BRPI0710433A2 - dispositivo de filtragem para sistemas para fornecer gás para motores de combustão interna - Google Patents

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BRPI0710433A2
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Abstract

DISPOSITIVO DE FILTRAGEM PARA SISTEMAS PARA FORNECER GáS PARA MOTORES DE COMBUSTãO INTERNA. é descrito um dispositivo de filtragem (1) para sistemas para fornecer gás para motores de combustão interna, compreendendo, integrados no dispositivo, meios sensores (10, 11, 12) para detectar a pressão e temperatura do gás sendo injetado no motor bem como ao pressão no coletor de admissão do motor.

Description

"DISPOSITIVO DE FILTRAGEM PARA SISTEMAS PARA FORNECER GÁSPARA MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA"
Campo técnico
A presente invenção relaciona-se com umdispositivo de filtragem para sistemas para fornecer gás para motores decombustão interna, de acordo com as características definidas nopreâmbulo da reivindicação principal.
Antecedentes tecnológicos
Os dispositivos de filtragem do tipo mencionadoacima são tipicamente inseridos no sistema de suprimento de gás do motorentre uma válvula redutora de pressão e um conjunto de injetorescontrolados eletricamente, aos quais o gás é fornecido em valores depressão (produzidos pela válvula redutora) que estão normalmentepróximos à pressão atmosférica (para motores naturalmente aspirados) ouuns poucos bar (para motores do tipo de injeção). Estes dispositivos defiltragem, os quais são tipicamente providos com elementos de filtragem tipocartucho, são arranjados a montante do conjunto de injetores controladoseletricamente para a proteção dos mesmos para remover quaisquerimpurezas do gás combustível.
Em sistemas conhecidos para fornecer gás paramotores, para obter o gerenciamento eletrônico correto do suprimento decombustível, é necessário adquirir uma série de sinais, os mais relevantesdos quais são a temperatura e pressão de injeção do gás, no conjunto deinjetores, a pressão absoluta presente no coletor de admissão do motor, osinal relacionado com as revoluções rotacionais do motor e os tempos desuprimento dos injetores. Em relação aos sinais de pressão e temperaturamencionados acima, uma primeira solução conhecida provê o uso desensores distintos e separados os quais são mutuamente independentes.
Um exemplo de tal construção provê que os sensores de temperatura epressão de injeção individuais sejam posicionados no conjunto de injetorese o sensor para pressão absoluta no coletor seja posicionado no módulo degerenciamento eletrônico, no qual o sinal para a pressão presente no coletoré introduzido. Uma das maiores limitações encontradas nesta soluçãoconhecida relaciona-se com o fato que os sensores mencionados acimaenvolvem componentes separados e distintos o que torna a instalação dosmesmos mais complexa, em adição a envolver custos globais mais altospara fabricação e maior complexidade do leiaute dos tubos e conexõeselétricas (para suprir os sensores e adquirir os sinais a partir dosrespectivos transdutores) providos para conectar todo o sistema. O nívelmais alto de complexidade e dificuldade é obviamente refletido nas etapaspara instalar e manter o sistema, com o risco adicional de instalarincorretamente os componentes.
Para superar parcialmente as desvantagenscitadas, a técnica anterior forneceu soluções técnicas nas quais o sensor depressão de injeção de gás e o sensor para a pressão absoluta no coletor sãocombinados em um único componente; entretanto, tais soluções somenteresolvem parcialmente o problema mencionado acima.
Também existem soluções conhecidas nas quais ossensores de temperatura e de pressão são combinados em um únicocomponente que é capaz de ser associado, por meio de um meio de fixaçãomútua adequado, com o corpo do dispositivo de filtragem de gás provido nosistema. Esta solução também tem algumas limitações, incluindo o fato queainda é necessário prover um sensor separado e distinto para detectar apressão no coletor, o qual, em algumas soluções conhecidas é acomodadono módulo de gerenciamento eletrônico do sistema, envolvendo também aslimitações definidas acima.
