Introdução

[0001] Refere-se o presente pedido de patente de Invenção de um “SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE ETANOL E BIODIESEL PARA MOTOR CICLO DIESEL”, consiste na captação de etanol, no qual é acrescido um aditivo dedicado, e de biodiesel acondicionados em tanques distintos, que são direcionados para um reservatório de miscigenação, e que devidamente combinados e misturados alimentam motores ciclo Diesel, gerando mais eficiência do que quando da utilização destes combustíveis em motores de ciclo Otto.

Campo de aplicação

[0002] O campo de aplicação da invenção é o da indústria automobilística, mais especificamente em veículos leves, médios e pesados, os quais utilizam motorização ciclo Diesel.

Convencimento

[0003] As mudanças climáticas e o aquecimento global tornaram obrigatórias medidas no sentido de reduzir as emissões de gases causadores do efeito estufa, principalmente o CO2 na atmosfera oriundo das descargas veiculares que utilizam combustíveis fósseis ou combinação destes com outros tipos de combustíveis. Para tanto, esforços são envidados no desenvolvimento de matrizes energéticas limpas, assim como em melhoramentos de matrizes já existentes.

[0004] Entre as matrizes energéticas limpas merecem destaque a célula de hidrogênio para produção de energia elétrica, ainda em fase de experimentação, mas que tem tido mais sucesso em veículos de pequeno porte, com peso bruto total de duas toneladas.

[0005] Também é uma opção de energia limpa as células de baterias elétricas, em fase inicial de implementação, usadas em veículos de pequeno porte de até duas toneladas. [0006] Outra alternativa são os veículos híbridos com motores a combustão que geram energia para um motor elétrico. Contudo, os veículos com essa tecnologia não possuem grandes capacidades de carga. [0007] As soluções acima ainda demandam altos investimentos em desenvolvimento, testes e infraestrutura, como, por exemplo, aquela voltada para os veículos elétricos que necessita da ampliação das redes de fornecimento, bem como a construção de postos de abastecimento.

[0008] Neste contexto, novas tecnologias aplicadas as motorizações que empregam combustíveis fósseis, com destaque para o ciclo Diesel, que venham reduzir a emissão de CO2 na atmosfera, mitigando 0 impacto ambiental, são bem-vindas no segmento em questão.

Estado da técnica

[0009] É de conhecimento dos técnicos no assunto os veículos com motores alimentados a gás, divididos em duas vertentes, os que utilizam 0 gás metano e 0 gás butano, que não reduz emissão de CO2 no caso do metano.

[0010] O gás butano reduz até 95% a emissão de poluentes, no entanto existe 0 fator tempo elevado para a produção e 0 comprometimento da performance dos veículos que utilizam essa tecnologia.

[0011] O atual estado da técnica antecipa alguns documentos de patentes relacionados com soluções para redução da emissão de CO2 em motores movidos a combustíveis fósseis, como 0 PI 0904015-3 intitulado “MOTOR COM TAXA DE COMPRESSÃO DINÂMICA VARIÁVEL” - processo que permite a um motor de combustão interna, utilizando como combustível quaisquer fluidos como gasolina, diesel, álcool, biodiesel, gás natural, etc., ter sua taxa de compressão dinâmica variada de acordo com a necessidade de trabalho e 0 tipo ou mistura de combustíveis, a partir da injeção de quantidades variáveis de ar ou mesmo outros tipos de gases inertes ou não nos cilindros, com temperatura mais baixa e sob pressão superior à existente dentro câmara de combustão. A citada injeção ocorrerá quando 0 pistão estiver iniciando 0 movimento ascendente, logo acima do PMI (ponto morto inferior), 0 que aumentará a quantidade de ar ou mistura a ser comprimida dentro do cilindro, agindo como se este tivesse aumentado de volume, assim, 0 volume final de ar ou mistura a ser comprimido será variável em função do tempo de injeção que determinará a quantidade injetada de ar ou de outros gases inertes ou não, de acordo com determinação da unidade eletrônica de controle, em função das leituras de diversos parâmetros, gerados a partir de sensores, promovendo rendimento máximo ao conjunto motor.

