BR102017028267A2 - ARRANGEMENT FOR A DIESEL ENGINE FUEL INJECTION SYSTEM - Google Patents
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Abstract
arranjo para um sistema de injeção de combustível de motores a diesel. a invenção refere-se a um arranjo para sistema de injeção de combustível (1) de motores a diesel que compreende um injetor (5), uma unidade de válvula de controle (ucv) (4), que se conecta com o injetor (5) através de um segundo duto de alta pressão (18), uma unidade de controle eletrônico (ecu) (6), que controla eletronicamente a abertura e o fechamento da ligação (34) da ucv, e uma bomba (3), em que a bomba (3) se conecta com a ucv (4) através de um primeiro duto de alta pressão (17).arrangement for a diesel engine fuel injection system. The invention relates to a diesel engine fuel injection system arrangement (1) comprising an injector (5), a control valve unit (ucv) (4), which connects to the injector (5). ) via a second high pressure duct (18), an electronic control unit (ecu) (6), which electronically controls the opening and closing of the ucv connection (34), and a pump (3), wherein the pump (3) connects to the ucv (4) through a first high pressure duct (17).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ARRANJO PARA UM SISTEMA DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL DE MOTORES A DIESEL.DESCRIPTION REPORT FOR THE ARRANGEMENT FOR A FUEL INJECTION SYSTEM FOR DIESEL ENGINES.
[001] A presente invenção refere-se a um arranjo para um sistema de injeção de combustível para motores a diesel, mais especificamente para motores a diesel de pequeno porte.[001] The present invention relates to an arrangement for a fuel injection system for diesel engines, more specifically for small diesel engines.
DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA [002] Sistemas de injeção de combustível controlados eletronicamente são utilizados em motores a diesel desde a década de 80. Em comparação com sistemas de injeção controlados mecanicamente, os sistemas de injeção eletrônica de motores a diesel possibilitam controle mais flexível do início da injeção (BOI - Begin Of Injection) e da duração da injeção (DOI - Duration Of Injection), além da variação de tais parâmetros em função da temperatura do combustível, da temperatura ambiente, do volume de ar admitido, da pressão atmosférica, da pressão de óleo, da posição do came, da posição do virabrequim, da rotação do motor, da demanda do usuário, entre outros.STATEMENT OF TECHNICAL DESCRIPTION [002] Electronically controlled fuel injection systems have been used in diesel engines since the 1980s. Compared to mechanically controlled injection systems, diesel engine electronic injection systems enable more flexible control than start of injection (BOI - Begin Of Injection) and injection duration (DOI - Duration Of Injection), in addition to the variation of such parameters depending on the fuel temperature, the ambient temperature, the admitted air volume, the atmospheric pressure, oil pressure, cam position, crankshaft position, engine speed, user demand, among others.
[003] Como consequência de um controle de operação mais flexível, os motores a diesel que compreendem um sistema de injeção eletrônica proporcionam menor nível de emissões de poluentes (gases e partículas) ao ambiente através da otimização da injeção e, consequentemente, da queima de combustível.[003] As a consequence of a more flexible operation control, diesel engines that comprise an electronic injection system provide a lower level of pollutant emissions (gases and particles) to the environment through the optimization of the injection and, consequently, the burning of fuel.
[004] O documento US 5.749.717 apresenta um exemplo de unidade de bomba para sistemas de injeção de combustível de motores a diesel controlada eletronicamente. Esse documento do estado da técnica compreende uma válvula solenoide acoplada a uma de suas extremidades. A unidade de bomba fica posicionada em contato com um came no motor. Um duto de alta pressão, que é responsável pelo transporte de combustível e liga a unidade de bomba ao injetor, que por sua vez fica posicionado no cabeçote do motor de combustão, e é[004] US 5,749,717 provides an example of a pump unit for electronically controlled diesel fuel injection systems. This state of the art document comprises a solenoid valve coupled to one of its ends. The pump unit is positioned in contact with a cam on the motor. A high pressure duct, which is responsible for transporting fuel and connects the pump unit to the injector, which in turn is positioned in the combustion engine head, and is
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2/13 responsável pelo transporte de combustível.2/13 responsible for transporting fuel.
[005] Motores a diesel de pequeno porte exigem, por sua vez, equipamentos compactos que possam ser acoplados ao motor sem a necessidade de alteração das disposições construtivas já existentes. As unidades de bomba para motores a diesel descritas no estado da técnica, como o exemplo supracitado, combinam uma bomba e uma válvula em uma única unidade não compacta, o que impossibilita o uso de tais equipamentos em muitos motores a diesel disponíveis no mercado.[005] Small diesel engines require, in turn, compact equipment that can be coupled to the engine without the need to change the existing construction provisions. The pump units for diesel engines described in the state of the art, such as the aforementioned example, combine a pump and a valve in a single non-compact unit, which makes it impossible to use such equipment in many diesel engines available on the market.
