BRPI0722307A2 - Sistema de bombeamento de combustível, método para operação de um sistema de bombeamento de combustível e sistema de injeção de combustível compreendendo um sistema de bombeamento combustível - Google Patents

Sistema de bombeamento de combustível, método para operação de um sistema de bombeamento de combustível e sistema de injeção de combustível compreendendo um sistema de bombeamento combustível Download PDF

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Description

"SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE COMBUSTÍVEL, MÉTODO PARA OPERAÇÃO DE UM SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE COMBUSTÍVEL E SISTEMA DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL COMPREENDENDO UM SISTEMA
DE BOMBEAMENTO COMBUSTÍVEL"
5
CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO
A presente invenção se refere a um sistema de bombeamento de combustível, a um método para operação de um sistema de bombeamento de combustível e a um sistema de 10 injeção de combustível compreendendo um sistema de bombeamento de combustível em concordância com os preâmbulos das reivindicações de patente independentes acompanhantes.
PANORAMA DO ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO
Dimetil éter (éter dimetílico) , também conhecido como DME, é \ima alternativa de queima limpa para combustível de diesel. DME pode ser feito a partir de gás natural, carvão ou biomassa. Em veículos modernos, sistemas de grelha comum 20 são utilizados para melhor desempenho do motor de combustão. Em tais sistemas de grelhas comuns, combustíveis é comprimido para altas pressões por bombas de grelhas comuns e supridos para o motor. Entretanto, bombeamento de DME é difícil, na medida em que DME possui uma baixa 25 viscosidade resultando em alto vazamento interno, e as propriedades de lubrificação de DME líquido são muito pobres. Conseqüentemente, falhas de bomba é um dos maiores obstáculos para uma aplicação em motor comercial.
Existe também uma necessidade para aumentar a pressão 30 de injeção para em torno de 1.000 bar de maneira a aperfeiçoar a eficiência de ciclo, por exemplo, por tempo de regulagem de ignição aperfeiçoado e eficiência de combustão aperfeiçoada por geração de turbulência induzida por injeção. Por conseqüência, para feitura de DME disponível como um combustível de queima limpa em veículos, estes requerimentos têm que ser liquidados.
A patente norte americana número US 6.742.479 B2 apresenta um sistema de suprimento de combustível para um motor de combustão interna. 0 sistema de injeção de combustível é particularmente adaptado para um combustível de baixa viscosidade tal como ο DME. 0 propósito do sistema é o de evitar danificar a bomba de combustível pela utilização da bomba somente em situações quando a lubrificação da bomba é assegurada por monitoramento do estado do combustível de DME.
É um objetivo da presente invenção o de proporcionar um sistema de bombeamento de combustível para um combustível com uma alta confiabilidade e estabilidade, particularmente para um combustível exibindo propriedades de lubrificação empobrecidas e/ou propriedades de viscosidade desfavoráveis comparadas com combustível de diesel, tal como o DME. Um outro objetivo da presente invenção é o de proporcionar um método para operação de um tal sistema de bombeamento de combustível. Ainda um objetivo adicional da presente invenção é o de proporcionar um sistema de injeção de combustível com um tal sistema de bombeamento de combustível.
Os objetivos da presente invenção são conseguidos pelas características das reivindicações de patente independentes posteriormente. As outras reivindicações de patente dependentes posteriormente e a descrição aqui apresentada exibem concretizações vantajosas da presente invenção.
RESUMO DA PRESENTE INVENÇÃO
Em concordância com a presente invenção, um sistema de bombeamento de combustível para um combustível é proposto, em que pelo menos um reservatório está proporcionando um 10
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primeiro volume para o combustível e um segundo volume para um fluido de compressão, uma membrana separadora entre o primeiro volume e o segundo volume; um canal de entrada para suprimento de combustível para o primeiro volume, um canal de saída para descarga do combustível em uma alta pressão e um canal de fluido para suprimento ou remoção do fluido de compressão para o ou a partir do segundo volume.
Por provisão de dois volumes separados, um para o combustível e um para o fluido de compressão, um contato entre o combustível e a bomba pode ser evitado. A bomba, por exemplo, o revestimento de pistão da bomba, contata somente o fluido de compressão. Este fluido de compressão pode possuir propriedades de lubrificação e uma viscosidade que são favoráveis para a bomba. Por conseqüência, qualquer combustível pode ser utilizado independentemente de suas propriedades de lubrificação e/ou propriedades de viscosidade e os assemelhados. 0 combustível pode ser otimizado em sua utilização intencionada, por exemplo, para propósitos de combustão. 0 fluido de compressão está se movendo em um circuito (Ioop) fechado. Por conseqüência, o fluido de compressão pode ser otimizado para a bomba e ação de compressão independentemente de suas propriedades de combustão.