[0012] O documento acima possibilita a utilização de qualquer combustível, e não a mistura deles, pelo ajuste da taxa de compressão, mas em motores de ciclo Otto.

[0013] O documento BR 1020166009441-0 intitulado “SISTEMA PARA MOTORES BIODIESEL” - caracterizado essencialmente por um sistema para funcionamento de motores à diesel biocombustível, cuja função consiste em proporcionar maior economia de combustível (diesel) e redução na emissão de poluentes, composto por 1 válvula dosadora; 1 válvula de fechamento, 2 registros de esfera de segurança, 1 regulador de pressão e vasão, 01 manómetro de pressão e 01 sensor de presença, sendo o mesmo operado à base de óleo diesel, gás natural gnv e glp.

[0014] A solução do documento acima não se aplica a utilização de etanol na mistura.

[0015] O documento BR 112018001722-1 intitulado “SISTEMA DE ACIONAMENTO DE VEÍCULO E MÉTODO PARA OPERAR UM SISTEMA DE ACIONAMENTO DE VEÍCULO” - compreende um motor de combustão interna para acionar um veículo, em que o motor de combustão interna compreende uma câmara de combustão equipada com injetores para injetar combustível diesel na câmara de combustão; o sistema de acionamento de veículo compreende adicionalmente uma câmara de eletrólise para produzir gás hidrogênio e gás oxigênio e uma bomba de vácuo para sugar o gás hidrogênio e o gás oxigênio para fora da câmara de eletrólise. O sistema de acionamento de veículo também compreende um tanque de gaseificação no qual compostos orgânicos voláteis, em particular, metanol ou etanol, são gaseificados e uma linha de alimentação para entregar uma mistura de gás para a câmara de combustão, em que a dita mistura de gás compreende compostos orgânicos gaseificados e pelo menos um pouco do gás hidrogênio e do gás oxigênio.

[0016] A solução do documento acima utiliza uma câmara de eletrólise para gerar hidrogênio e oxigênio, bem como uma câmara de gaseificação onde o etanol ou metanos, juntamente com os gases, enriquecem a mistura do combustível. Mesmo com o enriquecimento da mistura, os motores do ciclo diesel que usam etanol não conseguem por si só, alcançar torques e potências equivalentes a motores diesel de alta performance, devido a diferença na eficiência energética entre estes combustíveis, portanto também tendem a ter alto custo operacional.

Objetivos da invenção

[0017] É objetivo da presente invenção propor um sistema de alimentação para motor ciclo Diesel que utiliza a combinação de biodiesel e etanol armazenados em tanques distintos;

[0018] É objetivo da presente invenção propor um sistema de alimentação de etanol e biodiesel para motor ciclo Diesel passível de ser instalado em motores existentes sem descaracterizar o projeto original, bastando o redimensionamento dos componentes responsáveis pela transformação de energia (camisas, pistões, anéis, vedações e juntas), sistema de injeção (unidades injetoras, bicos injetores, válvulas solenoides, mecanismos de pressurização) e gerenciamento de combustíveis (módulos eletrônicos);

[0019] É objetivo da presente invenção propor um sistema de alimentação de etanol e biodiesel para motor ciclo Diesel passível de ser instalado em motores novos;

[0020] É objetivo da presente invenção propor um sistema de alimentação de etanol e biodiesel para motor ciclo Diesel que utiliza recursos presentes no mercado;

[0021] É objetivo da presente invenção propor um sistema de alimentação de etanol e biodiesel para motor ciclo Diesel com potência e torque dos veículos com motorização ciclo Diesel;

[0022] É objetivo da presente invenção propor um sistema de alimentação de etanol e biodiesel para motor ciclo Diesel que gera mais eficiência do que o uso destes combustíveis em motores de ciclo Otto, de forma com que estes motores adaptados possam operar como medida alternativa aos veículos propulsores à diesel;

[0023] É objetivo da presente invenção propor um sistema de alimentação de etanol e biodiesel para motor ciclo Diesel capaz de promover melhoria ambiental sem grandes investimentos em infraestrutura;

[0024] É objetivo da presente invenção propor um sistema de alimentação de etanol e biodiesel para motor ciclo Diesel cujos veículos equipados com o mesmo apresentam o mesmo custo operacional dos veículos com motorização ciclo Diesel; [0025] É objetivo da presente invenção propor um sistema de alimentação de etanol e biodiesel para motor ciclo Diesel, passível de usar Diesel e etanol;

[0026] É objetivo da presente invenção propor um sistema de alimentação de etanol e biodiesel para motor ciclo Diesel de ótima relação custo x benefício.