[006] Além disso, o duto de alta pressão que liga a unidade de bomba ao injetor, quando é longo, apresenta comportamentos indesejáveis para um sistema de injeção, como, por exemplo, perda de carga e injeção potencialmente instável devido a ondas de pressão geradas no interior do sistema.[006] In addition, the high pressure duct that connects the pump unit to the injector, when it is long, shows undesirable behaviors for an injection system, such as pressure loss and potentially unstable injection due to pressure waves generated within the system.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [007] Um primeiro objetivo do arranjo para um sistema de injeção de combustível da presente invenção é garantir uma resposta mais estável do sistema hidráulico em termos de injeção de combustível, ou seja, menor variação na quantidade de combustível injetada entre cada injeção e menor variação na pressão de injeção na câmara de combustão do motor.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION [007] A first objective of the arrangement for a fuel injection system of the present invention is to ensure a more stable response of the hydraulic system in terms of fuel injection, that is, less variation in the amount of fuel injected between each injection and less variation in injection pressure in the engine's combustion chamber.
[008] Um segundo objetivo da presente invenção é fornecer um sistema de injeção de combustível com flexibilidade de instalação em motores com limitação espacial. Além disso, o sistema é capaz de converter um sistema de injeção controlado mecanicamente para um sistema de injeção controlado eletronicamente sem grandes alterações construtivas no motor.[008] A second objective of the present invention is to provide a fuel injection system with flexibility of installation in engines with space limitation. In addition, the system is capable of converting a mechanically controlled injection system to an electronically controlled injection system without major constructive changes to the engine.
[009] Um terceiro objetivo da presente invenção é fornecer um arranjo para um sistema de injeção de combustível capaz de realizar uma injeção eletrônica de combustível com controle preciso e flexível[009] A third objective of the present invention is to provide an arrangement for a fuel injection system capable of performing an electronic fuel injection with precise and flexible control
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3/13 do BOI e da DOI em função dos parâmetros de operação do motor. [0010] O arranjo para um sistema de injeção de combustível para motores a diesel da presente invenção compreende uma bomba mecânica, um primeiro duto de alta pressão (Bomba - UCV), uma unidade de válvula de controle (UCV), uma unidade de controle eletrônico (ECU), um segundo duto de alta pressão (UCV-Injetor), um injetor, em que a bomba se conecta com a UCV através do primeiro duto de alta pressão, a UCV se conecta com o injetor através do segundo duto de alta pressão, e a ECU controla eletronicamente a abertura e o fechamento da ligação da UCV.3/13 of the BOI and DOI depending on the engine operating parameters. [0010] The arrangement for a fuel injection system for diesel engines of the present invention comprises a mechanical pump, a first high pressure duct (Pump - UCV), a control valve unit (UCV), a control unit (ECU), a second high pressure duct (UCV-Injector), an injector, in which the pump connects to the UCV through the first high pressure duct, the UCV connects to the injector through the second high pressure duct pressure, and the ECU electronically controls the opening and closing of the UCV connection.
[0011] O comprimento e o diâmetro do primeiro duto de alta pressão são dimensionados de modo que a perda de carga adicional gerada pelo primeiro duto de alta pressão no sistema seja compensada pela estabilidade gerada pelo volume de amortecimento adicional e pela redução do comprimento do segundo duto de alta pressão.[0011] The length and diameter of the first high pressure duct are dimensioned so that the additional head loss generated by the first high pressure duct in the system is compensated for by the stability generated by the additional damping volume and by reducing the length of the second. high pressure duct.
[0012] A introdução de um novo seguimento de tubo de alta pressão (primeiro duto de alta pressão) conectando a bomba original a UCV propicia novos recursos para otimização da injeção, tais como o diâmetro interno do tubo, minimizando a perda de carga no enchimento da câmara do pistão da bomba durante o movimento descendente do pistão e no movimento de construção de pressão durante o movimento ascendente do pistão com a UCV fechada. Os sistemas de injeção do estado da técnica não possuem este grau de liberdade proporcionado pelo volume morto adicional do primeiro duto de alta pressão e, portanto, não contam com esse recurso para otimização da estabilidade de injeção.[0012] The introduction of a new segment of high pressure pipe (first high pressure duct) connecting the original pump to UCV provides new resources for optimization of the injection, such as the internal diameter of the pipe, minimizing the pressure drop in the filling the piston chamber of the pump during the downward movement of the piston and in the pressure building movement during the upward movement of the piston with the UCV closed. State-of-the-art injection systems do not have this degree of freedom provided by the additional dead volume of the first high pressure duct and, therefore, do not have this feature to optimize injection stability.