0 fluido de compressão e o combustível são separados por uma membrana flexível. Esta membrana pode preferivelmente ser feita de uma borracha reforçada, por exemplo, de um tipo utilizado para armazenar combustível em mísseis de foguete. Por exemplo, a membrana pode ser um diafragma ou um fole ou os assemelhados. Esta membrana irá ser comprimida pela pressão aplicada para o fluido de compressão e, conseqüentemente, necessita suportar a pressão máxima admitida para o sistema. Entretanto, no setup (arranjo) preferido, a diferença de pressão entre o combustível e o fluido de compressão é baixa, assim é primordialmente a compressão da membrana que deve ser considerada e em uma menor extensão sua expansão ou elongação que pode permanecer dentro de faixas razoáveis. Por conseqüência, estresse para a membrana que poderia limitar sua durabilidade é evitado.
A presente invenção pode ser utilizada para qualquer combustível, mas é particularmente útil para um combustível exibindo propriedades de lubrificação empobrecidas ou uma baixa viscosidade, ou baixa viscosidade e propriedades de lubrificação empobrecidas comparadas com combustível de diesel. 0 dimetil éter (DME) é um exemplo para um tal combustível de baixa viscosidade com propriedades de lubrificação que são inferiores para o combustível de diesel. 0 DME é também conhecido por possuir propriedades amplamente variáveis, dependentes de pressão e de temperatura que são inconvenientes para uma utilização em sistemas automotivos que devem trabalhar (funcionar) em temperaturas bem abaixo e bem acima do ponto de , congelamento da água. Por outro lado, um problema conhecido para combustíveis de viscosidade muito alta é o de pressurizar o combustível em uma bomba de pressão alta comum. Esta presente invenção pode ser aplicada até mesmo para tais aplicações, particularmente para combustível que necessita adicional aquecimento para diminuir a viscosidade antes que venha a adentrar o bocal injetor. Preferivelmente, o combustível exibe propriedades de lubrificação mais empobrecidas do que combustível de diesel e/ou uma viscosidade que é pelo 50 % mais alta ou mais baixa, preferivelmente pelo menos por um fator de 2 mais alta ou mais baixa, do que combustível de diesel sob condições ambientais comparáveis. Por exemplo, o DME é conhecido por possuir somente 10 % da viscosidade de combustível de diesel. Se o assim chamado óleo de tulha é utilizado, a viscosidade de óleo de tulha (de carvoeira) é muito alta. Óleo de tulha é freqüentemente utilizado como combustível, por exemplo, embarcado em navios. A viscosidade de óleo de tulha é de cerca de um fator de 5 mais alta do que a viscosidade de combustível de diesel. Este tipo de fluido necessita ser pré-aquecido de maneira que este fluido pode ser bombeado em uma bomba normal. Preferivelmente, menos aquecimento necessita ser aplicado quando utilizado no sistema de bombeamento em concordância com a presente invenção no estágio de alta pressão por preferivelmente aquecimento somente do combustível que passa um injetor para uma viscosidade aceitável para formação de um spray em um bocal de injeção quando utilizado em um sistema de injeção de grelha comum.
0 canal de fluido pode ser acoplado para uma unidade de bomba de fluido de compressão para alimentação ou remoção do fluido de compressão para o ou a partir do reservatório. Uma bomba de grelha comum padrão (standard) pode ser utilizada que pode entregar altas pressões de até
1.000 bar ou mais que são adequadas para dispositivos de grelha comum padrão em veículos. A bomba é completamente desacoplada a partir do combustível e está em contato somente com o fluido de compressão.
Favoravelmente, uma unidade de amortecimento pode ser disposta em um conduíte de fluido entre o canal de fluido e a unidade de bomba de fluido de compressão. Isto evita picos de pressão e elimina estresse para a membrana e para os outros componentes do sistema.
Pela disposição de uma válvula de controle em um conduíte de fluido entre o canal de fluido e a unidade de bomba, a direção de bomba da bomba pode ser permutada. Preferivelmente, a válvula de controle pode ser disposta entre a unidade de amortecimento e a unidade de bomba. Por conseqüência, a unidade de amortecimento pode equalizar pontas (excessos) de pressão entre a unidade de bomba e o reservatório.
Favoravelmente, o canal de saída de combustível pode ser acoplado para uma unidade de grelha comum. A unidade de grelha comum pode entregar o combustível em alta pressão, por exemplo, para um motor de combustão que, conseqüentemente, pode ser operado sob condições amigavelmente ambientais limpas.
Uma primeira válvula de verificação pode ser instalada em um conduíte de fluido entre o tanque de armazenamento de combustível e o reservatório. Favoravelmente, o reservatório pode ser re-enchido com o combustível enquanto o reservatório está em uma pressão mais baixa, isto é, nenhuma compressão extra é aplicada para o combustível pelo combustível de compressão. 0 combustível suprido para o reservatório pode ser pré-pressurizado.
Uma segunda válvula de verificação pode ser instalada em um conduíte de fluido entre o reservatório e o dispositivo de alta pressão. Isto favoravelmente possibilita para alimentar combustível de alta pressão para o dispositivo de alta pressão sem queda de pressão no sistema. Preferivelmente, a válvula de verificação é ajustável por pressão de maneira que a válvula de verificação abre somente acima de um valor de pressão pré- definido.
