BRPI0600645B1 - Conjunto de aquecimento de combustível - Google Patents

Abstract

"conjunto de aquecimento de combustível e método de preaquecimento de combustível de um motor de combustão interna". a presente invenção refere-se a descrição de um conjunto de aquecimento de combustível, o qual possibilita um preaquecimento adequado de um combustível utilizado em um motor de combustão interna. e ainda, é descrito um método de preaquecimento, o qual o realiza sem uma intervenção consciente do usuário.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CONJUNTO DE AQUECIMENTO DE COMBUSTÍVEL.

[001] A presente invenção refere-se a um conjunto de aquecimento de combustível e a um método de preaquecimento de combustível para um motor de combustão interna. Os referidos conjunto e método são empregados principalmente em motores que consomem combustíveis com alto calor específico de vaporização.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA [002] Atualmente, os motores de combustão interna ciclo Otto, que utilizam o combustível álcool, possuem sistemas e dispositivos para auxiliar a sua partida a frio. Esses motores não, necessariamente, consomem somente álcool, mas também podem consumir uma mistura em qualquer proporção de álcool e gasolina, que são conhecidos, comercialmente, como flexfuel, trifuel, bi-combustível ou tricombustível.

[003] Assim, quando é utilizado um percentual alto de álcool, ou álcool puro, o sistema de partida a frio deve ser ativado para auxiliar a partida a frio do motor. Esse sistema consiste, basicamente, na injeção de gasolina em algum componente da admissão do motor, como, por exemplo, o coletor de admissão ou a própria câmara de combustão. [004] A utilização de gasolina deve-se ao fato de possuir um calor específico de vaporização mais baixo que o álcool, assim, não sendo necessário a retirada de tanto calor do meio. Isso é o que de fato impede a vaporização do álcool, uma vez que possui um calor específico de vaporização alto, então, quando injetado no motor a baixas temperaturas, condensa.

[005] Em função dessa condensação a sua vaporização é altamente dificultada de modo que a centelha fornecida por um sistema de ignição através de uma vela de ignição não é suficiente para provocar uma combustão eficiente, portanto, impedindo que o motor entre em

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2/22 regime de funcionamento.

[006] Então, para que seja realizada a injeção de gasolina é utilizado um segundo compartimento de combustível, com um volume menor do que o do tanque principal, sendo que esse segundo compartimento é instalado, normalmente, no cofre do motor de um veículo, o que ocupa um espaço significativo.

[007] Além disso, nesse sistema de partida é necessária a utilização de outros componentes, como, por exemplo, bomba de combustível auxiliar, válvulas solenóides, ou, ainda, tubulações adicionais, o que aumenta, significativamente, o custo total do motor que se propõe a consumir álcool como combustível e que tenha uma partida satisfatória. Outrossim, a utilização de tubulações adicionais aumenta o risco de acidentes com vazamento de combustível, pois, em função da maior quantidade de tubulações com combustível, aumenta a possibilidade de vazamento de combustível durante um acidente, o que, naturalmente, aumenta os riscos aos passageiros e ao motorista. Além disso, deve-se notar que a gasolina contida no segundo compartimento, pode envelhecer caso não seja utilizada com certa freqüência, possibilitando, assim, um mau funcionamento da partida a frio.

[008] Um outro inconveniente nos sistemas que utilizam um combustível de partida adicional é o fato desse combustível ter de ser, devido aos custos, injetado no coletor de admissão do motor de combustão interna. Essa injeção no coletor aumenta o potencial para o fenômeno de explosão prematura de combustível no coletor de admissão, danificando este componente e diminuindo sua vida útil.

[009] Outro aspecto, que deve ser observado, é a relação ar/ combustível que é utilizada durante a fase de aquecimento de um motor de combustão interna. Essa relação deve ser mantida abaixo da estequiométrica, tendo-se, assim, uma mistura rica que possibilita um aquecimento adequado do motor, que utiliza tanto gasolina quanto álPetição 870190011321, de 04/02/2019, pág. 9/40

3/22 cool. Durante o aquecimento, a proporção vai se aproximando da estequiométrica até atingi-la quando o motor já está devidamente aquecido.

[0010] Ocorre que, em função da proporção ser mantida abaixo da estequiométrica, as emissões de hidrocarbonetos (HC) e outros poluentes são muito elevadas até o aquecimento do motor. Essas emissões, durante a fase de aquecimento, correspondem a aproximadamente 90% das emissões geradas por motores de combustão interna em média. Tais emissões reduzem a possibilidade de se atingir as metas governamentais, cada vez mais rígidas, para emissões.

[0011] Deve-se observar, ainda, que o catalisador durante o aquecimento do motor também ainda está frio, o que prejudica a eficiência de seu funcionamento e, conseqüente, redução de emissões.

[0012] Assim, a fim de se evitar os altos índices de emissões, bem como, otimizar a partida a frio do motor, sem a necessidade de utilização de um sistema de partida auxiliar (combustível secundário), foram realizadas inúmeras tentativas para se aquecer o combustível antes de sua injeção no cilindro do motor de combustão interna.