[0013] Além disso, a UCV em si compreende um circuito de combustível de baixa pressão e um circuito de combustível de alta pressão. A passagem de alta pressão da UCV se conecta ao segundo duto de alta pressão através de uma válvula de amortecimento. A UCV na[0013] In addition, the UCV itself comprises a low pressure fuel circuit and a high pressure fuel circuit. The high pressure passage of the UCV connects to the second high pressure duct through a damping valve. UCV in
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4/13 posição aberta e com o movimento descendente permite o enchimento do circuito de alta pressão do sistema de injeção através da abertura entre a válvula e o corpo. A UCV na posição aberta e com o movimento do pistão ascendente viabiliza o retorno do volume deslocado pelo pistão para o circuito de baixa pressão em direção ao tanque. A UCV em posição fechada com o movimento ascendente do pistão isola o circuito de alta pressão do circuito de baixa, provocando a elevação de pressão no circuito de alta e atingindo-se a pressão de abertura do injetor mecânico. Como consequência, a injeção de diesel na câmara de combustão do motor é iniciada.4/13 open position and with the downward movement allows the filling of the high pressure circuit of the injection system through the opening between the valve and the body. The UCV in the open position and with the piston moving upwards enables the return of the volume displaced by the piston to the low pressure circuit towards the tank. The UCV in closed position with the upward movement of the piston isolates the high pressure circuit from the low circuit, causing the pressure to rise in the high circuit and reaching the opening pressure of the mechanical injector. As a consequence, the injection of diesel into the engine's combustion chamber starts.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0014] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0014] The present invention will be described in more detail below on the basis of an embodiment shown in the drawings. The figures show:
[0015] Figura 1 - é um diagrama esquemático do sistema de injeção de combustível da presente invenção;[0015] Figure 1 - is a schematic diagram of the fuel injection system of the present invention;
[0016] Figura 2 - é uma vista frontal do sistema de injeção de combustível da presente invenção; e [0017] Figura 3 - é uma vista lateral em corte do conjunto bomba UCV do sistema de injeção de combustível da presente invenção.[0016] Figure 2 - is a front view of the fuel injection system of the present invention; and [0017] Figure 3 - is a side sectional view of the UCV pump assembly of the fuel injection system of the present invention.
[0018] Figura 4 - mostra um exemplo de concretização da invenção.[0018] Figure 4 - shows an example of embodiment of the invention.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS [0019] A figura 1 apresenta um diagrama esquemático do arranjo para um sistema de injeção de combustível 1 de acordo com a presente invenção. O sistema compreende um tanque de combustível 2, uma bomba 3, uma unidade de válvula de controle *(UCV - Control Valve Unit) 4, um injetor 5, uma unidade de controle eletrônico (ECU Electronic Control Unit) 6 e uma pluralidade de sensores 7, 8.DETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES [0019] Figure 1 shows a schematic diagram of the arrangement for a fuel injection system 1 according to the present invention. The system comprises a fuel tank 2, a pump 3, a control valve unit * (UCV - Control Valve Unit) 4, an injector 5, an electronic control unit (ECU Electronic Control Unit) 6 and a plurality of sensors 7, 8.
[0020] O tanque de combustível 2 é responsável pelo armazena[0020] Fuel tank 2 is responsible for storing
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5/13 mento do combustível e é conectado à UCV 4 através de um sistema de tubulação de baixa pressão que compreende um duto de fornecimento de combustível 9, um duto de retorno de combustível 10 e um duto de fornecimento/retorno de combustível 11. O duto de fornecimento/retorno de combustível 11 é conectado aos dutos de fornecimento e retorno 9, 10 por meio de um conector em Y 12. O duto de fornecimento de combustível 9 compreende um filtro de combustível 13 e uma válvula de retenção 14 que permite o fluxo de combustível apenas na direção da UCV. O duto de retorno de combustível 10, por sua vez, compreende uma válvula de retenção 15 que permite o fluxo de combustível apenas na direção do tanque de combustível 2. O fluxo de combustível no sistema de tubulação de baixa pressão ocorre por meio de gravidade, sem a necessidade do uso de uma bomba ou outros elementos de sucção.5/13 fuel supply and is connected to UCV 4 through a low pressure piping system comprising a fuel supply duct 9, a fuel return duct 10 and a fuel supply / return duct 11. O fuel supply / return duct 11 is connected to supply and return ducts 9, 10 by means of a Y-connector 12. The fuel supply duct 9 comprises a fuel filter 13 and a check valve 14 which allows the fuel flow only in the direction of the UCV. The fuel return duct 10, in turn, comprises a check valve 15 that allows the flow of fuel only in the direction of the fuel tank 2. The flow of fuel in the low pressure piping system occurs by means of gravity, without the need to use a pump or other suction elements.