A unidade de amortecimento pode preferivelmente compreender um trocador de calor. 0 trocador de calor pode refrigerar o fluido de compressão e amortecer prováveis pontas (excessos) de pressão ou quedas de pressão durante a operação do sistema de bombeamento de combustível.
Em concordância com uma concretização preferida da presente invenção, pelo menos dois reservatórios podem ser proporcionados, cada reservatório possuindo um primeiro volume para o combustível e um segundo volume para um fluido de compressão, o primeiro volume e o segundo volume sendo separados por uma membrana flexível, um canal de entrada para o combustível, um canal de saída para o combustível em uma alta pressão e um canal de fluido para suprimento ou remoção do fluido de compressão. Favoravelmente, enquanto em um reservatório a pressão desejada é construída, o outro reservatório pode ser re- enchido com combustível depois que este outro reservatório tenha descarregado o combustível para o dispositivo de alta pressão. Particularmente, o fluido de compressão é bombeado a partir de um reservatório para o outro reservatório para compressão do combustível. Quando a pressão de combustível desejada em um reservatório é alcançada, o primeiro um reservatório pode descarregar o combustível e compressão do combustível acontece no outro reservatório por suprimento de fluido de compressão para este outro reservatório.
Favoravelmente, a unidade de bomba de fluido de compressão é unida por junção acoplada para os reservatórios. A bomba pode ser permutada para os e a partir dos dois ou mais reservatórios. Pontas (excessos) de pressão que podem ocorrer durante permutação podem facilmente ser reduzidas pela unidade de amortecimento.
Preferivelmente, o tanque de armazenamento de combustível pode ser unido por junção acoplado para os reservatórios, fornecendo uma disposição compacta do dispositivo de bombeamento de combustível.
Quando o dispositivo de alta pressão pode ser unido por junção acoplado para os reservatórios, o dispositivo de alta pressão pode ser continuamente ou pelo menos quase continuamente suprido com combustível de alta pressão simplesmente por permutação do ciclo de compressão a partir de um reservatório para o outro reservatório. Durante permutação da bomba a partir de um reservatório para um outro reservatório, uma queda de pressão sobre a lateral de alta pressão do sistema pode vantajosamente ser prevenida pelas válvulas de verificação entre os reservatórios e o dispositivo de alta pressão.
Vantajosamente, o fluido de compressão pode ser um lubrificante. A bomba de fluido de compressão pode 5 facilmente manipular tal meio. Prováveis propriedades de lubrificação empobrecidas do combustível não contribuem para desgaste de bomba. Particularmente, diesel pode ser utilizado como o fluido de compressão.
Em concordância com um independente aspecto adicional da presente invenção, um método para operação de um sistema de bombeamento de combustível é proposto, em que compressão de um combustível é desempenhada em um primeiro volume, em que um segundo volume de um fluido de compressão contido no reservatório é aumentado e o combustível contido no primeiro volume no reservatório é comprimido por expansão de uma membrana flexível entre o primeiro volume e o segundo volume. Preferivelmente, uma bomba padrão (standard) tal como uma bomba de grelha comum pode ser utilizada devido para o fato de que a bomba de combustível de compressão é protegida a partir do combustível que poderia possuir propriedades de lubrificação empobrecidas, particularmente propriedades de lubrificação inferiores para combustível de diesel e/ou que possuem uma viscosidade mais alta ou mais baixa comparadas para combustível de diesel. O combustível é seguramente separado a partir do fluido de compressão e, por conseqüência, a partir das partes inclinadas (sujeitas) ao desgaste da bomba.
Vantajosamente, o fluido de compressão pode ser bombeado para os e a partir dos entre pelo menos dois 30 reservatórios, cada reservatório proporcionando um primeiro volume para o combustível e um segundo volume para o fluido de compressão. Cada reservatório alternadamente proporciona combustível em uma alta pressão.
Um dos reservatórios pode ser re-enchido com combustível sobre uma baixa pressão enquanto combustível pode ser comprimido para uma pressão desejada no outro reservatório. Uma operação contínua ou pelo menos quase contínua do dispositivo de alta pressão é facilitada.
Favoravelmente, o combustível é comprimido até uma
pressão de mais do que 500 bar, preferivelmente até 1.000 bar, ou até mesmo mais, preferivelmente até 1.500 bar, preferivelmente até 2.000 bar, preferivelmente 3.000 bar, mais preferivelmente até 4.000 bar.
Adicionalmente, um sistema de injeção de combustível
compreendendo uma grelha comum para provisão de combustível sob alta pressão para um motor de combustão é proposto, em que um dispositivo de bombeamento de combustível para um combustível é empregado, no qual compreende pelo menos um 15 reservatório proporcionando um primeiro volume para o combustível e um segundo volume para um fluido de compressão, uma membrana separadora entre o primeiro volume e o segundo volume, um canal de entrada para o combustível acoplado para um tanque de armazenamento de combustível; um 20 canal de saída para o combustível acoplado para um dispositivo de alta pressão e um canal de fluido para suprimento ou remoção do fluido de compressão.