Divulgação da invençãoO objetivo principal da presente invenção éconstruir um dispositivo de filtragem para sistemas para fornecer gás paramotores de combustão interna que seja estruturalmente e funcionalmenteconfigurado para superar as limitações definidas acima com relação àtécnica anterior conhecida.
Este objetivo e outros, que serão apreciados maisclaramente a partir da descrição seguinte, são alcançados pela presenteinvenção por meio de um dispositivo de filtragem do tipo de pressão deacordo com as reivindicações anexas.
Descrição resumida dos desenhos
As características e vantagens da invenção serãoapreciadas mais claramente a partir da descrição detalhada de umaconfiguração preferida ilustrada por meio de exemplo não limitante comreferência aos desenhos anexos, nos quais:- As figuras 1 e 2 são vistas em perspectiva de umdispositivo de filtragem construído de acordo com a presente invenção,
- A figura 3 é uma seção axial do dispositivo dafigura 1,
-A figura 4 é uma vista esquemática de umsistema para fornecer gás para motores de combustão interna providos como dispositivo de acordo com a invenção,
- A figura 5 é uma vista de uma variante dainvenção correspondente àquela da figura 3.
Configuração preferida da invenção
Com referência às figuras mencionadas, umdispositivo de filtragem para filtrar o combustível gasoso em sistemas parafornecer gás para motores de combustão interna construído de acordo coma presente invenção é designado geralmente 1.
No presente contexto, o termo gás é intencionado ase referir a qualquer combustível que seja usado para tração automotiva e oqual, sob as condições operacionais relacionadas com a temperatura epressão de injeção do motor, está na fase gasosa, independente do fato queele está, no tanque de armazenagem, na fase gasosa ou líquida. Umexemplo de um gás no primeiro caso é metano e um exemplo de um gás nosegundo caso é GLP.
Deve ser naturalmente entendido que o conceitoinventivo da presente invenção também é aplicável a sistemas fornecendoum ou outro dos combustíveis gasosos definidos ou qualquer outrocombustível diferente.
O dispositivo de filtragem 1 é inserido no sistemapara fornecer gás combustível para um motor de combustão interna, e estásomente indicado esquematicamente na figura 4. O sistema geralmentecompreende um tanque de armazenagem 2 para o gás combustível, a partirdo qual o gás é dispensado, por meio de um tubo 3 em alta pressão (no qualsão providas válvulas de corte que são conhecidas per se), com umdispositivo de redução de pressão 4. Por meio do dispositivo de redução depressão 4, o qual também pode atuar como um vaporizador de gás (peloaquecimento trazido pela passagem de água de resfriamento do motor via ostubos 4a, 4b), o gás é trazido para um valor de pressão pré-selecionado (nafase gasosa) para suprir um conjunto de injetores controlados eletricamente5 que são capazes de fornecer o gás requerido pelo motor para suaoperação. O dispositivo de filtragem 1 que é capaz de filtrar o gás antes dainjeção para dentro dos cilindros do motor é posicionado na linha desuprimento de gás entre o conjunto de injetores 5 e o dispositivo de reduçãode pressão 4.
Para esta finalidade, o dispositivo de filtragem 1 éprovido com um elemento de filtragem 6, por exemplo, do tipo de cartuchosubstituível.
O coletor de admissão do motor é adicionalmentedesignado 7 e está esquematicamente ilustrado. A pressão absoluta deentrada é medida nele, cujo valor é usado para controlar a diferença depressão imposta no dispositivo de redução de pressão 4, como aparecerámais claramente abaixo. Para monitorar o controle do sistema desuprimento, é adicionalmente provido, no sistema, um módulo degerenciamento eletrônico designado 8 o qual tipicamente inclui um sistemade microprocessador eletrônico, o qual processa em tempo real os sinais apartir de uma série de sensores, calculando os tempos ótimos de injeção degás baseado nas condições operacionais do motor.
Entre os sensores relevantes, para os propósitosda presente invenção, o sistema compreende um meio sensor 10 paradetectar a pressão do gás sendo injetado dentro do motor, um meio sensor11 para detectar a temperatura de injeção de gás bem como um meiosensor 12 para detectar a pressão absoluta no coletor de admissão 7 domotor.
