10 e os êmbolos 9, juntamente com a agulha 17, se movem para cima, para determinar a abertura da válvula de injeção 7.

[0018] A fim de determinar, com precisão, o curso ascendente da agulha 17, o êmbolo 9 do eletromagneto superior 8 tem um curso efetivo mais curto do que o curso efetivo do êmbolo 9 do eletromagneto inferior 8. Deste modo, quando os eletromagnetos 8 estão energizados, apenas o êmbolo 9 do eletromagneto superior 8 nunca vai entrar em contato com e encostar-se à sua armadura magnética 12, independentemente das inevitáveis tolerâncias de construção. A fim de limitar o curso efetivo do êmbolo 9 do eletromagneto superior 8, tanto a superfície inferior da armadura 12 como a superfície superior do êmbolo 9 estão revestidas com uma camada de material metálico, não ferromagnético, duro, preferencialmente crómio; desta maneira, a espessura da camada de crómio determina a redução do curso efetivo do êmbolo 9 do eletromagneto superior 8. Outras funções da camada de crómio são: aumentar a resistência ao choque da zona e, especialmente, evitar os fenómenos de atrito magnético, devido a um contato direto entre o material ferromagnético do êmbolo 9 e o material ferromagnético da armadura 12. Em outras palavras, a camada de crómio define um espaço vazio, que evita que as forças de atração magnética, devido ao magnetismo residual entre o êmbolo 9 e a armadura 12, atinjam valores muito elevados, ou seja, maior do que a pressão elástica gerada pela mola 10.

[0019] Além disso, apenas o êmbolo 9 do eletromagneto superior 8 é submetido à usinagem de precisão mecânica, para ter um diâmetro externo calibrado, que é substancialmente igual (obviamente por defeito) ao diâmetro interno do canal de alimentação 5; pelo contrário, o êmbolo 9 do eletromagneto inferior 8 tem um diâmetro externo não calibrado, que é sempre menor do que o diâmetro interno do canal de alimentação 5. Deste modo, apenas o êmbolo 9 do eletromagneto superior 8 serve à função de guiar a agulha 17, para controlar o deslizamento axial da agulha 17 ao longo do eixo longitudinal 2. Esta escolha construtiva permite reduzir os custos de fabricação, uma vez que somente o êmbolo 9 do eletromagneto superior 8 precisa ser submetido à precisão, e, então, às operações de usinagem mecânica dispendiosas.

[0020] Como se mostra na figura 2, a sede de válvula 18 é definida em um elemento de vedação 19, o qual é monolítico, e veda a parte inferior do canal de alimentação 5 do corpo de suporte 4, e é atravessado pelo bico de injeção 3. Em particular, o elemento de vedação 19 compreende um elemento de nivelamento em forma de disco 20, o qual sela a parte inferior do canal de alimentação 5 do corpo de suporte 4 e é atravessado pelo bico de injeção 3. Um elemento guia 21 eleva-se do elemento de nivelamento 20, o qual tem uma forma tubular, e aloja uma agulha 17 no seu interior, para definir uma guia mais baixa da sua própria agulha 17, e tem um diâmetro externo que é menor do que o diâmetro interno do canal de alimentação 5 do corpo de suporte 4, de modo a definir um canal anelar externo 22, através do qual o combustível pressurizado pode fluir.

[0021] Quatro orifícios de passagem de alimentação 23 (dos quais apenas dois são mostrados na figura 2), que conduzem em direção à sede de válvula 18 para permitir o fluxo de combustível pressurizado em direção da sede de válvula 18, em si, estão posicionados na parte inferior do elemento guia 21. Os orifícios de alimentação 23 podem ser equiparados em relação ao eixo longitudinal 2, de modo a que não convirjam na direção do eixo longitudinal 2 e imprimam, em utilização, um padrão vórtex para os respectivos fluxos de combustível, e os orifícios de alimentação 23 possam convergir em direção ao eixo longitudinal 2. Como mostrado na figura 4, os orifícios de alimentação 23 estão dispostos formando um ângulo de 80° (geralmente entre 70° e 90°) com o eixo longitudinal 2; de acordo com uma forma de realização diferente (não mostrada), os orifícios de alimentação 23 formam um ângulo de 90° com o eixo longitudinal 2.