[0021] O sistema compreende ainda um duto curto de baixa pressão 16, um primeiro duto de alta pressão 17 e um segundo duto de alta pressão 18 que serão descritos a seguir.[0021] The system also comprises a short low pressure duct 16, a first high pressure duct 17 and a second high pressure duct 18 which will be described below.
[0022] A figura 2 mostra o conjunto bomba - UCV - injetor com os dutos de baixa 11, 16 e alta pressão 17, 18. O duto de fornecimento/retorno de combustível 11 é conectado a uma entrada de baixa pressão presente na UCV através de uma primeira conexão de baixa pressão 19. O duto curto de baixa pressão 16 conecta a saída de baixa pressão da UCV à entrada de baixa pressão da bomba através de uma segunda conexão de baixa pressão da UCV 20 e de uma conexão de baixa pressão da bomba 21 respectivamente. O primeiro duto de alta pressão 17 conecta a saída de alta pressão da bomba à entrada de alta pressão da UCV através de uma conexão de alta pressão da bomba 22 e uma conexão de alta pressão da UCV 23 respectivamente. O segundo duto de alta pressão 18 conecta a saída de alta pressão da UCV ao injetor 5. O segundo duto de alta pressão 18 é co[0022] Figure 2 shows the pump set - UCV - injector with the ducts of low 11, 16 and high pressure 17, 18. The fuel supply / return duct 11 is connected to a low pressure inlet present in the UCV through of a first low pressure connection 19. The short low pressure duct 16 connects the low pressure outlet of the UCV to the low pressure inlet of the pump via a second low pressure connection of the UCV 20 and a low pressure connection of the pump 21 respectively. The first high pressure duct 17 connects the high pressure outlet of the pump to the high pressure inlet of the UCV via a high pressure connection of the pump 22 and a high pressure connection of the UCV 23 respectively. The second high pressure duct 18 connects the high pressure outlet of the UCV to the injector 5. The second high pressure duct 18 is co
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6/13 nectado ao injetor 5 através de uma conexão de alta pressão 24, enquanto que a conexão com a UCV 4 é realizada através de uma válvula amortecedora (snubber valve) 25.6/13 connected to the injector 5 through a high pressure connection 24, while the connection to the UCV 4 is made through a snubber valve 25.
[0023] Diferentemente das UCVs do estado da técnica utilizadas em sistemas de injeção de combustível, a UCV 4 da presente invenção não está acoplada diretamente na bomba 3 do sistema de injeção, mas sim conectada à bomba 3 através do duto curto de baixa pressão 16 e do primeiro duto de alta pressão 17. Essa característica de instalação confere maior flexibilidade ao sistema para instalação em motores a diesel de pequeno porte, que possuem limitações espaciais. Os conjuntos bomba - UCV para motores a diesel conhecidos do estado da técnica necessitam de uma determinada disposição das características externas do motor, como por exemplo, espaço físico entre os diversos elementos, para que sua instalação seja fisicamente viável, pois o posicionamento da UCV é fixo com relação à extremidade da bomba do conjunto. Como no conjunto bomba - UCV da presente invenção a UCV não possui tal limitação física, o sistema de injeção de combustível 1 da presente invenção pode ser instalado em uma gama maior de motores se comparado aos sistemas de injeção eletrônica convencionais.[0023] Unlike the state-of-the-art UCVs used in fuel injection systems, the UCV 4 of the present invention is not coupled directly to pump 3 of the injection system, but rather connected to pump 3 through the short low pressure duct 16 and the first high pressure duct 17. This installation feature gives the system greater flexibility for installation in small diesel engines, which have spatial limitations. Pump sets - UCV for diesel engines known to the state of the art require a certain arrangement of the external characteristics of the engine, such as, for example, physical space between the various elements, so that their installation is physically viable, as the UCV positioning is fixed with respect to the pump end of the assembly. As in the pump - UCV set of the present invention the UCV does not have such a physical limitation, the fuel injection system 1 of the present invention can be installed in a wider range of engines compared to conventional electronic injection systems.
[0024] Outra vantagem conferida pela utilização do primeiro duto de alta pressão 17 no sistema de injeção 1 da presente invenção é a possibilidade de redução do comprimento do segundo duto de alta pressão 18 devido a uma maior proximidade da UCV 4 ao injetor 5. Dependendo das características requeridas pelo motor, a UCV 4 pode ser posicionada mais próxima ao injetor 5 através da variação do comprimento dos primeiro e segundo dutos de alta pressão 18, 17. A redução do comprimento do segundo duto de alta pressão 18 causa uma redução da perda de carga e redução do volume morto do referido duto levando à geração de ondas de pressão mais estáveis no sistema[0024] Another advantage conferred by the use of the first high pressure duct 17 in the injection system 1 of the present invention is the possibility of reducing the length of the second high pressure duct 18 due to a closer proximity of the UCV 4 to the injector 5. Depending on of the characteristics required by the engine, the UCV 4 can be positioned closer to the injector 5 by varying the length of the first and second high pressure ducts 18, 17. Reducing the length of the second high pressure duct 18 causes a reduction in the loss of load and reduction of the dead volume of said pipeline leading to the generation of more stable pressure waves in the system
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7/13 durante a injeção. Como resultado, obtêm-se condições mais estáveis de abertura e fechamento do injetor 5, ou seja, menor variação na quantidade de combustível injetada entre cada injeção e menor variação na pressão de injeção na câmara de combustão do motor.7/13 during the injection. As a result, more stable conditions for opening and closing injector 5 are obtained, that is, less variation in the amount of fuel injected between each injection and less variation in the injection pressure in the engine's combustion chamber.