[0013] Uma primeira tentativa foi a de se tentar utilizar a mesma tecnologia empregada em motores ciclo diesel, que consiste em um aquecimento da câmara de combustão por meio de uma vela de aquecimento. Na verdade, isso é somente possível com a utilização de óleo diesel e não álcool, pois as características físico-químicas do álcool impedem tal procedimento. No óleo diesel, por exemplo, a temperatura de ignição espontânea é de 250°C, temperatura muito abaixo da do álcool.

[0014] Assim, observou-se que a solução mais eficaz é aquela que aquece o combustível no final da linha de fornecimento de combustível, local em que se encontram a galeria de combustível e a válvula de injeção, próxima à entrada do cilindro do motor. Esse aquecimento, no

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4/22 final da linha de fornecimento, evita o resfriamento do combustível no percurso pela linha de combustível com respectiva perda de eficiência do sistema.

[0015] A solução mais atual é o preaquecimento do combustível, preferencialmente álcool, no interior da galeria de combustível do motor de combustão interna. Como demonstrado no documento norteamericano H 1,820, esse aquecimento pode ser realizado com a introdução de velas de aquecimento na galeria, de modo que aqueçam o combustível antes da partida do motor. Uma desvantagem dessa solução é o custo de ter-se um controlador de aquecimento através de um sensor de temperatura dentro da galeria de combustão. Além disso, pelo fato dos elementos aquecedores (velas de aquecimento) terem de aquecer todo o combustível presente na galeria, o aquecimento requer um tempo, significativamente alto, de modo que o usuário deverá esperar um tempo, relativamente longo para que o combustível seja aquecido.

[0016] Normalmente, o usuário não espera tempo suficiente para que o combustível seja, adequadamente, aquecido, de modo a obterse uma partida satisfatória e que tenha uma redução de emissões de poluentes, principalmente HC.

[0017] Verifica-se, assim, que o volume de combustível contido na galeria é relativamente alto para a potência gerada pelos elementos ou velas de aquecimento. Uma solução simples seria o aumento da quantidade desses elementos, ou da sua potência, mas isso aumentaria significativamente o custo de produção do conjunto aquecedor de combustível na galeria. E ainda, requereria uma maior capacidade da fonte de eletricidade, ou seja, da bateria.

[0018] Com isso, foi proposta uma simples redução do volume de combustível da galeria, o que a princípio seria uma solução de custo reduzido e de fácil aplicação técnica, porém a temperaturas relativaPetição 870190011321, de 04/02/2019, pág. 11/40

5/22 mente baixas, tal proposta não funciona da maneira requerida.

[0019] Nesse caso um volume interno mínimo de combustível em uma galeria não está presente. Esse volume mínimo é uma exigência de fabricantes de motores de combustão interna e de seus componentes, uma vez que deve ser assegurada uma quantidade mínima de combustível, antes que seja pressurizada a linha de combustível. Essa quantidade mínima garante a demanda de combustível na partida e primeiros instantes de funcionamento do motor de combustão interna. [0020] Uma outra proposta foi a introdução de elementos aquecedores dentro do corpo das válvulas de injeção, os quais aqueciam inicialmente o volume morto de combustível contido nas válvulas de injeção. Ocorre que esse volume é muito reduzido, de modo que, durante a partida, é necessária a utilização de combustível presente na galeria. Com isso, combustível com menor temperatura é utilizado na partida, de modo a apresentar os inconvenientes acima mencionados. E ainda, os elementos aquecedores presentes dentro do corpo das válvulas de injeção são, devido às suas restrições de tamanho, incapazes de transmitir calor suficiente durante a partida do motor. Tal solução, além de não aquecer o combustível da maneira desejada, ainda tem um elevado custo.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0021] A presente invenção refere-se a um conjunto de aquecimento de combustível utilizado em um motor de combustão interna. Esse conjunto possui uma galeria de combustível que é dotada de uma pluralidade de válvulas de injeção de combustível, que fornecem combustível ao motor, sendo que o combustível é adequadamente preaquecido antes de sua injeção.

[0022] Esse preaquecimento adequado do combustível é possível pelo fato de ser aquecida uma quantidade exata de combustível em uma região de preaquecimento da galeria de combustível.

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6/22 [0023] Um método para o preaquecimento de combustível ainda é descrito na presente invenção. O método propõe-se a preaquecer o combustível sem que haja uma intervenção consciente do usuário, assim otimiza o tempo necessário de preaquecimento.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS [0024] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:

Figura 1 - é uma vista em perspectiva de um conjunto aquecedor de combustível aplicado a uma galeria de combustível;

Figura 2 - é uma vista frontal de um elemento de aquecimento utilizado no conjunto aquecedor de combustível;

Figura 3 - é uma vista em corte de uma primeira concretização da invenção do conjunto aquecedor de combustível;

Figura 4 - é uma vista em corte de uma segunda concretização da invenção do conjunto aquecedor de combustível;

Figura 5 - é uma vista em corte de uma terceira concretização da invenção do conjunto aquecedor de combustível;

Figura 6 - é uma vista em corte de uma quarta concretização da invenção do conjunto aquecedor de combustível;

Figura 7 - é uma vista em perspectiva de uma quinta concretização da invenção do conjunto aquecedor de combustível;

Figura 8 - é uma vista em corte de uma quinta concretização da invenção do conjunto aquecedor de combustível;

Figura 9 - é uma vista em perspectiva de uma sexta concretização da invenção do conjunto aquecedor de combustível;

Figura 10 - é uma vista em corte de um detalhe do conjunto aquecedor de combustível;

Figura 11 - é uma vista em corte de um detalhe do conjunto aquecedor de combustível.