Preferivelmente pelo menos dois reservatórios, particularmente exatamente dois reservatórios, podem ser 25 proporcionados, cada reservatório possuindo um primeiro volume para o combustível e um segundo volume para um fluido de compressão, uma membrana separadora entre o primeiro volume e o segundo volume, um canal de entrada para o combustível acoplado para um tanque de armazenamento 3 0 de combustível, um canal de saída para o combustível acoplado para um dispositivo de alta pressão e um canal de fluido para suprimento ou remoção do fluido de compressão.
Em uma concretização vantajosa da presente invenção, uma unidade de bomba de fluido de compressão pode ser unida por junção acoplada para os reservatórios, bombeando o fluido de compressão para um reservatório para compressão do combustível no primeiro volume do reservatório, enquanto de esvaziamento de pelo menos um outro reservatório a partir do fluido de compressão.
Favoravelmente, um tanque de armazenamento de combustível pode ser unido por junção acoplado para os reservatórios, possibilitando para um setup (arranjo) de sistema compacto.
A grelha comum pode ser unida por junção acoplada para os reservatórios. Por permutação da compressão do combustível a partir de um reservatório para o outro reservatório, um suprimento contínuo, respectivamente um suprimento quase contínuo, do sistema de injeção de combustível com combustível pressurizado pode ser conseguido. Se a pressão pode ser aumentada acima de 500 bar, preferivelmente até 1.000 bar, ou até mesmo mais, particularmente até 1.500 bar, preferivelmente até 2.000 bar, preferivelmente 3.000 bar, mais preferivelmente até
4.000 bar, uma eficiência de ciclo aperfeiçoada, por exemplo, por tempo de regulagem de ignição aperfeiçoado e uma eficiência de combustão aperfeiçoada por geração de turbulência induzida por injeção em uma câmara de combustão dos cilindros do motor.
Quando uma válvula de verificação pode ser disposta em um conduíte de fluido entre a grelha comum e os reservatórios, uma queda de pressão na grelha comum pode ser evitada.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DA PRESENTE INVENÇÃO
A presente invenção juntamente como os objetivos anteriormente mencionados e outros objetivos e vantagens pode ser mais bem compreendida a partir da descrição detalhada a seguir da concretização, mas não restrita para a concretização; em que nos Desenhos das Figuras é mostrado esquematicamente:
5
10
15
As Figuras são somente representações esquemáticas e a presente invenção não está limitada para as concretizações nelas representadas.
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DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO
Nos Desenhos, elementos iguais ou similares são referidos por numerais de referência iguais. Os Desenhos são meramente representações esquemáticas, não 25 intencionados para retratar parâmetros específicos da presente invenção. Além do mais, os Desenhos são intencionados para representar somente concretizações típicas da presente invenção e, conseqüentemente, não deveriam ser considerados como limitantes do escopo da 30 presente invenção.
A Figura Iea Figura 2 ilustram uma concretização preferida da presente invenção e representam esquematicamente um sistema de injeção de combustível (110) compreendendo um sistema de bombeamento de combustível
Figura 1: um sistema de injeção de combustível preferido em concordância com a presente invenção compreendendo um sistema de bombeamento de combustível preferido em concordância com a presente invenção em um primeiro modo de operação preferido em concordância com a presente invenção; e Figura 2: o sistema de injeção de combustível preferido da Figura 1 com o sistema de bombeamento de combustível preferido em um segundo modo de operação preferido em concordância com a presente invenção. preferido (100) para um combustível, particularmente o DME.
O sistema de injeção de combustível (110) pode ser acoplado para um motor de combustão (não mostrado) . A Figura 1 mostra um primeiro modo de operação, onde o combustível é comprimido para uma alta pressão em um primeiro reservatório (10) e a Figura 2 mostra um segundo modo de operação onde combustível é comprimido para uma alta pressão em um segundo reservatório (20).
Por intermédio de exemplo, dois reservatórios (10; 20) são supridos com combustível a partir de um tanque de armazenamento de combustível (60) por intermédio de um conduíte de fluido (62) que se divide em duas ramificações (62a, 62b), uma ramificação (62a) conectada para um canal de entrada (18) do primeiro reservatório (10) e a outra ramificação (62b) conectada para um canal de entrada (28) do segundo reservatório (20). 0 respectivo canal de saída de combustível (38) do primeiro reservatório (10) e o canal de saída de combustível (48) do segundo reservatório (20) são conectados para um dispositivo de alta pressão (70), que nesta concretização da presente invenção é uma grelha comum (70), por intermédio de conduítes de fluido (72a), (72b) e (72), em que as duas ramificações (72a, 72b) se fundem no conduíte de fluido (72). Em cada ramificação (72a; 72b) uma válvula de verificação (36; 46) é instalada que é aberta para uma direção de fluxo a partir dos reservatórios (10; 20) para a grelha comum (70) e fechada para a direção de fluxo reversa. Preferivelmente, as válvulas de verificação (36; 46) abrem acima de uma pressão pré-definida.