[0022] A agulha 17 termina com uma cabeça obturadora substancialmente esférica 24, a qual está adaptada para manter o fluído na sede da válvula 18; alternativamente, a cabeça obturadora 24 tem uma forma essencialmente cilíndrica, tendo apenas a zona de apoio em uma forma esférica. Além disso, a cabeça obturadora 24 permanece, de modo deslizante, sobre a superfície interna 21 do elemento guia 29, de modo a ser guiada em seu movimento ao longo do eixo longitudinal 2. O bico de injeção 3 é definido por uma pluralidade de orifícios de passagem de injeção 25, que são obtidos de uma câmara de injeção 26, disposta a jusante da sede da válvula 18.

[0023] Como mostrado na figura 4, cada êmbolo 9 compreende um elemento anelar (tubular) 27 e um elemento discóide 28, que fecha a parte inferior do elemento anelar 27 e tem um orifício de passagem central 29 adaptado para receber uma porção da agulha 17, e uma pluralidade de orifícios de passagem de alimentação periféricos 30 (dos quais apenas dois são mostrados na figura 4), adaptada para permitir que o combustível flua em direção do bico de injeção 3. A agulha 17 é feita de forma integral com o elemento discóide 28 de cada êmbolo 9, por meio de uma soldagem anelar que rodeia o orifício central 29. Uma porção central do elemento discoide 28 do êmbolo 9 do eletromagneto superior 8 se apoia contra uma extremidade inferior da mola 10.

[0024] Como acima mencionado, o diâmetro externo do elemento anelar 27 do êmbolo 9 do eletromagneto superior 8 é substancialmente o mesmo que o diâmetro interno da porção correspondente do canal de alimentação 5 do corpo de suporte 4; deste modo, o êmbolo 9 pode deslizar em relação ao corpo de suporte 4 ao longo do eixo longitudinal 2, porém não pode realizar qualquer movimento transversal ao eixo longitudinal 2, com relação ao corpo de suporte 4. Estando a agulha 17 firmemente conectada ao êmbolo 9 do eletromagneto superior 8, fica evidente que o referido êmbolo 9 também tem a função de guia superior da agulha 17; consequentemente, a agulha 17 é guiada pelo êmbolo 9 do eletromagneto superior 8 na parte superior e pelo elemento guia 21 na parte inferior.

[0025] Um dispositivo anti-ressalto 31, do tipo hidráulico, que está adaptado para atenuar o ressalto da cabeça obturadora 20 da agulha 17 contra a sede de válvula 18, quando a agulha 17 se move da posição aberta para a posição fechada da válvula de injeção 7, está conectado à face inferior do elemento discóide 28 do êmbolo 9. O dispositivo anti-ressalto 31 compreende uma pluralidade de elementos de válvula 32, cada um dos quais se encontra acoplado a um respectivo orifício de alimentação periférico 30 do êmbolo 9 e tem uma permeabilidade diferente para a passagem de combustível, como uma função da direção de passagem do combustível em si, através do orifício de alimentação 30. Em particular, cada elemento de válvula 32 compreende uma lâmina elástica 33, que está parcialmente fixada à superfície inferior 34 do êmbolo 9, somente de um lado do respectivo orifício de alimentação 30, e tem um orifício calibrado de tamanho pequeno 35 alinhado com o orifício de alimentação 30 em si; quando o combustível flui para baixo, ou seja, em direção ao bico de injeção 3, a lâmina 33 é deformada sob a pressão do combustível e deixa a passagem de combustível através do orifício de alimentação 30 substancialmente livre, ao passo que, quando o combustível flui para cima, a lâmina 33 adere à superfície inferior 34 do êmbolo 9, sob a pressão do combustível, fechando assim o orifício de alimentação 30 e permitindo que o combustível passe através de seu orifício calibrado de tamanho pequeno 35. Em outras palavras, o dispositivo anti- ressalto 31 forma um sistema para amortecer, assimetricamente, a energia cinética do êmbolo 9 do eletromagneto superior 8.