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DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS [0025] Como será descrita a seguir a presente invenção soluciona os problemas apresentados no estado da técnica por meio de um conjunto aquecedor de combustível.

[0026] O conjunto possui uma disposição e dispositivos que permitem a partida a frio de um motor de combustão interna utilizando um combustível com alto calor específico de vaporização sem a necessidade de um reservatório adicional de combustível de partida, preferencialmente, o álcool. E ainda, possibilita menores emissões de hidrocarbonetos e poluentes durante partida e funcionamento a frio do motor.

[0027] O conjunto aquecedor dessa invenção é apresentado em uma galeria de combustível, sendo que seus dispositivos são fixados na galeria de combustível de modo a possibilitar o aquecimento desejado do combustível para a partida do motor. Pelo aquecimento é atingida uma temperatura suficiente para a queima do combustível na câmara de combustão do motor.

[0028] Como, descrito no estado da técnica, é inviável aquecer-se todo o combustível presente na galeria, e o simples aquecimento do combustível contido na válvula de injeção é insuficiente para a partida adequada do motor de combustão interna. Por isso, existe um volume adequado de combustível que deve ser aquecido na galeria.

[0029] Esse volume adequado, como mencionado, é maior que o volume contido no interior da válvula de injeção e menor que todo o volume contido no interior da galeria. Assim, caso o volume de combustível aquecido seja menor que o volume adequado, após a partida, o motor não consegue se manter e não funciona da maneira correta. [0030] Por outro lado, caso o volume de combustível aquecido seja maior que o volume adequado, é necessário um tempo de preaquecimento muito longo, o que não é desejado pelo usuário. Neste segunPetição 870190011321, de 04/02/2019, pág. 14/40

8/22 do caso, se o motor fosse acionado com um curto tempo de preaquecimento, a temperatura do combustível não seria suficientemente alta para o funcionamento adequado do motor, ou seja, não haveria a sua partida, ou mesmo, se isso ocorresse, as emissões seriam muito altas. [0031] Portanto, de modo a atender todos os requisitos acima descritos, a presente invenção provê um aquecimento de um volume ideal de combustível a partir de elementos de aquecimento e demais dispositivos do conjunto.

[0032] Como pode ser visualizado, a partir da figura 1, uma galeria de combustível 1a possui uma entrada de combustível 2a. A partir dessa entrada de combustível 2a é fornecido combustível de um sistema de pressurização, o qual não é revelado nas figuras. O sistema de pressurização consiste basicamente em uma bomba de combustível que pressuriza combustível em uma tubulação que está conectada à entrada de combustível 2a, que por sua vez mantém o interior da galeria 1a pressurizado com combustível.

[0033] Em uma face inferior 3 da galeria 1a estão presentes saídas de combustível 4a. A cada saída 4a está conectado uma respectiva válvula de injeção 5a, a qual atomiza o combustível antes de ser queimado em uma câmara de combustão de um motor de combustão interna.

[0034] As válvulas de injeção 5a são conectadas à galeria 1a por meio de elementos de retenção 6a que são, preferencialmente, grampos 6a. Esses grampos 6a mantêm as válvulas de injeção fixas à galeria de maneira estanque, assim evitando a saída de combustível pressurizado na junção da válvula de injeção 5a com a saída de combustível 4a.

[0035] Oposto à face inferior 3 encontra-se uma face superior 7, a qual contém aberturas de recepção 8a de elementos de aquecimento 9a. As aberturas 8a permitem que cada elemento de aquecimento 9a

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9/22 adentre a galeria 1a e aqueça o combustível ali contido (o aquecimento será explicado posteriormente).

[0036] Entre os elementos de aquecimento 9a e as aberturas 8a encontram-se presilhas 10 de retenção que realizam a fixação e por meio dessa fixação, juntamente com um elemento vedante (não mostrado na figura 1), impedem a saída de combustível pelas aberturas 8a.

[0037] Aos elementos de aquecimento 9a estão ligados conectores 11, os quais são responsáveis pelo fornecimento de energia elétrica proveniente de uma bateria aos elementos de aquecimento 9a. A energia elétrica é transformada em energia térmica e transferida ao combustível no interior da galeria 1a pelos elementos de aquecimento 9a.

[0038] A partir da figura 2 pode-se verificar o elemento de aquecimento 9a isolado, ou seja, não montado no orifício 8a da galeria de combustível 1a. O elemento de aquecimento 9a é similar a uma vela de aquecimento do estado da técnica, porém concentra a sua distribuição de calor de uma maneira diferente, como será explicado a seguir.

[0039] O elemento de aquecimento 9a possui em uma de suas extremidades uma lança 12a, a qual é responsável pela transferência de calor para o combustível a ser aquecido no interior da galeria 1a. Essa lança 12a é composta por uma camada externa resistente a gásquente e a corrosão. É resistente a gás-quente, já que em seu interior está presente um filamento que transforma energia elétrica em térmica, de maneira homogênea, a um pó de óxido de magnésio comprimido. E é resistente à corrosão, já que está em contato direto com o combustível, que pode ser altamente corrosivo, como é o caso do álcool.