Uma unidade de bomba de fluido de compressão (50) é conectada para o primeiro reservatório (10) por intermédio de um primeiro conduíte de fluido (30) para um canal de fluido (30a) do primeiro reservatório (10) e para o segundo reservatório (20) por intermédio de um conduíte de fluido (40) para um canal de fluido (40a) do segundo reservatório (20) . No primeiro conduíte de fluido (30) uma válvula de controle (52) e - entre a unidade de bomba de fluido de compressão (50) e o primeiro reservatório (10) - uma unidade de amortecimento (32) são dispostas. A unidade de amortecimento (32) é preferivelmente um trocador de calor. Simetricamente para isto, uma válvula de controle (54) e - entre a unidade de bomba de fluido de compressão (50) e o segundo reservatório (20) - uma unidade de amortecimento (42), preferivelmente um trocador de calor, são dispostas no segundo conduíte de fluido (40).
A unidade de bomba de fluido de compressão (50) compreende um acionador (56) e um reservatório de fluido de compressão (58), em que o fluido de compressão pode ser bombeado tanto para o primeiro reservatório (10) ou quanto para o segundo reservatório (20), dependendo do ajustamento das válvulas de controle (52; 54) . As válvulas de controle (52; 54) podem ser permutadas de uma maneira para reverter a direção de bomba da unidade de bomba de fluido de compressão (50) para este propósito. Preferivelmente, a unidade de bomba de fluido de compressão (50) pode ser uma bomba de grelha comum padrão (standard). As válvulas de controle (52; 54) podem ser, por exemplo, do tipo de válvula de solenóide encapsulada, válvulas de deslizamento ou dos tipos de injetor de grelha comum. O fluido de compressão pode ser, por exemplo, combustível de diesel lubrificado ou os assemelhados.
Os reservatórios (10; 20) são preferivelmente setup (arranjados) igualmente. 0 reservatório (10) proporciona um primeiro volume (12) para o combustível e um segundo volume (14) para um fluido de compressão, em que uma membrana separadora (16) é disposta entre o primeiro volume (12) e o segundo volume (14). 0 reservatório (20) proporciona um primeiro volume (14) para o combustível de baixa viscosidade e um segundo volume (24) para um fluido de compressão, em que uma membrana separadora (26) é disposta entre o primeiro volume (22) e o segundo volume (24).
Cada primeiro volume (12; 22) está em conexão de fluido com o respectivo canal de entrada de combustível (18; 28) e cada segundo volume (14; 24) está em conexão de fluido com o respectivo canal de saída de combustível (38; 48) do respectivo reservatório (10; 20). No conduíte de alimentação de combustível (62a), uma válvula de verificação (34) é disposta o que possibilita para re- encher combustível a partir do tanque de armazenamento de combustível (60) em uma pressão mais baixa do que a pressão de descarga na qual o combustível é suprido para a grelha comum (70). O combustível pode ser pré-pressurizado por uma pré-bomba (não mostrada) ou por pressão de tanque.
As membranas (16; 26) são flexíveis e separam o primeiro volume a partir do segundo volume (12, 14; 22, 24) do respectivo reservatório (10; 20). As membranas (16; 26) podem ser um diafragma ou um fole. Um material adequado para uma tal membrana pode ser borracha reforçada, por exemplo, reforçada com fibras de aramide (aramide = poliamida aromática), ou os assemelhados. As membranas (16; 26) são fixadas no interior do respectivo reservatório (10; 20). Quanto mais breve a quantidade de fluido de compressão no segundo volume (14, 24) é aumentada, tanto mais a correspondente membrana (16; 26) se expande e comprime o combustível no primeiro volume (12; 22) do respectivo reservatório (10; 20).
Em concordância com o primeiro modo de operação representado na Figura 1, as válvulas de controle (52, 54) da unidade de bomba de fluido de compressão (50) são permutadas para um estado no qual o segundo volvime (14) do primeiro reservatório (10) é aumentado e combustível é descarregado a partir do primeiro volume (12) do reservatório (10) por intermédio do canal de saída (38) e da válvula de verificação (36) para a grelha comum (70) . Para tornar isto possível, fluido de compressão é bombeado pela unidade de bomba de fluido de compressão (50) para o segundo volume (14) do primeiro reservatório (10) enquanto o fluido de compressão no segundo volume (24) do segundo reservatório (20) é drenado para a unidade de bomba de fluido de compressão (50). Ao mesmo tempo, combustível é re-enchido para o primeiro volume (22) do segundo reservatório (20) através da válvula de verificação (44) e canal de entrada (28) . Isto significa que o fluido de compressão é bombeado a partir do segundo reservatório (20) para o primeiro reservatório (10). As respectivas direções de fluxo do combustível e do fluido de compressão são indicadas por flechas no Desenho.