Sumário da invenção

[0027] “SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE ETANOL E BIODIESEL PARA MOTOR CICLO DIESEL”, consiste na captação do biodiesel e do etanol, com aditivo dedicado, combustíveis esses armazenados em tanques distintos do veículo, bem como o aditivo dedicado misturado no etanol, os quais são encaminhados separadamente, por meio de bombas específicas, para a parte superior de um reservatório de miscigenação no qual adentram e recaem sobre uma tela intermediária de amortecimento responsável por mitigar a formação de bolhas. Já na parte inferior do reservatório de miscigenação os combustíveis, devidamente misturados seguem separadamente para a bomba de combustível de alimentação principal do motor e para a bomba de combustível de alimentação auxiliar de partida do motor. O retorno de combustível do motor deve passar pelo sistema de arrefecimento e seguir para o reservatório de miscigenação para então voltar para a bomba de combustível de alimentação principal do motor. Sensores de nível, sensores de fluxo e sensores de temperatura fornecem dados para o módulo eletrônico controlar, monitorar e gerenciar o volume de biodiesel e etanol com aditivo dedicado entregue ao sistema.

[0028] A inovação do sistema de alimentação inventado está na realização da miscibilidade do biodiesel e do etanol através dos componentes supracitados, para tanto ao etanol é necessário misturar um aditivo dedicado com particularidades emulsificante que resulte em uma maior octanagem e redução da oxidação deste combustível.

[0029] O sistema de alimentação inventado é igualmente aplicável no Diesel com etanol, para tanto devendo utilizar aditivo que torne possível a miscibilidade de ambos.

Descrição das figuras

[0030] Na sequência são apresentadas as figuras para melhor explicar o pedido de patente de forma ilustrativa e não limitativa: Figura 1 : Vista esquemática dos principais componentes do sistema de alimentação de biodiesel e etanol para motor ciclo Diesel;

Figura 2: Vista esquemática invertida dos principais componentes do sistema de alimentação de biodiesel e etanol para motor ciclo Diesel;

Figura 3: Vista lateral dos principais componentes do sistema de alimentação de biodiesel e etanol para motor ciclo Diesel;

Figura 4: Vista lateral oposta dos principais componentes do sistema de alimentação de biodiesel e etanol para motor ciclo Diesel;

Figura 5: Vista superior dos principais componentes do sistema de alimentação de biodiesel e etanol para motor ciclo Diesel;

Figura 6: Detalhe do reservatório de doseamento de aditivo dedicado para etanol do sistema de alimentação de biodiesel e etanol para motor ciclo Diesel;

Figura 7: Vista em perspectiva parcial do reservatório de miscigenação do sistema de alimentação de biodiesel e etanol para motor ciclo Diesel;

Figura 8: Vista em perspectiva do reservatório de miscigenação do sistema de alimentação de biodiesel e etanol para motor ciclo Diesel, em uso;

Figura 9: Vista em perspectiva do sistema de bombeamento principal e auxiliar de partida do sistema de alimentação de biodiesel e etanol para motor ciclo Diesel;

Figura 10: Vista esquemática do sistema de arrefecimento do sistema de bombeamento principal e auxiliar de partida do sistema de alimentação de biodiesel e etanol para motor ciclo Diesel.