[0040] Em uma porção central do elemento de aquecimento 9a um

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10/22 corpo central 13, que é responsável pelo encaixe do elemento de aquecimento 9a ao orifício 8a da galeria 1a, apresenta um anel de vedação 15 que realiza a vedação e impede o vazamento de combustível da galeria 1a pelo orifício 8a.

[0041] Na outra extremidade do elemento de aquecimento 9 está fixado um cabo 14 que por sua vez é ligado ao conector 11, responsável pelo fornecimento de energia elétrica. Em uma ranhura anelar 16 os grampos 10 são conectados de modo a manter o elemento de aquecimento 9a fixo à galeria 1.

[0042] Por meio das figuras 3 e 4 pode-se verificar duas primeiras possíveis concretizações da presente invenção. Essas figuras são vistas em corte do conjunto em questão, mas possuem algumas diferenças que serão explanadas a seguir.

[0043] A primeira concretização da invenção, visualizada na figura 3, é uma vista em seção da galeria 1a em que são mostradas as seções da válvula de injeção 5a e do elemento de aquecimento 9a.

[0044] A válvula de injeção 5a não apresenta mudanças significativas se comparada a uma válvula do estado da técnica. A diferença mais significativa é que esse não apresenta um filtro em sua entrada de combustível 17, ou apresenta um filtro modificado entre uma lança 12a e uma parede interna 18 da entrada 17.

[0045] Esse filtro não é revelado na figura 3, mas consiste basicamente em um filtro do estado da técnica com um orifício interno, sendo que é resistente a altas temperaturas, pois está em contato direto com a lança 12a.

[0046] Quando esse filtro não está presente na entrada de combustível 17, pode ser opcionalmente montado um outro filtro na entrada de combustível 2a da galeria 1a.

[0047] Verifica-se que, na face inferior 3 da galeria 1a, a válvula de injeção 5a é encaixada à saída de combustível 4a. Assim, quando do

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11/22 funcionamento de um motor de combustão interna, a galeria 1a fornece combustível aquecido para respectiva atomização na válvula de injeção 5a.

[0048] Oposto à válvula de injeção 5a, o elemento de aquecimento 9a encontra-se na face superior 7 e é encaixado à abertura 8a da galeria 1a. Mas vale ressaltar, como mencionado anteriormente, que o elemento de aquecimento é fixado pelo grampo 10 e vedado pelo anel de vedação 15 à abertura 8a.

[0049] A lança 12a está inserida no interior da galeria 1a, onde está o combustível a ser aquecido, sendo que é posicionada de tal maneira na galeria 1a que concentra em uma região de transferência de calor 19a parte do combustível da galeria a sua volta. Em outras palavras, apenas parte do combustível presente na galeria 1 é capaz de receber calor proveniente da lança 12a. Isso se deve ao fato de se objetivar apenas um aquecimento de parte do combustível da galeria de modo que se possa garantir que o combustível, o qual entrará na válvula de injeção 5a seja devidamente aquecido. Isso porque necessariamente o combustível que entrará na válvula de injeção 5a terá de ter passado pela região de transferência de calor 19a.

[0050] Assim, com essa concentração de transferência de calor de parte do combustível da galeria 1a, a lança 12a é capaz de ter potência suficiente para assegurar uma injeção de combustível devidamente aquecido em um motor de combustão interna, que é um dos objetivos da presente invenção.

[0051] Adicionalmente, aletas 20a são posicionadas próximas à lança 12a de modo a restringir o fluxo de todo o combustível da galeria 1a para a região de transferência de calor 19a. Isso aumenta a concentração requerida. Portanto, garantindo-se, desse modo, que o combustível será devidamente aquecido.

[0052] As aletas 20a correm ao longo da extensão do interior da

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12/22 galeria 1a e possuem uma passagem 21a entre a região de transferência de calor 19a e o restante do interior da galeria 1. Isso permite que o volume de combustível presente na região 19a seja o adequado para ser aquecido durante a partida de um motor de combustão interna. Note-se que a posição das aletas 20a independe do funcionamento do referido conjunto, de modo que essas podem apresentar outras geometrias, como, por exemplo, ao invés de aletas 20a, é possível a utilização de uma parede interna com orifícios. Posteriormente, serão descritos em outras concretizações das aletas do conjunto, objeto dessa invenção, sendo que o essencial é que se restrinja o fluxo de combustível para a região de aquecimento 19a.

[0053] Deve ser notado que na presente concretização, pelo fato da extensão da lança 12a, a área de troca de calor é maior que na segunda concretização, que será a seguir demonstrada. Contudo, é necessário que a abertura 8a possua um diâmetro de referência para pré-posicionar a lança 12a com o propósito de garantir que seja concêntrica em relação à entrada de combustível 17.

[0054] Esse diâmetro de referência possui um furo com dimensões controladas para que, durante a montagem do conjunto, a lança 12a esteja com interferência, possibilitando assim uma fixação sem folgas. [0055] Deve ser ainda notado que, com a inserção da lança 12a na entrada de combustível 17, a região de transferência de calor 19a é significativamente ampliada.