[0026] A lâmina 33 do dispositivo anti-ressalto 31 está calibrada, de modo a aderir à superfície inferior 34 do êmbolo 9, somente quando a agulha 17 está próxima da posição fechada; deste modo, o dispositivo anti-ressalto 31 retarda o movimento de fechamento da agulha 17 somente ao longo da última distância, logo antes do impacto da agulha 17 contra a sede da válvula 18 e não ao longo de todo o curso de fechamento. Em virtude da ação retardada exercida pelo dispositivo anti-ressalto 31, a agulha 17 é retardada apenas antes de impactar-se contra a sede da válvula 18, e, assim, o ressalto elástico da agulha 17 contra a sede de válvula 18, é muito reduzido. A fim de alcançar este resultado, a lâmina 33 do dispositivo anti-ressalto 31 está dimensionada para ser relativamente rígida e pesada, e, portanto, têm uma inércia mecânica mais elevada; do ponto de vista prático, a lâmina 33 de um dispositivo anti-ressalto 31 é relativamente grossa. Em virtude da relativamente elevada inércia mecânica da lâmina 33, de um dispositivo anti-ressalto 31, a intervenção do dispositivo anti-ressalto 31 é demorada em relação ao início da etapa de fechamento da válvula de injeção 7, e, assim, o dispositivo anti-ressalto 31 só intervém quando a agulha 17 está prestes a impactar-se contra a sede da válvula 18.

[0027] Em outras palavras, o dispositivo anti-ressalto 31 dissipa hidraulicamente mais energia cinética quando a agulha 17 se move para a posição fechada da válvula de injeção 7 do que quando a agulha 17 se move para a posição aberta da válvula de injeção 7. Tal efeito é conseguido em virtude do fato de que cada elemento de válvula 34 do dispositivo anti-ressalto 31 tem uma diferente permeabilidade para a passagem de combustível, como uma função da direção de passagem do combustível em si, através do orifício de alimentação 30, de modo a ter uma menor permeabilidade à passagem de combustível quando da agulha 17 se move para a posição fechada da válvula de injeção 7 e uma maior permeabilidade à passagem de combustível quando a agulha 17 se move para a posição aberta da válvula de injeção 7.

[0028] Um dispositivo de travamento 36 do tipo hidráulico, que está adaptado para retardar o movimento de abertura da agulha 17, isto é o movimento com o qual a agulha 17 se move da posição fechada para a posição aberta da válvula de injeção 7, está conectado à face superior do elemento discóide 28 do êmbolo 9 do eletromagneto superior 8 (isto é, no lado oposto em relação ao dispositivo anti-ressalto 31). O dispositivo de travamento 36 compreende respectivos elementos de válvula 37, cada um dos quais está acoplado a um respectivo orifício de alimentação periférico 30 do êmbolo 9 e tem uma permeabilidade diferente para a passagem de combustível, como uma função de direção de passagem do combustível em si, através do orifício de alimentação 30. Em particular, cada elemento de válvula 37 compreende uma lâmina elástica 38, que está parcialmente fixada a uma superfície superior 39 do êmbolo 9, somente em um lado do respectivo orifício de alimentação 30 e tem um orifício calibrado de tamanho pequeno 40 alinhado com o orifício de alimentação 30 em si; quando a agulha 17 se move para baixo, ou seja, quando a agulha 17 se move da posição aberta para a posição fechada, a lâmina 38 é deformada sob a pressão do combustível e deixa a passagem de combustível, através do orifício de alimentação 30, substancialmente livre, ao passo que, quando a agulha 17 se move para cima, ou seja, quando a agulha 17 se move da posição fechada para a posição aberta, a lâmina 33 adere à superfície superior 39 do êmbolo 9 sob a pressão do combustível, fechando, assim, o orifício de alimentação 30 e permitindo que o combustível passe somente através seu orifício calibrado de tamanho pequeno 40. Em outras palavras, o dispositivo de travamento 36 forma um dispositivo para amortecer, assimetricamente, a energia cinética possuída pelo êmbolo 9 do eletromagneto superior 8.

[0029] Em outras palavras, o dispositivo de travamento 36 dissipa hidraulicamente mais energia cinética quando a agulha 17 se move para a posição aberta da válvula de injeção 7 do que quando a agulha 17 se move para a posição fechada da válvula de injeção 7, de modo a retardar o curso de abertura da agulha 17 quando a agulha 17 se move para a posição aberta da válvula de injeção 7. Tal efeito é conseguido em virtude do fato de que cada elemento de válvula 37 do dispositivo de travamento 36 tem uma baixa permeabilidade à passagem do combustível, quando a agulha 17 se move em direção da posição aberta da válvula de injeção 7, e uma alta permeabilidade à passagem do combustível, quando a agulha 17 se move para a posição fechada da válvula de injeção 7.