[0025] Apesar de também gerar mais perda de carga, a inclusão do primeiro duto de alta pressão 17 no sistema 1 cria um volume de amortecimento que reduz a queda de pressão entre a bomba 3 e a UCV 4. Além disso, a inclusão do primeiro duto de alta pressão 17 permite uma redução do comprimento do segundo duto de alta pressão 18 com consequente redução da perda de carga e aumento da estabilidade do sistema.[0025] Although it also generates more pressure loss, the inclusion of the first high pressure duct 17 in system 1 creates a damping volume that reduces the pressure drop between pump 3 and UCV 4. In addition, the inclusion of the first high pressure duct 17 allows for a reduction in the length of the second high pressure duct 18 with a consequent reduction in pressure loss and increased stability of the system.
[0026] Sendo assim, o comprimento e o diâmetro do primeiro duto de alta pressão 17 devem ser cuidadosamente dimensionados para compensar essa perda de carga adicional. Tal dimensionamento deve ser realizado de modo que a perda de carga adicional gerada pelo primeiro duto de alta pressão 17 seja compensada pela estabilidade gerada pelo volume de amortecimento adicional e pela redução do comprimento do segundo duto de alta pressão 18. O referido dimensionamento varia de acordo com as especificações de cada motor. Além disso, o comprimento do segundo duto de alta pressão 18 deve ser dimensionado de acordo com as características externas do motor e o comprimento do primeiro duto de alta pressão 17, percorrendo a menor distância possível entre a UCV 4 e o injetor 5.[0026] Therefore, the length and diameter of the first high pressure duct 17 must be carefully dimensioned to compensate for this additional pressure loss. Such design must be carried out in such a way that the additional head loss generated by the first high pressure duct 17 is compensated by the stability generated by the additional damping volume and by the reduction in the length of the second high pressure duct 18. The said design varies according to specifications for each engine. In addition, the length of the second high pressure duct 18 must be dimensioned according to the external characteristics of the engine and the length of the first high pressure duct 17, covering the shortest possible distance between the UCV 4 and the injector 5.
[0027] A figura 3 apresenta detalhamentos das características internas do conjunto bomba - UCV. A UCV 4 apresenta uma configuração interna semelhante às UCVs conhecidas do estado da técnica, compreendendo um corpo de válvula 26, um alojamento de solenoide 27, uma agulha de válvula 28 e uma mola de válvula 29, além das conexões de alta 23, 22 e baixa pressão 19, 20, 21 e da válvula de amortecimento 25 já descritas.[0027] Figure 3 shows details of the internal characteristics of the pump set - UCV. The UCV 4 has an internal configuration similar to the UCVs known in the art, comprising a valve body 26, a solenoid housing 27, a valve needle 28 and a valve spring 29, in addition to the discharge connections 23, 22 and low pressure 19, 20, 21 and the damping valve 25 already described.
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8/13 [0028] Na UCV 4 da presente invenção, o alojamento de solenoide 27 é acoplado à lateral do corpo de válvula 26 e compreende uma bobina e um núcleo magnético (não mostrados). O corpo de válvula 26 compreende uma câmara de válvula 30, uma passagem de combustível de baixa pressão 31 e uma passagem de combustível de alta pressão 32. A câmara de válvula 30 é responsável por conectar a passagem de baixa pressão 31 à passagem de alta pressão 32 para que o combustível possa fluir livremente entre as passagens 31, 32 da UCV8/13 [0028] In UCV 4 of the present invention, the solenoid housing 27 is coupled to the side of the valve body 26 and comprises a coil and a magnetic core (not shown). The valve body 26 comprises a valve chamber 30, a low pressure fuel passage 31 and a high pressure fuel passage 32. The valve chamber 30 is responsible for connecting the low pressure passage 31 to the high pressure passage. 32 so that fuel can flow freely between UCV passages 31, 32
4. A bobina, quando energizada pela ECU 6 através de terminais 33, movimenta a agulha de válvula 28, que é responsável por fechar e abrir a ligação 34 entre a passagem de alta pressão 32 e a câmara de válvula 30 para iniciar e finalizar a injeção de combustível respectivamente. Em outras palavras, o acionamento do solenoide controla o fluxo de combustível proveniente do tanque de combustível 2 para o injetor 5. O funcionamento do sistema como um todo será detalhadamente explicado mais adiante.4. The coil, when energized by the ECU 6 through terminals 33, moves the valve needle 28, which is responsible for closing and opening the connection 34 between the high pressure passage 32 and the valve chamber 30 to start and end the fuel injection respectively. In other words, the actuation of the solenoid controls the flow of fuel from fuel tank 2 to injector 5. The operation of the system as a whole will be explained in more detail later.