[0056] Agora, a partir da figura 4 pode-se observar a segunda concretização da invenção. Nessa concretização a diferença está presente em uma lança 12b com relação à primeira concretização que possui uma lança 12a de maior comprimento. Uma vez que a lança 12b possui um comprimento menor que a lança 12a, transfere, conseqüentemente, menos calor ao combustível em uma região de transferência de calor 19b. Ainda, em função desse menor comprimento, uma

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13/22 das extremidades da lança 12b faceia a entrada de combustível 17, e, por isso, não é necessariamente concêntrica a essa entrada. Desse modo, não requer uma conexão tão precisa se comparada à primeira concretização, com isso facilitando a montagem do conjunto e reduzindo o custo de produção do presente conjunto.

[0057] Outrossim, pelo fato da lança 12b não adentrar a válvula injetora 5 pode-se manter o filtro dentro da referida válvula, diferentemente da primeira concretização.

[0058] Nessa figura 4 não são reveladas as aletas 20a. No entanto, as aletas 20 podem estar presentes ou não nas duas concretizações de modo a restringir a passagem de combustível não-aquecido para a região de transferência de calor 19a, 19b.

[0059] A principal diferença de aquecimento das duas primeiras concretizações é que na primeira o tempo de preaquecimento é menor do que na segunda, já que devido à maior área da lança 12a, essa tem a possibilidade de transferir mais calor. Mas em ambos os casos o combustível dentro da galeria 1a, fornecido à válvula de injeção 5a, é aquecido da maneira requerida.

[0060] A partir das outras concretizações da presente invenção, com exceção da primeira, serão destacados somente as principais alterações das concretizações, de modo que entende-se que na primeira já foram destacados como os componentes do conjunto de aquecimento interagem.

[0061] A fim de se exemplificar outra possível concretização das aletas 20a, pode-se observar na figura 5 que uma galeria 1c possui uma configuração interna diferente. Apesar dessa vista em corte do conjunto da presente invenção possuir menos detalhes que os conjuntos anteriormente demonstrados (as concretizações posteriores também apresentam menos detalhes), pode-se visualizar uma lança 12c de um elemento de aquecimento 9c na galeria 1c em direção a uma

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14/22 válvula de injeção 5c.

[0062] Nessa galeria o fluxo de combustível é restringido por meio de aletas 20c que envolvem uma porção da lança 12c que está inserida na galeria 1c. As aletas 20c acompanham o sentido axial da lança 12c, de modo que uma passagem 22 permite um fluxo restrito de combustível para dentro de uma região de transferência de calor 19c, que na presente concretização é o espaço formado entre as aletas 20c e a lança 12c. Além disso, para que o combustível tenha ao longo de seu escoamento um maior contato com a lança 12c, as aletas 20c são fixadas dentro da galeria mais próximas à válvula de injeção 5c opostas à abertura 8c.

[0063] Tendo em vista que há uma concentração de fluxo de combustível na região de transferência de calor 19c há a garantia de aquecimento suficiente para uma quantidade significativa de combustível a ser injetado pela válvula de injeção 5c, sem que seja necessário o aquecimento de todo o volume de combustível contido na galeria 1c. [0064] Além disso, a convecção de calor do combustível que está sendo aquecido próximo à lança 12c permite que o combustível com maior temperatura dentro da galeria se concentre mais próximo à passagem 22. Isso ocorre, pois um combustível com maior temperatura tende a se concentrar em uma porção mais alta da galeria 1c.

[0065] Assim, quando da partida do motor de combustão interna é garantido que as primeiras porções de combustível que passam pela válvula de injeção 5c sejam aquelas que estejam a uma temperatura mais elevada.

[0066] Como mencionado anteriormente, as aletas 20a, 20c podem ter diversas formas, mas o importante é que aumentem e retenham a concentração de calor na região de aquecimento 19a, 19c. [0067] Nessa última concretização há a necessidade de que a lança 12c seja concêntrica à válvula de injeção 5c. No entanto, existe a

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15/22 possibilidade de não se utilizar concentricamente a lança à válvula de injeção 5c.

[0068] A não concentricidade pode ser visualizada por meio da concretização representada na figura 6, em que uma lança 12d é inserida em uma galeria de combustível 1d de maneira que diferentemente das outras concretizações então apresentadas não atravessa a galeria 1d. Isso ocorre tendo em vista o deslocamento de uma válvula de injeção. Neste caso a válvula de injeção não foi representada, mas tão somente uma saída de combustível 4d.

[0069] Verifica-se que essa saída de combustível 4d é deslocada em relação à lança 12d. No entanto, envolvendo uma porção inferior da lança 12d uma aleta 20d em formato de perfil em U forma uma região de aquecimento 19d, proporcionando um acúmulo de combustível aquecido próximo à saída de combustível 4d.

[0070] Portanto, quando é dada a partida no motor de combustão interna, o combustível acumulado na região de aquecimento 19d é injetado e a partida a frio do motor é assegurada.

[0071] Alguns projetos de um motor de combustão interna requerem um conjunto de aquecimento de combustível menor, devido às dimensões disponíveis no cofre do motor, bem como uma maior quantidade de combustível aquecido.

[0072] Assim, um posicionamento da lança 12a, 12b, 12c, 12d de maneira concêntrica à válvula de injeção 5 não é aconselhável.