Quando o segundo volume (24) do segundo reservatório (20) está aproximadamente completamente drenado, as válvulas (52; 54) permutam para um estado que é representado na Figura 2 e a unidade de bomba de fluido de compressão (50) começa a encher o segundo volume (24) do segundo reservatório (20). Este tempo de regulagem é ajustado pelo fluxo de volume de combustível saindo do primeiro reservatório (10) para a grelha comum (70) e muda em concordância com a operação de motor e o consumo de combustível.
Uma unidade de controle que monitora a quantidade e o volume do fluido de compressão nos volumes (14; 24), a pressão de combustível, o tempo de permutação, etc., é proporcionada, mas não mostrada.
Referindo-se agora para a Figura 2, os ajustamentos das válvulas (52; 54) são escolhidos para encher o segundo volume (24) do segundo reservatório (20) e para drenar o segundo volume (14) do primeiro reservatório (10). 0 segundo volume (24) do segundo reservatório (20) aumenta, comprime o combustível no primeiro volume (22) do segundo reservatório (20) enquanto combustível é re-enchido no primeiro volume (12) do primeiro reservatório (10). 0 combustível é descarregado a partir do primeiro volume (22)
do segundo reservatório (20) através do canal de saída (48) e da válvula de verificação (46) para a grelha comum (70).
Combustível pressurizado, tal como DME líquido, é alimentado para o sistema (100) por uma pré-bomba ou por pressão de tanque. Uma bomba de grelha comum como unidade 10 de bomba (50) e um fluido de compressão lubrificado como meio de bomba são utilizados para gerar a alta pressão requerida nos primeiros volumes (12; 22) dos reservatórios (10; 20) .
0 fluido de compressão é utilizado para construir 15 pressão e é bombeado de volta e para frente entre os segundos volumes (14; 24) dos dois reservatórios (10; 20) dependendo do ajustamento das válvulas (52; 54) . Estas válvulas (52; 54) podem ser acionadas, por exemplo, por solenóides, que podem ser vantajosamente dispostas fora da 20 região de alta pressão. Diversas soluções de válvula podem ser utilizadas, tais como válvulas de deslizamento ou injetores de grelha comum normais. 0 tempo de permutação de válvula preferivelmente é escolhido para ser curto de maneira a minimizar uma queda/construção de pressão durante 25 acionamento de válvula. 0 fluido de compressão é refrigerado por trocadores de calor que atuam como unidades de amortecimento (32; 42) dos respectivos reservatórios (10; 20) e podem reduzir pontas (excessos) de pressão durante permutação de válvula.
As válvulas de verificação (36; 46) nos conduítes de
fluido (72a; 72b) são preferivelmente ajustáveis por pressão e são utilizadas para prevenir uma queda de pressão na grelha comum (70) durante permutação de válvula e possibilitar que o primeiro reservatório inativo (22) venha a ser re-enchido com combustível.
Comparado com valores de viscosidade e/ou propriedades de lubrificação típico/as de combustíveis padrão (standard) de hoje em dia, tal como combustível de diesel, a presente invenção possibilita para disponibilidade de um sistema de bombeamento para um combustível de baixa viscosidade, tal como o DME ou para combustível com propriedades de lubrificação empobrecidas (ou para combustível tanto com baixa viscosidade e quanto propriedades de lubrificação empobrecidas) que de outro modo, em concordância com o estado da técnica, não podem ser manipulados razoavelmente por componentes padrão (standard) em um sistema de grelha comum de um motor a combustão. Seguindo os ensinamentos da presente invenção, os componentes padrão (standard) podem ser utilizados para proporcionar o DME em altas pressões de longe mais do que 500 bar, preferivelmente até 1.000 bar, ou até mesmo mais, particularmente até 1.500 bar, preferivelmente até 2.000 bar, preferivelmente 3.000 bar, mais preferivelmente até 4.000 bar que possibilita para um modo de operação aperfeiçoado do motor de combustão. 0 sistema de grelha comum não é limitado pela utilização do DME de baixa viscosidade, mas pode tirar vantagem das condições de operação para o motor como conhecidas em sistemas de grelha comum padrão (standard).
A presente invenção oferece uma possibilidade para entregar, por exemplo, combustível de DME em alta pressão para um sistema de injeção sem lubrificação ou lubrificação empobrecida, pela utilização primordialmente de componentes de grelha comum padrão (standard). Estes componentes padrão (standard) são bem provados e testados. Adicionalmente, o emprego de tais componentes padrão (standard) é menos dispendioso do que o desenvolvimento de novas bombas de DME dedicadas.
A presente invenção não deve ser considerada como sendo limitada para as concretizações descritas anteriormente, e deverá ser observado por aqueles especializados no estado da técnica que um número de variações e de modificações é conceptível dentro do escopo de proteção e conceito inventivo da presente invenção como estabelecidos pelas reivindicações de patente pos teriormente.