[0029] O interior da bomba 3 compreende uma passagem de combustível de alta pressão 35, uma passagem de combustível de baixa pressão 36, uma câmara de alta pressão 37, um pistão 38 e uma mola de pistão 39. O pistão da bomba 38 é responsável por variar o volume interno da câmara de alta pressão 37 através da atuação de um came 40 presente no motor. O came 40 atua mecanicamente com um rolete 41 presente em uma das extremidades da bomba 3 que, por sua vez, movimenta o pistão da bomba 38 em um sentido contrário ao da força aplicada pela mola 39. A mola 39 presente no interior da bomba 3 garante o retorno do pistão 38 à posição inicial após sua movimentação pelo came 40 do motor garantindo, também, um contato permanente entre o pistão 38 e o rolete 41. Esse efeito resulta em uma maior estabilidade na pressão gerada no sistema e um menor desgaste dos componentes atuantes na movimentação do pistão 38.[0029] The interior of pump 3 comprises a high pressure fuel port 35, a low pressure fuel port 36, a high pressure chamber 37, a piston 38 and a piston spring 39. The piston of pump 38 is responsible for varying the internal volume of the high pressure chamber 37 through the actuation of a cam 40 present in the engine. The cam 40 acts mechanically with a roller 41 present at one end of the pump 3, which in turn moves the piston of the pump 38 in the opposite direction to the force applied by the spring 39. The spring 39 present inside the pump 3 guarantees the return of piston 38 to its initial position after its movement by cam 40 of the motor, also guaranteeing a permanent contact between piston 38 and roller 41. This effect results in greater stability in the pressure generated in the system and less wear of the active components in the movement of the piston 38.
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9/13 [0030] O combustível presente na câmara de alta pressão 37 pode, ocasionalmente, fluir de modo indesejado entre o pistão da bomba 38 e o corpo da bomba 42. Esse combustível é mantido em uma câmara de combustível excedente (não mostrada) que se conecta com a passagem de combustível de baixa pressão da bomba 36. Essa passagem 36 é responsável por retornar o combustível da câmara de alta pressão 37 para os dutos de baixa pressão do sistema de injeção.9/13 [0030] The fuel present in the high pressure chamber 37 may occasionally flow unwantedly between the pump piston 38 and the pump body 42. This fuel is kept in an excess fuel chamber (not shown) which connects to the low pressure fuel port of the pump 36. This port 36 is responsible for returning the fuel from the high pressure chamber 37 to the low pressure ducts of the injection system.
[0031] A passagem de combustível de alta pressão 35 presente no interior da bomba liga a câmara de alta pressão da bomba 37 ao primeiro duto de alta pressão 17. Já o primeiro duto de alta pressão 17 conecta a passagem de alta pressão da bomba 35, através de uma conexão de alta pressão da bomba 22, à passagem de alta pressão da UCV 32, através de uma conexão de alta pressão da UCV 23. O segundo duto de alta pressão 18 liga a passagem de alta pressão da UCV 32 ao injetor 5.[0031] The high pressure fuel passage 35 inside the pump connects the high pressure chamber of the pump 37 to the first high pressure duct 17. The first high pressure duct 17 connects the high pressure passage of the pump 35 , via a high pressure connection from the pump 22, to the high pressure port of UCV 32, through a high pressure port from UCV 23. The second high pressure duct 18 connects the high pressure port of UCV 32 to the injector 5.
[0032] A válvula amortecedora 25 presente entre a passagem de alta pressão da UCV 32 e o segundo duto de alta pressão 18 protege o sistema contra distúrbios gerados por ondas constantemente presentes em sistemas de injeção. A válvula amortecedora 25 atua como um dispositivo de restrição que absorve a energia das ondas geradas pela abertura e fechamento do injetor 5. Como consequência, a válvula 25 reduz a flutuação de pressão e, simultaneamente, mantém uma pressão residual no interior do segundo duto de alta pressão 18. Esses efeitos resultantes garantem condições mais estáveis de funcionamento ao sistema de injeção 1 da presente invenção.[0032] The damper valve 25 present between the high pressure passage of UCV 32 and the second high pressure duct 18 protects the system against disturbances generated by waves constantly present in injection systems. The damper valve 25 acts as a restriction device that absorbs the wave energy generated by the opening and closing of the injector 5. As a consequence, the valve 25 reduces the pressure fluctuation and, simultaneously, maintains a residual pressure inside the second duct. high pressure 18. These resulting effects ensure more stable operating conditions for the injection system 1 of the present invention.