De acordo com uma característica principal dainvenção, todos os três meios sensores 10, 11 e 12 são integrados nodispositivo de filtragem 1.
Em maiores detalhes, o dispositivo de filtragemcompreende uma câmara de filtragem de gás 13, na qual os meios sensoresde pressão e temperatura estão ativos, e uma câmara auxiliar separada edistinta 14, a qual é independente da câmara 13 e na qual o sensor depressão 12 está ativo. A câmara principal 13 é definida em um corpo 15 dodispositivo de filtragem, ao qual uma carcaça 16 para alojar o cartucho 6 dofiltro está removivelmente conectada (por meio de uma conexãoparafuso/porca). Uma abertura de entrada e uma abertura de saída para ofluxo de gás estão delimitadas no corpo 15; elas são designadas 17 e 18 e
DOCS - 479661vlsão definidas nas uniões de tubos de entrada e saída de gás 17a e 18a,respectivamente. Uma primeira passagem de gás 17b se estende a partir daunião de tubo de entrada 17a em comunicação com um assento 19 parareceber o cartucho, a jusante do qual uma segunda passagem de gás 18b seestende, em comunicação com o assento 19, até a abertura de saída 18a.Os sensores de pressão e temperatura 10, 11 são arranjados na porção dacâmara a jusante do cartucho 6 do filtro, e são vantajosamente ativos comseus respectivos elementos de detecção sensíveis dentro da passagem 18b.
A este respeito, um par de furos passantes 20a,20b se abrem na passagem de gás 18b e se comunicam com uma cavidadeinterna 21 do dispositivo a qual é interposta entre as câmaras 13 e 14. Oselementos sensíveis dos sensores 10, 11 são montados nos furos, commeios de fixação estanques a gás construídos por meio de um ou mais anéisde selagem, designados geralmente 20c. Uma placa eletrônica quecompreende um conjunto de circuito 22 para fornecer e controlar o meiosensor mencionado acima é recebida na cavidade 21, como será descrito emdetalhes abaixo. O conjunto de circuito 22 é construído em um circuitoimpresso, sobre o qual os sensores 10, Ileo sensor 12 são montados. Oelemento sensível de medição do sensor 12 é montado similarmente, comfixação estanque a gás por meio de anéis de selagem 23a, em um furopassante 23 o que coloca a cavidade 21 em comunicação com a câmaraauxiliar 14. O sensor 12 é preferivelmente associado com o circuitoimpresso do conjunto de circuito no lado oposto aos sensores 10 e 11,embora uma posição diferente também possa ser provida.
Estão definidas, na câmara auxiliar 14, aberturasde entrada e saída de gás as quais são designadas 24 e 25, e as quais sãodefinidas na região de uma união de tubo de entrada de gás 24a e união detubo de saída de gás 25a, respectivamente. Um primeiro tubo de gás 24b seestende a partir da união de tubo de entrada de gás 24a em comunicaçãocom a câmara 14, a partir da qual um segundo tubo de gás 25b se estendeaté a abertura de saída 25a.
As uniões de tubo 17a, 18a e as uniões de tubo24a, 25a preferivelmente se estendem axialmente com alinhamento mútuo,como mostrado na figura 3. As direções de desenvolvimento axial de cadapar de uniões de tubo de entrada/saída das câmaras 13, 14 sãoadicionalmente paralelas e espaçadas entre si.Existe uma provisão adicional para a câmaraauxiliar 14 ser capaz de ser construída em um elemento 26 que éestruturalmente independente do corpo 15 mas que pode ser unido àmesma de uma maneira destacável tal que o elemento 26 e o corpo 15juntos delimitem a cavidade 21 para receber o conjunto de circuito. Para osuprimento de energia elétrica e a transmissão dos sinais de pressão etemperatura adquiridos pelos sensores, o dispositivo de filtragem é providocom um conector único 27 incluindo respectivos terminais elétricos,designados geralmente 28, os quais são conectados eletricamente com oconjunto de circuito de controle por meio de condutores elétricos que sãoformados no circuito impresso. O conector 27 é vantajosamente construídointegralmente com o corpo 15 do filtro e tem a forma de um conector tiposoquete adequado para conexão com um correspondente conector tipoborne (não ilustrado) para aproximar a conexão elétrica com relação aomódulo de gerenciamento 8 por meio de um fio 29 tendo uma pluralidadede cordões, ilustrados esquematicamente nas figuras.