[0073] Por meio da figura 7 é visualizada uma galeria 1e a qual é compreendida por um tubo principal 24 e quatro tubos secundários 25 que possuem comunicação fluida entre si. Essa galeria compreende uma entrada de combustível 2e por onde o combustível é bombeado para dentro da galeria 1e.

[0074] Cada tubo secundário 25 compreende uma saída de combustível 4e em sua porção central, à qual é conectada uma válvula de

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16/22 injeção 5e. Essa válvula de injeção 5e é mantida presa ao tubo secundário 25 por meio de um grampo 6e.

[0075] O posicionamento da válvula de injeção 5e é ortogonal ao sentido axial do tubo secundário 25, que por sua vez possui uma inclinação em relação ao sentido axial do tubo principal 24.

[0076] Na presente concretização os tubos secundários 25 são paralelos, sendo que em uma extremidade oposta entre a ligação dos tubos secundários 26 e o tubo principal 24 estão inseridos elementos de aquecimento 9e.

[0077] Os detalhes internos do conjunto da presente concretização pode ser visualizados por meio da figura 8 que é uma vista em corte superior revelando parte do tubo principal 24, do tubo secundário 25 e do elemento de aquecimento 9e.

[0078] Como pode ser observado nessa figura 8 o elemento de aquecimento 9e possui uma lança 12e que segue o sentido axial do tubo secundário 25 até que se aproxima de um orifício de comunicação 26 entre o tubo secundário 25 e o tubo principal 24. É a partir do orifício de comunicação 26 que o combustível flui do tubo principal 24 para o tubo secundário 25, que por sua vez flui para uma saída de combustível 4e até que é injetado em um motor de combustão interna através de uma válvula de injeção que não está representada na presente concretização.

[0079] O fluxo de combustível do tubo principal 24 para o tubo secundário 26 é restrito pelo orifício de comunicação 26. Dessa maneira o aquecimento do combustível é concentrado no interior do tubo secundário 25, o qual configura uma região de aquecimento 19e em torno da lança 12e. Novamente é certificado que o combustível que será injetado no motor de combustão interna está devidamente aquecido. [0080] Nessa concretização o tubo secundário 25 está em uma posição ligeiramente mais alta que o tubo principal 24, conseqüentePetição 870190011321, de 04/02/2019, pág. 23/40

17/22 mente, pelo fato do combustível com maior temperatura tender a subir, há a garantia de que o combustível mais aquecido seja o primeiro a passar pela saída de combustível 4e quando do acionamento do motor de combustão interna. Além disso, há somente uma pequena perda de calor do combustível que está sendo aquecido na região de aquecimento 19e pelo orifício de comunicação 26.

[0081] Cada região de aquecimento 19e dessa concretização está termicamente isolada entre si, pois o calor cedido ao combustível próximo a cada lança 12e não influencia no calor cedido às outras regiões de aquecimento 19 do conjunto da presente invenção. Por isso, assegura-se uma mesma quantidade de calor transmitida ao combustível que será injetado por cada válvula de injeção. Nas outras concretizações até então apontadas havia a possibilidade de que a válvula de injeção oposta à entrada de combustível nas referidas galerias fosse injetar um combustível com uma maior temperatura do que aquela válvula próxima à entrada de combustível.

[0082] Os tubos secundários 25 podem ainda, dependendo do tipo de projeto do motor de combustão interna apresentar inclinações distintas. Isso é verificado na figura 9, onde dois tubos secundários 25 são inclinados opostos a outros dois tubos secundários 25. Como se trata de um conjunto de aquecimento de combustível para um outro tipo de motor de combustão interna, naturalmente, as dimensões são diferentes, como, por exemplo, o espaçamento entre cada tubo secundário 25, e conseqüentemente, entre válvulas de injeção 5f.

[0083] Elementos de aquecimento 9f devem também acompanhar o sentido axial de cada respectivo tubo secundário 25, sendo que nessa concretização as conecções elétricas das válvulas de injeção 5f estão viradas em direção ao tubo principal 24 de modo que as alimentações elétricas das válvulas 5f se situam abaixo da galeria 1f.

[0084] Através das figuras 10 e 11 podem ser visualizadas, variaPetição 870190011321, de 04/02/2019, pág. 24/40

18/22 ções internas do tubo secundário 25 que objetivam uma redução de velocidade e concentração do combustível que passa pelo tubo.

[0085] Na figura 10, é observada a válvula de injeção 5e, 5f conectada à saída de combustível 4e, 4f e o elemento de aquecimento 9e, 9f ligado ao tubo secundário 25 com a lança 12e, 12f introduzida na região de aquecimento 19e, 19f. Na parede interna do tubo secundário 25 foi realizada uma rosca, a qual realiza a função de diminuir a velocidade do combustível e assim permitir uma maior troca de calor na região de aquecimento 19e, 19f.

[0086] Já na figura 11 observa-se a válvula de injeção 5e, 5f conectada à saída de combustível 4e, 4f e o elemento de aquecimento 9e, 9f ligado ao tubo secundário 25 com a lança 12e, 12f introduzida na região de aquecimento 19e, 19f.

[0087] A parede interna do tubo secundário 25 possui um aumento de sua seção ajusante da direção de fluxo de combustível, ou seja, no sentido do fluxo do combustível seu volume decresce, de modo que há uma maior concentração de troca de calor próximo à saída de combustível 4e, 4f tendo em vista o menor volume de combustível a ser aquecido.