[0030] Quando a válvula de injeção 7 está fechada, há uma força de autoclave, de natureza hidráulica, que empurra a cabeça obturadora 24 e mantém a cabeça obturadora 24 na posição fechada. Portanto, a fim de abrir a válvula de injeção 7, o atuador eletromagnético 6 necessita gerar sobre a agulha 17, uma força para superar a força de autoclave adicionada à pressão elástica exercida pela mola de fechamento 10; no entanto, a força de autoclave, repentinamente, desaparece assim que a válvula de injeção 7 se abre e, portanto, a válvula de injeção 7 tenderia a abrir-se muito rapidamente e violentamente com um movimento extremamente rápido, para cima, da agulha 17. Quando a válvula de injeção 7 se abre e a força de autoclave desaparece repentinamente, a ação do dispositivo de travamento 36 retarda o movimento de abertura (isto é, o movimento para cima) da agulha 17, uma vez que determina uma dissipação hidráulica de parte da energia cinética possuída pela agulha 17. A ação de retardamento determinada pelo dispositivo de travamento 36 é particularmente útil, uma vez que impede que a válvula de injeção 7 se abra muito rápido e violentamente com um movimento, para cima, extremamente rápido da agulha 17; em essência, em virtude da presença do dispositivo de travamento 36, a abertura da válvula de injeção 7 é retardada para benefício de uma maior capacidade de controle (ou seja, melhor precisão e repetitividade) de injeção de combustível na zona de balística da regra de injeção (ou seja, a regra que relaciona o tempo de atuação, ou seja, o controle de tempo, para o montante de combustível injetado). Em outras palavras, a ação do dispositivo de travamento 36 permite estabilizar a parte inicial (ou seja, a zona de balística) da regra de injeção.

[0031] A lâmina 38 do dispositivo de travamento 36 é calibrada, de modo a ter uma baixa inércia mecânica, para permitir uma intervenção quase instantânea do dispositivo de travamento 36, logo que a válvula de injeção 7 começa a abrir-se. Com efeito, o dispositivo de travamento 36 deve intervir mais rapidamente, assim que a válvula de injeção 7 começa a abrir-se. A fim de alcançar este resultado, a lâmina 38 do dispositivo de travamento 36 está dimensionada, de modo a ser muito flexível e leve em peso, e, assim, ter uma baixa inércia mecânica; do ponto de vista prático, a lâmina 38 do dispositivo de travamento 36 é relativamente fina. Em virtude da baixa inércia mecânica da lâmina 38 do dispositivo de travamento 36, a intervenção do dispositivo de travamento 36 é quase simultânea ao início da etapa de abertura da válvula de injeção 7.

[0032] De acordo com a descrição acima, fica evidente que a inércia mecânica do dispositivo de travamento 36 (isto é, da lâmina 38 do dispositivo de travamento 36) é menor do que a inércia mecânica do dispositivo anti-ressalto 31 (isto é, da lâmina 33 do anti-ressalto dispositivo 31), uma vez que o dispositivo de travamento 36 deve intervir instantaneamente, ao passo que o dispositivo anti-ressalto 31 deve intervir com um determinado atraso.

[0033] Como mostrado na figura 5, a lâmina elástica 33 do dispositivo anti-ressalto 31 está fixada ao elemento discoide 28, em uma extremidade periférica do mesmo e é provida com uma série de pétalas, cada uma das quais se encontra acoplada a um respectivo orifício de alimentação 30 e tem um orifício calibrado 35, na parte central. Cada pétala da lâmina elástica 33 está normalmente disposta em uma posição fechada do orifício de alimentação 30 e é móvel, durante o curso de abertura do êmbolo 21, a partir da posição fechada até uma posição aberta do orifício de alimentação 30. A lâmina elástica 33 compreende uma coroa externa, que está fixada à superfície inferior 34 do elemento discóide 28, por meio de soldadura (de preferência por meio de soldadura a laser pontilhada); as pétalas estendem-se desde a parte interna da coroa, compreendendo cada pétala um elemento de vedação circular (no centro do qual um orifício calibrado 35 é obtido) conectado à coroa por meio de uma haste fina, isto é, que tem um comprimento muito maior do que a largura, a fim de ser elasticamente deformado.