No exemplo descrito, existe previsão para oconector 27 ter cinco terminais 28, dois direcionados no sentido de suprir aplaca do conjunto de circuito com eletricidade e três providos para oscorrespondentes sinais adquiridos pelos sensores 10, 11 e 12 integrados nodispositivo 1, com um número diferente de terminais naturalmente sendocapazes de serem providos de acordo com os vários requisitos específicos,mas permanecendo intencionado que os terminais providos ainda estejamintegrados em um único conector o qual é construído integralmente com ocorpo principal do dispositivo de filtragem, por exemplo, por meio de umatécnica para montar materiais de plástico.
Novamente, com referência ao desenho do sistemade suprimento ilustrado na figura 4, um tubo adequado para conectar aunião de tubo de entrada 17a à entrada do dispositivo de redução depressão 4 é designado 30, e um tubo adequado para conectar a união detubo de saída 18a a partir da câmara 13 ao conjunto dos injetores operadoseletricamente 5, aos quais o gás para ser injetado para dentro dos cilindrosdo motor é transportado, é designado 31. Um tubo 32 é adicionalmenteprovido para conectar a união de tubo 24b da câmara 14 com o coletor deadmissão do motor e um outro tubo 33 é provido para conectar a união detubo 25 ao dispositivo de redução de pressão 4 de maneira tal que o sinalrelacionado com a pressão presente no coletor seja transportado para odispositivo de redução e seja medido na câmara auxiliar 14 por meio dosensor 12.
Durante a operação, é provido que, por meio dosinal da pressão absoluta no coletor de admissão medido pelo sensor 12integrado no dispositivo de filtragem e por meio dos sinais de pressão etemperatura de injeção, também medidos por meio dos sensores 10, 11integrados no filtro, o módulo de gerenciamento estabeleça a medida corretade gás a ser fornecido para o conjunto de injetores calculando os temposótimos de injeção de gás baseado nas condições operacionais do motor.
Em uma variante da invenção, ilustrada na figura5, existe provisão para um outro meio sensor 35 ser integrado nodispositivo de filtragem 1 para medir a temperatura do ar presente nocoletor de admissão do motor. Este sensor pode vantajosamente serintegrado no sensor de pressão 12 para estar ativo com seu elementosensível de medição na câmara auxiliar 14. Neste caso, o conjunto decircuito 22 é provido para adquirir o valor daquela temperatura e paratransmiti-la para o módulo de gerenciamento 8. Um terminal adicional 28pode opcionalmente ser provido para aquele sinal de temperatura noconector 27.
A invenção assim alcança os objetivos definidossuperando as limitações da técnica anterior mencionada e traz um númerode vantagens em relação às soluções conhecidas.
Uma vantagem principal envolve o fato que o dispositivo da invenção não necessita ser provido com quaisquercomponentes adicionais para os sensores do sistema de suprimento, umavez que eles são integrados no dispositivo de filtragem, com uma reduçãoresultante em custos e simplificação da instalação e manutenção dosistema. É adicionalmente vantajosamente obtida uma simplificação dasconexões relacionadas com os sensores e a transmissão dos sinais medidospara o módulo de gerenciamento. Esta simplificação envolve adicionalmenteum fardo menor em termos de custos para instalar o sistema em adição areduzir o risco de enganos quando os componentes providos são montadosno sistema em relação às soluções conhecidas.

Claims (15)

1. Dispositivo de filtragem para sistemas parafornecer gás para motores de combustão interna, caracterizado pelo fato decompreender integrados no dispositivo, meios sensores (10, 11, 12) paradetectar a pressão e a temperatura do gás sendo injetado no motor e apressão no coletor de admissão do motor.