[0088] O elemento de aquecimento 9, nas concretizações acima destacadas, pode ser uma vela de aquecimento, bem como, uma resistência de material cerâmico com coeficiente positivo de temperatura (PTC), assim proporcionando um controle preciso da temperatura de aquecimento proporcional à corrente aplicada.

[0089] Com as concretizações do conjunto então apresentadas é possível aquecer o combustível antes da partida do motor de combustão interna, de maneira que se forneça energia térmica suficiente, para que o volume adequado de combustível, contido na região de transferência de calor 19, atinja a temperatura necessária. Isso possibilita a partida desejada, sendo que após a partida, calor ainda poderá gradaPetição 870190011321, de 04/02/2019, pág. 25/40

19/22 tivamente ser fornecido ao combustível, permitindo assim que a mistura ar/combustível fique próxima a da estequiométrica. Essa continuidade de fornecimento de calor ao combustível, mesmo após a partida adequada do motor de combustão interna, diminui as emissões, principalmente de HC.

[0090] Deve ser ainda notado que as alterações, então apresentadas, não necessitam de significativas modificações no projeto de um motor atual, assim podem ser efetuadas a um baixo custo. E ainda, a montagem do conjunto facilita a manutenção de seus componentes, caso seja necessário a eventual substituição destes.

[0091] Como mencionado, o tempo de preaquecimento do combustível antes da partida do motor de combustão interna é de grande importância, já que o usuário não espera, ou não quer esperar, por muito tempo o período de preaquecimento. Esse tempo é relativamente curto, pois é iniciado assim que há a intenção do usuário de ligar o motor (geralmente girar a chave da ignição até o acionamento da parte elétrica do motor) até a partida do motor em si.

[0092] Assim, nessa invenção está compreendido um método de preaquecimento de combustível de um motor de combustão interna, o qual utiliza o conjunto de aquecimento acima descrito.

[0093] Nos motores em que há um tempo de preaquecimento, normalmente motores diesel, existe um sinal luminoso em um painel de instrumentos, o qual indica um tempo mínimo em que o usuário deve esperar pelo preaquecimento.

[0094] Ocorre que nos motores ciclo Otto o usuário não está habituado a tal procedimento. Assim, provavelmente o preaquecimento não ocorreria de uma maneira eficiente.

[0095] A fim de se evitar a necessidade de intervenção ativa do usuário para a correta realização do preaquecimento, o presente método realiza o preaquecimento do combustível sem que o usuário saiPetição 870190011321, de 04/02/2019, pág. 26/40

20/22 ba da sua intervenção.

[0096] Normalmente, os motores, então descritos, estão presentes em um veículo, a saber, um automóvel. Quando há a intenção do usuário de dar a partida no motor do respectivo automóvel, este terá que abrir a porta do automóvel. Com essa abertura da porta um relé conectado a uma central eletrônica envia a informação que a porta foi aberta. Isso possibilita que a central eletrônica receba a informação de uma possível intenção de partida do motor de combustão interna. Então, a central eletrônica aciona o conjunto aquecedor de combustível antes mesmo da inserção da chave no comando de ignição do automóvel. [0097] Dessa maneira, alguns segundos a mais de aquecimento, antes da partida do motor, são obtidos. Isso faz significativa diferença para um preaquecimento satisfatório.

[0098] O acionamento do conjunto aquecedor pode ser realizado por outros fatores, como, por exemplo, a desativação do alarme do automóvel, ou mesmo, o destravamento das portas por controle remoto. O importante é que a central eletrônica receba a informação de uma possível intenção do usuário querer dar a partida do motor de combustão interna, e, que assim, a central eletrônica possa acionar o conjunto aquecedor. E ainda, é importante que o usuário faça a sua intervenção de maneira inconsciente, de modo a tornar não necessária sua interatividade no presente método.

[0099] Mas antes do acionamento realizado pela central eletrônica, esta verifica se a temperatura externa é tal que necessite de fato de um preaquecimento do combustível dentro da galeria 1. Uma programação de temperatura mínima pode ser realizada na central, para que haja o acionamento do preaquecimento a partir dessa temperatura, como, por exemplo, temperaturas abaixo de 20°C.

[00100] Após um preaquecimento do combustível, o usuário dá a partida no motor de combustão interna do automóvel, de modo que a

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21/22 central eletrônica mantém o conjunto de aquecimento ainda ativo por aproximadamente 1 minuto, mesmo após a partida. Isso minimiza drasticamente as emissões de poluentes, principalmente HC, uma vez que a mistura ar/ combustível se aproxima da estequiométrica mais rapidamente.

[00101] Naturalmente o tempo de permanência, em que o conjunto de aquecimento permanece ativado, é calculado em função da temperatura externa, sendo que esse tempo varia para cada tipo de motor em que o conjunto está aplicado.

[00102] Em síntese, o presente método é compreendido pelas seguintes etapas:

I - Intervenção do usuário, como, por exemplo, abrindo a porta do automóvel ou desligando o alarme do veículo por controle remoto;

II - Recebimento da informação de intervenção do usuário pela central eletrônica;

III - Preaquecimento do combustível pelo conjunto aquecedor acionado pela central eletrônica;

IV - Partida do motor de combustão interna realizado pelo usuário após o preaquecimento; e

V - Aquecimento contínuo do combustível pelo conjunto de aquecimento, durante determinado tempo programado na central eletrônica após a partida do motor, para redução de emissões de poluentes, sendo que o intervalo pode ser, por exemplo, de 1 minuto.