[0034] Conforme mostrado na figura 6, a lâmina elástica 38 do dispositivo de travamento 36 está fixada ao elemento discóide 28, em uma extremidade periférica da mesma e está provida com uma série de pétalas, cada uma das quais se encontra acoplada a um respectivo orifício de alimentação 30 e tem um orifício calibrado 40 na parte central. Cada pétala da lâmina elástica 38 está normalmente disposta em uma posição fechada do orifício de alimentação 30 e é móvel, durante o curso de fechamento do êmbolo 21, da posição fechada para a posição aberta do orifício de alimentação 30. A lâmina elástica 38 compreende uma coroa externa, a qual é fixada à superfície superior 39 do elemento discóide 28, por meio de soldadura (de preferência por meio de soldadura a laser pontilhada); as pétalas estendem-se desde a parte interna da coroa, compreendendo cada pétala um elemento de vedação circular (no centro do qual um orifício calibrado 40 é obtido) conectado à coroa por meio de uma haste fina, isto é, que tem um comprimento muito maior do que a largura, a fim de ser elasticamente deformado.

[0035] Na forma de realização mostrada nas figuras em anexo, o êmbolo 9 do eletromagneto superior 8 é a única guia superior da agulha 17 e suporta tanto o dispositivo anti-ressalto 31 como o dispositivo de travamento 36; os dispositivos 31 e 36 são, de preferência, acoplados ao êmbolo 9 do eletromagneto superior 8, uma vez que o êmbolo 9 proporciona uma melhor vedação hidráulica lateral em relação à superfície interior do canal de alimentação 5 (isto é, vazamentos laterais menores de combustível) e assim permite obter um melhor funcionamento dos dispositivos 31 e 36. De acordo com uma forma de realização alternativa, perfeitamente equivalente (não mostrada), o êmbolo 9 do eletromagneto inferior 8 poderia formar apenas a guia superior da agulha 17 e, portanto, neste caso, os dispositivos 31 e 36 seriam, de preferência, acoplados ao êmbolo 9 do eletromagneto inferior 8. Ainda, de acordo com outra forma de realização, perfeitamente equivalente (não mostrado), ambos os êmbolos 9 poderiam formar as duas guias superiores de agulha 17 e, por conseguinte, neste caso, os dispositivos 31 e 36 poderiam ser acoplados tanto ao êmbolo 9 do eletromagneto inferior 8 como ao êmbolo 9 do eletromagneto superior 8.

[0036] A agulha 17 tem haste simetricamente cilíndrica, à qual a cabeça obturadora 24 substancialmente esférica está conectada, por meio de uma soldadura anelar. Por sua vez, a haste está ligada ao elemento discóide 28 de cada êmbolo 9 por meio de uma soldadura anelar.

[0037] O injetor 1 acima descrito tem muitas vantagens.

[0038] Em primeiro lugar, o injetor 1 acima descrito tem um desempenho dinâmico extremamente elevado (ou seja, capaz de abrir e fechar a válvula de injeção 7 muito rapidamente), mesmo quando a pressão de alimentação de combustível é elevada (mesmo maior do que 50 Mpa). Tal resultado é obtido, essencialmente, em virtude da utilização de dois eletromagnetos individuais 8, de tamanho relativamente pequeno, tendo, assim, baixa inércia mecânica e magnética.

[0039] Além disso, o injetor 1 acima descrito tem uma regra (isto é, a regra que relaciona o tempo de condução para a quantidade de combustível injetado) de injeção linear e uniforme (isto é, sem irregularidades), mesmo para tempos de condução curto (ou seja, na zona de balística) e, assim, para pequenas quantidades de combustível injetado. Deste modo, o injetor 1 acima descrito permite a injetar pequenas quantidades de combustível, de modo preciso e repetitivo.

[0040] Finalmente, o injetor 1, acima descrito, é simples e de custo eficiente de fabricação, uma vez que nenhuma operação de usinagem e/ou montagem é substancialmente diferente daquelas requeridas para um injetor de combustível eletromagnético tradicional.

Claims (13)

1. Injetor de combustível (1), que compreende: - um bico de injeção (3); - uma válvula de injeção (7), provida de uma agulha móvel (17), para ajustar o fluxo de combustível através do bico de injeção (3); - um atuador eletromagnético (6 ) para mover a agulha (17) entre uma posição fechada e uma posição aberta da válvula de injeção (7), provido de, pelo menos, um eletromagneto (8), que compreende uma bobina (11), uma armadura magnética fixa (12), e um êmbolo móvel (9), o qual está mecanicamente conectado à agulha (17) e tem, pelo menos, um orifício de alimentação (30), para a passagem do combustível em direção ao bico de injeção (3); - uma mola de fechamento (10), a qual tende a manter a agulha (17) na posição fechada; e - um corpo de suporte tubular (4) provido de um canal central (5), que aloja a armadura magnética fixa (12) e o êmbolo móvel (9); o injetor (1) sendo caracterizado por o êmbolo (9) estar equipado com um dispositivo de travamento (36), do tipo hidráulico, o qual está acoplado ao orifício de alimentação (30) e, hidraulicamente, dissipa mais energia cinética quando a agulha (17) se move em direção da posição aberta da válvula de injeção (7) do que quando a agulha (17) se move em direção da posição fechada da válvula de injeção (7), de modo a retardar o curso de abertura da agulha (17), quando a agulha (17) se move na direção da posição aberta da válvula de injeção (7).