2. Dispositivo de filtragem, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender uma câmaraprincipal de filtragem de gás (13) na qual os meios sensores (10, 11) paradetectar a pressão e temperatura do gás sendo injetado no motor estãoativos, e uma segunda câmara auxiliar (14) para a passagem do gás, cujacâmara (14) é separada de e independente da câmara principal (13), na qualos meios sensores para detectar a pressão no coletor de admissão do motorestão ativos.
3. Dispositivo de filtragem, de acordo com areivindicação 2, caracterizado pelo fato de a câmara principal compreenderum assento (19) para receber um elemento de filtragem tipo cartucho (6), osmeios sensores (10, 11) para detectar a pressão e temperatura de injeçãosendo providos na porção da câmara principal (13) que se estende a jusantedo elemento de filtragem (6), com relação à direção de fluxo do gás dentrodo dispositivo.
4. Dispositivo de filtragem, de acordo com areivindicação 3, caracterizado pelo fato de a câmara de filtragem principal(13) compreender aberturas de entrada e saída (17, 18) para o fluxo de gás,para conectar a câmara principal (13) com comunicação fluida com aentrada de um dispositivo de redução de pressão (4) e um conjunto deinjetores operados eletricamente (5) para injetar o gás no motor.
5. Dispositivo de filtragem, de acordo comqualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de asegunda câmara auxiliar (14) compreender respectivas aberturas deentrada e saída (24, 25) para o fluxo de gás para conectar a câmara auxiliar(14) com comunicação fluida com a entrada de um dispositivo de reduçãode pressão (4) e o coletor de admissão do motor.
6. Dispositivo de filtragem, de acordo comqualquer uma ou mais das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato deserem providas, para cada uma das câmaras (13, 14), na região dasaberturas de entrada e saída (17, 18; 24, 25), respectivas uniões de tubos(17a, 18a; 24a, 25a) que se estendem axialmente com alinhamento mútuo.
7. Dispositivo de filtragem, de acordo com areivindicação 6, caracterizado pelo fato de as direções de desenvolvimentoaxial dos pares de uniões de tubo de entrada e saída (17a, 18a; 24a, 25a)das respectivas câmaras (13, 14) serem paralelas e espaçadas entre si.
8. Dispositivo de filtragem, de acordo comqualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato decompreender um conjunto de circuito (22) para suprir e controlar os meiossensores (10, 11, 12) integrados no dispositivo.
9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de o conjunto de circuito (22) ser recebido em umacavidade (21) que é interposta entre as câmaras (13, 14) e que se abre nelapor meio de furos que são capazes de receber os elementos sensíveis dosmeios sensores (10, 11, 12), respectivamente, com fixação estanque a gásdos elementos nos correspondentes furos.
10. Dispositivo de filtragem, de acordo comqualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato decompreender, integrado no dispositivo, um elemento conector único (27)incluindo respectivos terminais (28) para fornecer eletricidade e adquirirsinais para os meios sensores (10, 11, 12), os terminais (28) sendoeletricamente conectados ao conjunto de circuito (22) para suprir econtrolar os meios sensores por meio de condutores elétricos.
11. Dispositivo de filtragem, de acordo comqualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato dea câmara auxiliar (14) ser formada em um elemento (26) que é capaz de serremovivelmente fixado em um corpo principal (15) do dispositivo defiltragem, no qual a câmara de filtragem principal (13) é recebida.
12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de a cavidade receptora estanque a gás (21) doconjunto de circuito (22) ser definida por tanto o corpo principal (15) dodispositivo quanto o elemento (26) que é removivelmente fixado ao corpo(15).
13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasou mais das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de compreender,integrado no dispositivo, um meio sensor adicional (25) para detectar atemperatura presente no coletor de admissão do motor.
14. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 2e 13, caracterizado pelo fato de o meio sensor (35) para detectar atemperatura no coletor de admissão estar ativo na segunda câmara auxiliar(14).
15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato de o meio sensor (35) para detectar a temperatura nocoletor de admissão do motor ser integrado no meio sensor (12) paradetectar a pressão no coletor.
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