Descrição detalhada da invenção

[0031] O “SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE ETANOL E BIODIESEL PARA MOTOR CICLO DIESEL”, objeto desta solicitação de patente de invenção consiste em um sistema cujos componentes possibilitam a miscibilidade de biodiesel e de etanol acrescido de aditivo dedicado, para alimentação de motor (7) ciclo Diesel, cada combustível em seu tanque (1 , 2) que separadamente após passar pelos respectivos filtros (13, 14) e bombas (8,9) seguem para um tanque de miscigenação (15) onde são misturados e daí, sem formação de bolhas de ar, na forma de um combustível resultante é direcionado por uma mangueira (M3) para a bomba de alimentação principal (21 ) e por uma mangueira (M4) para uma para a bomba de alimentação auxiliar (23) do motor de partida, ao passo que uma mangueira (M6) encaminha o combustível de retorno do motor para o sistema de arrefecimento (26) e daí por uma mangueira (M5) para o tanque de miscigenação (15) para redirecionamento para o motor (7) ciclo Diesel.

[0032] Mais particularmente, a invenção reivindicada trata de um sistema de alimentação de biodiesel acondicionado em tanque (1 ) específico com etanol igualmente acondicionado em tanque (2) distinto, o qual é acrescido de porcentagem adequada de aditivo dedicado depositado em reservatório (3) de doseamento cuja função é emulsificar os combustíveis, aumentar a octanagem e reduzir a oxidação do etanol. Tanto o tanque (1 ) de biodiesel quanto o tanque (2) de etanol são projetados para o acondicionamento dos respectivos combustíveis, ou seja, os tanques (1 , 2) originais de fábrica dos veículos nos quais o sistema for montado e/ ou instalado, tanques (1 , 2) esses dotados de medidores de nível de combustível (4, 5) que enviam sinais para o módulo eletrônico (6), com o padrão do veículo, que controla, monitora e gerencia o volume de biodiesel e etanol com aditivo dedicado entregue ao motor (7) ciclo biodiesel através de mangueiras/ tubulações comuns. Os medidores de nível de combustível (4, 5) atuam, em conjunto com o módulo eletrônico (6), no sentido de acionarem as bombas (8, 9) de drenagem de biodiesel e de etanol com aditivo dedicado já dosado, respectivamente. Para tanto, complementa o reservatório (3) de doseamento uma bomba (10) de drenagem do aditivo dedicado seguido de um medidor de fluxo (11 ) que regula a quantidade de produto a ser inserido no tanque (2) de etanol, além de um medidor de nível de combustível (12) que faz a leitura do nível na posição mínima do reservatório (3) de doseamento e envia este sinal para o módulo eletrônico (6). Nesta situação o operador deve completar o nível de aditivo dedicado. Filtros (13, 14) de biodiesel e de etanol com aditivo dedicado precedem as bombas (8, 9) de drenagem, o que garante a pureza dos combustíveis que seguem separadamente pelas mangueiras (M1 , M2) na direção do reservatório de miscigenação (15) configurado por um corpo (16) prismático regular com duas entradas laterais superiores, uma entrada superior (17) para o biodiesel e outra entrada superior (18) para o etanol com o aditivo dedicado. A partir deste ponto, o biodiesel e o etanol com aditivo dedicado são misturados ao serem despejados sobre uma tela de amortecimento (19) intermediária que tem a função de mitigar a formação de bolhas no interior do reservatório de miscigenação (15). Quando os combustíveis caem sobre a tela de amortecimento (19) são esparramados para que não passem direto para a parte de baixo, sob a tela, o que criaria bolhas de ar e mesmo criando pequenas e poucas bolhas não se corre o risco que sejam coletadas nesta cota inferior do referido reservatório de miscigenação (15), quer seja através da saída lateral (20) que leva o combustível resultante por meio de mangueira (M3) para a bomba de alimentação principal (21 ) do motor (7) ciclo Diesel ou através da saída intermediária (22) por meio de mangueira (M4) para a bomba de alimentação auxiliar (23) do motor de partida. [0033] Uma entrada lateral (24), no fundo do reservatório de miscigenação (15), recebe o retorno do combustível do motor (7) ciclo Diesel por uma mangueira (M5) derivada de uma saída (25) no sistema de arrefecimento (26) de combustível. A entrada lateral (24) está entre a parede externa (27) do reservatório de miscigenação (15) e uma placa separadora (28) de bolhas de ar dotada de orifícios (29) em sua linha superior. Ao retornar do motor (7) ciclo Diesel pela mangueira (M6) e passar pelo sistema de arrefecimento (26) pela entrada inferior (30), o combustível residual gera bolhas de ar que em contato com o combustível existente no espaço entre a parede externa (27) e a placa separadora (28) sobe e passa pelos orifícios (29) enquanto ditas bolhas de ar continuam subindo até serem coletadas por um respiro (31 ) localizado na parte de cima do reservatório de miscigenação (15) de onde é liberado para o meio externo. Neste contexto, o respiro (31 ) é fundamental no sentido de aspirar e expirar o ar de acordo com a necessidade de alteração do volume de combustível no interior do reservatório de miscigenação (15) tanto para o consumo quanto para o abastecimento, evitando de criar pressão no sistema. Um sensor de nível (32) tem a finalidade de fazer a leitura do nível do combustível no reservatório de miscigenação (15) na posição mínima, ocasião em que envia um sinal para o modulo eletrônico (6) para ligar as bombas (8, 9). Por outro lado, na posição máxima da leitura do sensor de nível (32) o sinal enviado para o módulo eletrônico (6) é para desligar as bombas (8, 9). Um sensor de temperatura (33) tem a finalidade de coletar a temperatura do combustível no reservatório de miscigenação (15) e enviar para o modulo eletrônico (6), que irá processar as informações para interferir no funcionamento sistema de arrefecimento (26) conforme algoritmo programado.