[0033] A UCV 4 possui duas posições de funcionamento, uma posição aberta e uma posição fechada. A posição aberta ocorre quando não há tensão sendo aplicada à bobina do solenoide e, consequentemente, a agulha de válvula 28 permanece em uma posição estendida devido à força aplicada pela mola de válvula 29. Nesse caso, a ligação[0033] The UCV 4 has two operating positions, an open position and a closed position. The open position occurs when there is no voltage being applied to the solenoid coil and, consequently, valve needle 28 remains in an extended position due to the force applied by valve spring 29. In this case, the connection
Petição 870170102340, de 27/12/2017, pág. 12/29Petition 870170102340, of 12/27/2017, p. 12/29
10/13 entre a passagem de alta pressão 32 e a câmara de válvula 30 não está bloqueada e o combustível pode fluir do tanque de combustível 2 para a câmara de alta pressão da bomba 37 e vice-versa.10/13 between the high pressure passage 32 and the valve chamber 30 is not blocked and fuel can flow from the fuel tank 2 to the high pressure chamber of the pump 37 and vice versa.
[0034] Na medida em que o came 40 movimenta o pistão da bomba 38, o combustível presente no interior da câmara de alta pressão 37 é comprimido e forçado a fluir através da passagem de alta pressão para o primeiro duto de alta pressão 17 e, em seguida para a passagem de alta pressão da UCV 32.[0034] As the cam 40 moves the piston of the pump 38, the fuel present inside the high pressure chamber 37 is compressed and forced to flow through the high pressure passage to the first high pressure duct 17 and, then for the high pressure passage of UCV 32.
[0035] Com a UCV 4 na posição aberta, o combustível flui para a câmara de válvula da UCV 30 e retorna para o duto de fornecimento/retorno de combustível 11 através da passagem de baixa pressão da UCV 32. Nesse caso, a injeção não é iniciada devido à baixa pressão do combustível no segundo duto de alta pressão 18, que não é suficiente para abrir o injetor 5.[0035] With the UCV 4 in the open position, fuel flows into the valve chamber of the UCV 30 and returns to the fuel supply / return duct 11 through the low pressure passage of the UCV 32. In this case, the injection does not is initiated due to low fuel pressure in the second high pressure duct 18, which is not sufficient to open the injector 5.
[0036] Em um momento determinado pela ECU 6, durante a movimentação do pistão 38 pelo came 40, a bobina do solenoide é energizada através dos terminais 33 e a agulha de válvula 28 é movimentada para uma posição retraída. Nesse caso, a UCV passa para a posição fechada, pois a ligação 34 entre a passagem de alta pressão 32 e a câmara de válvula 30 é bloqueada e o combustível fica impedido de retornar ao tanque 2. Consequentemente, a pressão gerada pela movimentação do pistão 38 é direcionada para o segundo duto de alta pressão 18 e para o injetor 5, posicionada no cilindro do motor e parcialmente inserida na câmara de combustão do cilindro. Ao atingir uma determinada pressão, o injetor 5, que é acionado pela pressão do combustível, se abre e o combustível é injetado na câmara de combustão do motor.[0036] At a time determined by ECU 6, during movement of piston 38 by cam 40, the solenoid coil is energized through terminals 33 and valve needle 28 is moved to a stowed position. In this case, the UCV goes to the closed position, since the connection 34 between the high pressure passage 32 and the valve chamber 30 is blocked and the fuel is prevented from returning to the tank 2. Consequently, the pressure generated by the movement of the piston 38 is directed to the second high pressure duct 18 and injector 5, positioned in the engine cylinder and partially inserted in the cylinder combustion chamber. Upon reaching a certain pressure, the injector 5, which is activated by the fuel pressure, opens and the fuel is injected into the combustion chamber of the engine.
[0037] A injeção de combustível termina quando a ECU 6 para de energizar o solenoide e a ligação 34 entre a passagem de alta pressão 32 e a câmara de válvula 30 é novamente aberta. Isso permite o retor[0037] The fuel injection ends when ECU 6 stops energizing the solenoid and the connection 34 between the high pressure passage 32 and the valve chamber 30 is opened again. This allows the retor
Petição 870170102340, de 27/12/2017, pág. 13/29Petition 870170102340, of 12/27/2017, p. 13/29
11/13 no de combustível através do duto de fornecimento/retorno 11, causando uma queda de pressão no segundo duto de alta pressão 18 e resultando no fechamento do injetor 5. Sendo assim, o BOI e a DOI da injeção independem da atuação do came 40 no pistão da bomba 38. Tais parâmetros são definidos pela ECU 6 através do acionamento da UCV 4.11/13 in the fuel through the supply / return duct 11, causing a pressure drop in the second high pressure duct 18 and resulting in the closing of the injector 5. Thus, the injection BOI and DOI are independent of the cam's performance 40 on the pump piston 38. These parameters are defined by ECU 6 by activating UCV 4.