Claims (34)

1. Um sistema de bombeamento de combustível, caracterizado pelo fato de que compreende: - pelo menos um reservatório (10; 20) proporcionando um primeiro volume (12; 22) para o combustível e um segundo volume (14; 24) para um fluido de compressão; uma membrana separadora (16; 26) entre o primeiro volume (12; 22) e o segundo volume (14; 24); um canal de entrada (18; 28) do pelo menos um reservatório (10; 20) para alimentação do combustível para o primeiro volume (12; 22); um canal de saída (38; 48) do pelo menos um reservatório (10; 20) para descarga do combustível em uma alta pressão a partir do primeiro volume (12; 22); um canal de fluido (30a; 40a) do pelo menos um reservatório (10; 20) para suprimento ou remoção do fluido de compressão para o ou a partir do segundo volume (14; 24).
2. 0 sistema de bombeamento de combustível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o canal de fluido (30a; 40a) é acoplado para uma unidade de bomba de fluido de compressão (50) para suprimento ou remoção do fluido de compressão para o ou a partir do reservatório (10; 20).
3. 0 sistema de bombeamento de combustível de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que uma unidade de amortecimento (32; 42) é disposta em um conduíte de fluido (30, 40) entre o canal de fluido (30a; 40a) e a unidade de bomba (50).
4. 0 sistema de bombeamento de combustível de acordo com as reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que uma válvula de controle (52; 54) é disposta em um conduíte de fluido (30, 40) entre o canal de fluido (30a;40a) e a unidade de bomba (50).
5. 0 sistema de bombeamento de combustível de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a válvula de controle (52; 54) é disposta entre a unidade de amortecimento (32; 42) e a unidade de bomba (50).
6. 0 sistema de bombeamento de combustível de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o canal de saída de combustível (38; 48) está acoplado para um dispositivo de alta pressão (70).
7. O sistema de bombeamento de combustível de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma primeira válvula de verificação (34; 44) é instalada em um conduíte de fluido (62; 62a; 62b) entre um tanque de armazenamento de combustível (60) e o reservatório (10; 20).
8. 0 sistema de bombeamento de combustível de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma segunda válvula de verificação (36; 46) é instalada em um conduíte de fluido (72; 72a; 72b) entre o reservatório (10; 20) e o dispositivo de alta pressão (70).
9. O sistema de bombeamento de combustível de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a unidade de amortecimento (32; 42) compreende um trocador de calor.
10. O sistema de bombeamento de combustível de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos dois reservatórios (10; 20) são proporcionados, cada reservatório (10; 20) possuindo um primeiro volume e um segundo volume (12, 14; 22, 24) separados por uma membrana (16; 26), um canal de entrada (18; 28) para o combustível; um canal de saída (38; 48) para o combustível em uma alta pressão e um canal de fluido (30a; 40a) para suprimento ou remoção do fluido de compressão para o ou a partir do segundo volume (14; 24).
11. O sistema de bombeamento de combustível de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a unidade de bomba de fluido de compressão (50) é unida por junção acoplada para os reservatórios (10; 20).
12. O sistema de bombeamento de combustível de acordo com as reivindicações 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o tanque de armazenamento de combustível (60) é unido por junção acoplado para os reservatórios (10; 20).
13. 0 sistema de bombeamento de combustível de acordo com as reivindicações 10 até 12, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de alta pressão (70) é unido por junção acoplado para os reservatórios (10; 20).
14. 0 sistema de bombeamento de combustível de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o combustível exibe propriedades de lubrificação mais empobrecidas do que combustível de diesel e/ou uma viscosidade que é pelo menos 50 % mais alta ou mais baixa, preferivelmente pelo menos por um fator de 2 mais alta ou mais baixa, do que combustível de diesel sob condições ambientais comparáveis.
15. O sistema de bombeamento de combustível de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o fluido de compressão compreende um lubrificante.
16. 0 sistema de bombeamento de combustível de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o fluido de compressão compreende combustível de diesel.
17. 0 si stema de bombeamento de combustível de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o combustível compreende dimetil éter.
18. Um método para operação de um sistema de bombeamento de combustível (100), em que combustível é comprimido em um primeiro volume (12; 22), caracterizado pelo fato de que um segundo volume (14; 24) de um fluido de compressão contido no pelo menos um reservatório (10; 20) é aumentado e o combustível contido no primeiro volume (12;22) no reservatório (10;20) é comprimido por expansão de uma membrana separadora (16; 26) entre o primeiro volume e o segundo volume (12, 14; 22, 24) do pelo menos um reservatório (10; 20).
19. O método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o fluido de compressão é bombeado para os e a partir dos entre pelo menos dois reservatórios (10; 20), cada reservatório (10; 20) proporcionando um primeiro volume (12; 22) para o combustível e um segundo volume (14; 24) para o fluido de compressão.