2. Injetor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo de travamento (36), do tipo hidráulico, compreender um primeiro elemento de válvula (37), o qual está acoplado ao orifício de alimentação (30) do êmbolo (9) e que tem uma permeabilidade diferente para a passagem de combustível, como uma função da direção de passagem do combustível em si, através do orifício de alimentação (30), de modo a ter uma baixa permeabilidade para a passagem de combustível, quando a agulha (17) se move na direção da posição aberta da válvula de injeção (7) e uma maior permeabilidade para a passagem de combustível, quando a agulha (17) se move em direção da posição fechada da válvula de injeção (7).

3. Injetor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o primeiro elemento de válvula (37) compreender uma primeira lâmina elástica (38), a qual está parcialmente fixada em uma superfície superior (39) do êmbolo (9) e tem um primeiro orifício calibrado de tamanho pequeno (40), que está disposto no orifício de alimentação (30).

4. Injetor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado por o êmbolo (9) estar provido de um dispositivo anti-ressalto (31), do tipo hidráulico, o qual está acoplado ao orifício de alimentação (30), e que está disposto no lado oposto do dispositivo de travamento (36), e que, hidraulicamente, dissipa mais energia cinética quando a agulha (17) se move na direção da posição fechada da válvula de injeção (7) do que quando a agulha (17) se move em direção da posição aberta da válvula de injeção (7).

5. Injetor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o dispositivo anti- ressalto (31), do tipo hidráulico, compreender um segundo elemento da válvula (32), o qual está acoplado ao orifício de alimentação (30) do êmbolo (9) e tem uma permeabilidade diferente para a passagem de combustível, como uma função da direção de passagem do combustível em si, através do orifício de alimentação (30), de modo a ter uma maior permeabilidade para a passagem de combustível, quando a agulha (17) se move na direção da posição aberta da válvula de injeção (7) e uma menor permeabilidade para a passagem de combustível, quando a agulha (17) se move para a posição fechada da válvula de injeção (7).

6. Injetor, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o segundo elemento da válvula (32) compreender uma segunda lâmina elástica (33), a qual está parcialmente fixada à superfície inferior (34) do êmbolo (9) e tem um segundo orifício calibrado de tamanho pequeno (35), disposto no orifício de alimentação (30).

7. Injetor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 6, caracterizado por a inércia mecânica do dispositivo de travamento (36) ser menor do que a inércia mecânica do dispositivo anti-ressalto (31), de modo que o dispositivo de travamento (36) interfere antes do dispositivo anti-ressalto (31).

8. Injetor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado por o êmbolo (9) compreender um elemento anelar (27) e um elemento discoidal (28), que fecha a parte inferior do elemento anelar (27) e tem um orifício de passagem central (29), adaptado para receber uma porção da agulha (17) e uma pluralidade de orifícios de passagem de alimentação periféricos (30), adaptados para permitir que o combustível flua em direção do bico de injeção (3).

9. Injetor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado por o corpo de suporte (4) ter, pelo menos, uma fenda anelar (15) dotada sobre a superfície externa do corpo de suporte (4) em si; a bobina (4) do eletromagneto (8) está enrolada diretamente no interior da fenda anelar (15).

10. Injetor, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender um corpo de proteção (16), o qual tem uma forma tubular e está disposto em torno do corpo de suporte (4), na bobina (11).

11. Injetor, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado por o atuador eletromagnético (6 ) compreender dois eletromagnetos (8), axialmente dispostos lado a lado.

12. Injetor, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o êmbolo (9) de um primeiro eletromagneto (8) ter um curso efetivo mais curto do que o curso efetivo do êmbolo (9) de um segundo eletromagneto (8).

13. Injetor, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado por somente o êmbolo (9) do primeiro eletromagneto (8) formar uma guia superior da agulha (17).

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