[00103] Deve-se notar que o aquecimento do conjunto aquecedor ocorre independentemente do acionamento de outros componentes do automóvel, como, por exemplo, funcionamento de bomba de combustível ou de válvulas de injeção, antes do motor de combustão interna ser ligado.

[00104] Se por alguma razão após preaquecimento do combustível

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22/22 o motor de combustão interna não for ligado, a central eletrônica desativa o funcionamento do conjunto aquecedor a fim de prevenir a descarga da bateria do automóvel.

[00105] Além disso, o usuário pode receber um sinal a partir da central eletrônica, a qual informa que o combustível está devidamente preaquecido antes da partida do motor de combustão interna, o qual atenderá aos requisitos acima mencionados, ou seja, uma partida ideal do motor de combustão interna. Esse sinal pode ser um aviso sonoro, ou mesmo, uma indicação luminosa no painel do automóvel.

[00106] Tendo sido descrito exemplos de concretização preferidos, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims (20)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Conjunto de aquecimento de combustível, o qual compreende:

   - uma galeria de combustível (1a, 1b, 1c, 1e, 1f) ligada uma entrada de combustível (2a, 2e), que é conectada a um sistema de pressurização de combustível;

   - na galeria de combustível (1a, 1b, 1c, 1e, 1f) está presente uma saída de combustível (4a, 4c, 4d, 4e, 4f) à qual é conectada uma válvula de injeção (5a, 5c, 5e, 5f);

   - um elemento de aquecimento (9a, 9c, 9d, 9e, 9f) possui uma lança (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f) que está inserida na galeria de combustível (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f), em que a galeria de combustível (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f) possui uma região de transferência de calor (19a,19b, 19c, 19d, 19e, 19f) em que a lança de aquecimento (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f) está inserida, sendo que a referida região de transferência de calor (19a,19b, 19c, 19d, 19e, 19f) possui um volume menor que o total do volume da galeria de combustível (1a, 1b, 1c, 1e, 1f), caracterizado pelo fato de que a galeria de combustível (1e, 1f) é compreendida por um tubo principal (24) e uma pluralidade de tubos secundários (25), sendo que entre tubo principal (24) e cada tubo secundário (25) está presente um orifício de comunicação (26).
2. 2. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o combustível de aquecimento é um combustível com alto teor específico de vaporização, preferencialmente álcool, gasolina ou uma mistura de álcool e gasolina.
3. 3. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um volume contido no interior da válvula de injeção (5a, 5c, 5e, 5f) é menor que o volume contido na região de transferência de calor (19a,19b, 19c, 19d, 19e,

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   2/4

   19f).
4. 4. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um volume contido no interior da galeria (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f) é maior que o volume contido na região de transferência de calor (19a,19b, 19c, 19d, 19e, 19f).
5. 5. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a galeria de combustível (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f) compreende uma abertura de recepção (8a, 8c), na qual a lança de aquecimento (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f) está inserida.
6. 6. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de aquecimento (9a, 9c, 9d) é montado na galeria de combustível (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f) oposto à válvula de injeção (5a, 5c).
7. 7. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que aletas (20a, 20c) estão inseridas no interior da galeria de combustível (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f).
8. 8. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as aletas (20a, 20c) possuem uma passagem (21, 22).
9. 9. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de a lança (12e, 12f) segue o sentido axial do tubo secundário (25).
10. 10 Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com a reivindicação 1 ou 9, caracterizado pelo fato de que a válvula de injeção (5e, 5f) é conectada a uma porção central do tubo secundário (25).
11. 11. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo

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    3/4 com uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que no tubo secundário (25) está inserido o elemento de aquecimento (9e, 9f).
12. 12. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que as aletas (20a, 20c, 20d) acompanham o sentido axial da lança (12c).
13. 13. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que e as aletas (20a, 20c) são fixadas mais próximas à válvula de injeção (5a, 5c).
14. 14. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com uma das reivindicações 7 a 15, caracterizado pelo fato de que e as aletas (20d) são em formato de um perfil em U.
15. 15. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a válvula de injeção (5a, 5c, 5e, 5f) é conectada à galeria de combustível (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f) por meio de um elemento de retenção (6a, 6e, 6f).
16. 16. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as aletas (20a, 20c, 20d) são fixadas dentro da galeria de combustível (1a, 1b, 1c, 1d) mais próxima à válvula de injeção (5a, 5c) de maneira oposta à abertura (8a, 8c)
17. 17. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma extremidade da lança (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f) está inserida em uma entrada de combustível (17) da válvula de injeção (5a, 5c, 5e, 5f).
18. 18. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo

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    4/4 fato de que uma extremidade de lança (12b, 12d, 12e, 12f) faceia a entrada de combustível (17) da válvula de injeção (5a, 5c, 5e, 5f).
19. 19. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o elemento de aquecimento (9a, 9c, 9d, 9e, 9f) é uma vela de aquecimento.
20. 20. Conjunto de aquecimento de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a lança (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f) é de um material cerâmico com coeficiente positivo de temperatura (PTC).