20. O método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que um dos reservatórios (10;20) é re-enchido com combustível sobre uma baixa pressão enquanto combustível é comprimido para uma pressão desejada no outro reservatório (20; 10).
21. 0 método de acordo com uma das reivindicações 18 até 20, caracterizado pelo fato de que o combustível é comprimido para uma pressão de mais do que 500 bar, preferivelmente de mais do que 1.000 bar / 1.500 Jbar /2.000 bar / 3.500 bar / 4.000 bar.
22. 0 método de acordo com uma das reivindicações 18 - 20, caracterizado pelo fato de que o combustível exibe propriedades de lubrificação mais empobrecidas do que combustível de diesel e/ou uma viscosidade que é pelo menos50 % mais alta ou mais baixa, preferivelmente pelo menos por um fator de 2 mais alta ou mais baixa, do que combustível de diesel sob condições ambientais comparáveis.
23. 0 método de acordo com uma das reivindicações 18 até 22, caracterizado pelo fato de que o fluido de compressão exibe uma viscosidade mais alta e/ou melhores propriedades de lubrificação do que o combustível sendo comprimido pelo fluido de compressão.
24. 0 método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o combustível de diesel é utilizado como fluido de compressão no segundo volume (14; 24) para comprimir dimetil éter no primeiro (12; 22) e no segundo volume (14; 24).
25. Um sistema de injeção de combustível compreendendo uma grelha comum (70) para provisão de combustível sob alta pressão para um motor de combustão, caracterizado pelo fato de que é em um dispositivo de bombeamento de combustível (100) como estabelecido em qualquer uma das reivindicações 1 até 15, que compreende: pelo menos um reservatório (10; 20) proporcionando um primeiro volume (12; 22) para o combustível e um segundo volume (14; 24) para um fluido de compressão; - uma membrana separadora (16; 26) entre o primeiro volume (12; 22) e o segundo volume (14; 24); um canal de entrada (18; 28) do pelo menos um reservatório (10; 20) para o combustível acoplado para o tanque de armazenamento de combustível (60); um canal de saída (38; 48) do pelo menos um reservatório (10; 20) para descarga do combustível em uma alta pressão para uma grelha comum (70); - um canal de fluido (30a; 40a) do pelo menos um reservatório (10; 20) acoplado para uma unidade de bombeamento de fluido de compressão (50) para suprimento ou remoção do fluido de compressão para o ou a partir do segundo volume (14; 24).
26. o sistema de injeção de combustível de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que pelo menos dois reservatórios (10; 20) são proporcionados, cada reservatório (10; 20) possuindo um primeiro volume (12; 22) e um segundo volume (14, 24) separados por uma membrana (16; 26), um canal de entrada (18; 28) para o combustível; um canal de saída (38; 48) para o combustível em uma alta pressão e um canal de fluido (30a; 40a) para suprimento ou remoção do fluido de compressão para o ou a partir do segundo volume (14; 24).
27. 0 sistema de injeção de combustível de acordo com as reivindicações 25 ou 26, caracterizado pelo fato de que a unidade de bomba de fluido de compressão (50) é unida por junção acoplada para os reservatórios (10; 20), bombeando o fluido de compressão para um reservatório (10; 20) para compressão do combustível enquanto de drenagem de pelo menos um outro reservatório (10; 20) a partir do fluido de compressão.
28. O sistema de injeção de combustível de acordo com uma das reivindicações 25 até 27, caracterizado pelo fato de que um tanque de armazenamento de combustível (60) é unido por junção acoplado para o/s reservatório/s (10; 20) .
29. O sistema de injeção de combustível de acordo com uma das reivindicações 25 até 28, caracterizado pelo fato de que a grelha comum (70) é unida por junção acoplada para o/s reservatório/s (10; 20).
30. O sistema de injeção de combustível de acordo com uma das reivindicações 25 até 29, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma válvula de verificação (36; 46) é disposta em um conduíte de fluido (72; 72a; 72b) entre a grelha comum (70) e o/s reservatório/s (10; 20).
31. 0 sistema de injeção de combustível de acordo com uma das reivindicações 25 até 30, caracterizado pelo fato de que o combustível exibe propriedades de lubrificação mais empobrecidas do que combustível de diesel e/ou uma viscosidade que é pelo menos 50 % mais alta ou mais baixa, preferivelmente pelo menos por um fator de 2 mais alta ou mais baixa, do que combustível de diesel sob condições ambientais comparáveis.
32. O sistema de injeção de combustível de acordo com uma das reivindicações 25 até 31, caracterizado pelo fato de que o fluido de compressão exibe uma viscosidade mais alta e/ou melhores propriedades de lubrificação do que o combustível sendo comprimido pelo fluido de compressão.
33. 0 sistema de injeção de combustível de acordo com uma das reivindicações 25 até 32, caracterizado pelo fato de que o combustível compreende dimetil éter.
34. 0 sistema de injeção de combustível de acordo com uma das reivindicações 25 até 33, caracterizado pelo fato de que o fluido de compressão compreende combustível de diesel.
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