[0038] A pluralidade de sensores 7, 8 do sistema é responsável por obter informações importantes dos parâmetros que influenciam no BOI e na DOI da injeção. Os principais parâmetros em questão são o volume de ar admitido, a temperatura do ar admitido, a posição do virabrequim, a posição do came e a demanda de torque. Outros parâmetros também influenciam no BOI e na DOI da injeção, porém de forma menos significativa, proporcionando apenas ajustes em seus controles.[0038] The plurality of sensors 7, 8 of the system is responsible for obtaining important information of the parameters that influence the BOI and DOI of the injection. The main parameters in question are the volume of air admitted, the temperature of the air admitted, the position of the crankshaft, the position of the cam and the demand for torque. Other parameters also influence the BOI and DOI of the injection, but less significantly, providing only adjustments to their controls.
[0039] A figura 4 mostra um exemplo de concretização do acoplamento do sistema de injeção de combustível da presente invenção em um motor a diesel de pequeno porte. A partir da figura é possível observar as vantagens construtivas do sistema de injeção de combustível da presente invenção. A flexibilidade de posicionamento da UCV 4 nas imediações do motor permite a instalação do conjunto bomba - UCV da presente invenção mesmo que o espaço disponível seja limitado ou que a disposição espacial da estrutura externa do motor seja pouco usual.[0039] Figure 4 shows an example of the coupling of the fuel injection system of the present invention in a small diesel engine. From the figure it is possible to observe the constructive advantages of the fuel injection system of the present invention. The flexibility of positioning the UCV 4 in the vicinity of the engine allows the installation of the pump - UCV assembly of the present invention even if the available space is limited or the spatial arrangement of the external structure of the engine is unusual.
LISTA DE REFERÊNCIASREFERENCE LIST
- sistema de injeção de combustível- fuel injection system
- tanque de combustível- fuel tank
- bomba- bomb
- unidade de válvula de controle (UCV)- control valve unit (UCV)
- Injetor- Injector
- unidade de controle eletrônico (ECU)- electronic control unit (ECU)
Petição 870170102340, de 27/12/2017, pág. 14/29Petition 870170102340, of 12/27/2017, p. 14/29
12/1312/13
7, 8 - pluralidade de sensores7, 8 - plurality of sensors
- duto de fornecimento de combustível- fuel supply line
- duto de retorno de combustível- fuel return duct
- duto de fornecimento/retorno de combustível- fuel supply / return duct
- conector em Y- Y connector
- filtro de combustível- fuel filter
- válvula de retenção do duto de fornecimento- supply duct check valve
- válvula de retenção do duto de retorno- return duct check valve
- duto curto de baixa pressão- short low pressure duct
- primeiro duto de alta pressão- first high pressure duct
- segundo duto de alta pressão- second high pressure duct
- primeira conexão de baixa pressão da UCV- first low pressure connection from UCV
- segunda conexão de baixa pressão da UCV- second low pressure connection from UCV
- conexão de baixa pressão da bomba- low pressure pump connection
- conexão de alta pressão da bomba- high pressure pump connection
- conexão de alta pressão da UCV- UCV high pressure connection
- conexão de alta pressão do injetor- high pressure injector connection
- válvula amortecedora- damping valve
- corpo de válvula- valve body
- alojamento de solenoide- solenoid housing
- agulha de válvula- valve needle
- mola de válvula- valve spring
- câmara de válvula- valve chamber
- passagem de combustível de baixa pressão da UCV- UCV low pressure fuel flow
- passagem de combustível de alta pressão da UCV- UCV high pressure fuel pass
- terminais- terminals
- ligação entre a passagem de alta pressão e a câmara de válvula- connection between the high pressure passage and the valve chamber
- passagem de combustível de alta pressão da bomba- high pressure fuel flow from the pump
- passagem de combustível de baixa pressão da bomba- low pressure fuel flow from the pump
- câmara de alta pressão da bomba- pump high pressure chamber
Petição 870170102340, de 27/12/2017, pág. 15/29Petition 870170102340, of 12/27/2017, p. 15/29
13/1313/13
- pistão da bomba- pump piston
- mola de pistão- piston spring
- came- cam
- rolete- roller
- corpo da bomba- pump body
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] |