[0034] Antes de chegar à bomba de alimentação principal (21 ) a mangueira (M3) conecta a um sensor (S1) de mistura do combustível cuja finalidade é medir o teor de mistura dos combustíveis e enviar os dados para o módulo eletrônico (6) de injeção. Conforme a necessidade e de acordo com algoritmo do sistema, o reservatório de miscigenação (15) insere mais ou menos aditivo dedicado no tanque (2) de etanol, levando em consideração o torque que o veículo está demandando.

[0035] A bomba de alimentação auxiliar (23) do motor de partida tem a finalidade de substituir o combustível que normalmente se encontra pressurizado dentro da flauta/régua geralmente acoplados ao motor (7) ciclo Diesel para alimentar o sistema de injetores. Torna-se necessário para este processo fazer com que o veículo funcione o motor (7) ciclo Diesel de forma rápida, evitando problemas decorrentes de entrada de ar ou temperatura elevada do combustível. Desse modo, o combustível adentra a flauta/ régua a uma pressão superior à válvula de retorno de combustível do motor (7) ciclo Diesel, passando antes pela válvula de retenção (A) que mantem a pressão.

[0036] O sistema de arrefecimento (26) constituído por um ventilador (34), um radiador (35) e um duto (36) de entrada de ar, um duto de saída de ar (37) possui um sensor

(38) na mangueira (M6) que mede a temperatura do combustível de retorno do motor (7) ciclo Diesel e envia essa informação para o módulo eletrônico (6) que comanda o ventilador (34) para trabalhar de acordo com o algoritmo da programação. Um sensor

(39) na mangueira (M5) mede a temperatura do combustível de saída do sistema de arrefecimento para o reservatório de miscigenação (15) e envia essa informação para o módulo eletrônico (6).

[0037] O módulo eletrônico (6) recebe todas as informações dos sensores instalados e da rede CAN do motor (7) ciclo Diesel e controla, monitora e gerencia, de acordo com sua programação e tabelas, os dispositivos instalados no veículo incluindo a rede CAN. [00038] O módulo eletrônico (6) também tem a função de ler todos os dados que trafegam na rede CAN e sensoriamentos instalados e transmitir as informações coletadas por sistema de rádio ou cabo, para através do sistema de telemetria alimentar um banco de dados seja ele em nuvem, ou servidor local que pode suportar uma plataforma de análise de dados.

[0039] O sistema de alimentação pode ser utilizado com Diesel e etanol, para tanto sendo o Diesel acondicionado em tanque próprio (não demonstrado) e seguindo todo o caminhamento descrito para o biodiesel com o diferencial da utilização de aditivo dedicado que possibilita a miscigenação destes combustíveis.