[0001 ] A presente invenção se refere a um dispositivo aquecedor de combustível para prover combustível aquecido aplicável a um sistema de injeção de combustível utilizado preferencialmente em motores em pregados em veículos.

ESTADO DA TÉCNICA

[0001] Nos últimos anos, problemas com a quantidades de poluen tes emitidos (HC, CO, CO2 e particulados, entre outros) principalmente pelos motores dos carros, tem sido um grande problema para as gran des cidades. Dessa forma, novas tecnologias têm sido desenvolvidas para auxiliar na redução de poluentes emitidos pelos motores de com bustão interna.

[0002] A fim de mitigar a emissão de gases de efeito estufa dos au tomóveis e reduzir a dependência de combustíveis fósseis, várias alter nativas para a substituição do motor de combustão interna estão dispo níveis. No entanto, a melhor solução para esse dilema deve levar em conta as características geográficas e socioeconômicas do país, sua matriz energética, sua legislação de emissões e 0 impacto ambiental das emissões de carbono do combustível durante todo 0 seu ciclo de vida.

[0003] O Brasil tem uma forte reputação por sua frota de veículos bicombustíveis, longa experiência no uso de etanol combustível e sua rede de distribuição. Isso 0 diferencia de outros mercados globais e jus tifica uma abordagem única para a redução de emissões de aldeídos, por exemplo.

[0004] No entanto, observa-se algumas limitações no uso de moto res bicombustíveis (popularmente conhecidos como motores “flex”). Para atender à demanda de utilização de dois combustíveis em um único tanque, o dimensionamento de um motor flex tende a ser interme diária, uma vez que o dimensionamento de motores monocombustíveis é diferente, dependendo do combustível etanol ou gasolina. Isso se dá porque a grande maioria dos motores bicombustíveis costumam apre sentar uma única razão de compressão geométrica, que representa a proporção entre o volume aspirado somado ao volume da câmara de combustão em relação ao volume da câmara de combustão).

[0005] Em seu curso, o pistão atinge um ponto mais alto e outro mais baixo em seu deslocamento, chamados respectivamente de ponto morto superior (PMS) e ponto morto inferior (PMI).

[0006] Usualmente, o funcionamento do motor de um veículo de passeio possui quatro tempos:

• Admissão

• Compressão

• Combustão

• Escape

[0007] O efeito da taxa de compressão evidencia-se no segundo tempo - as válvulas de admissão se fecham após a injeção da mistura ar/combustível e esta é comprimida para que o processo de combustão tenha início. Dessa forma, obtém-se a razão de compressão geométrica do motor: a razão entre o volume da câmara de combustão do pistão em seu ponto morto inferior PMI (maior volume) e seu ponto morto su perior PMS (menor volume).

[0008] Motores a gasolina costumam usar razões de compressão menores (normalmente entre 8:1 e 12:1), enquanto os motores movidos a etanol funcionam melhor com razões mais altas (12:1 ou até 14:1). [0009] No entanto, antes do combustível chegar à câmara de com bustão, ele percorre um caminho a partir do tanque do veículo. Esse combustível é movimentado por uma bomba de combustível e flui por dentro de dutos que transportam o combustível - primeiramente, uma mangueira e, posteriormente, um duto mais rígido e ramificado chamado galeria. As ramificações levam o combustível a ser injetado aos respec- tivos cilindros e é na saída dessas ramificações aonde estão posiciona dos os injetores de combustível.

[0010] Além disso, o impingimento de combustível na superfície do pistão ou nas paredes dos dutos de admissão podem contribuir para o aumento de partículas emitidas. Além disso, a condensação de com bustível em zonas frias do motor pode resultar em combustões incom pletas gerando hidrocarbonetos e monóxido de carbono (HC e CO). [0011 ] Quando se fala em motores que empregam o ciclo Otto (mo tores tradicionalmente utilizados nos automóveis), tanto os que utilizam Port Fuel Injection ( PFI ) como os que funcionam com injeção direta (Dl - do inglês, Direct Injection ) emitem particulados acima dos limites per mitidos. Dessa forma, a utilização de um filtro de partícula para motores à gasolina (cuja sigla é GPF, pois vem do inglês Gasoline Particulate Filter ) tem sido recomendada para atender às novas legislações de emissões de partículas que entraram em vigor.

[0012] No entanto, mesmo com a utilização do GPF, os motores ainda podem gerar particulados acima dos limites determinados pelos órgãos oficiais de saúde, uma vez que as emissões de poluentes de pendem, também, do comportamento dos motoristas quanto à forma como dirigem e da manutenção adequada dos veículos.

[0013] Isto posto, uma das técnicas mais eficazes de se obter uma queima mais correta do combustível é entregá-lo à câmara de combus tão previamente aquecido.

[0014] No entanto, a forma construtiva dos aquecedores que utili zam câmara de aquecimento onde o combustível adentra à região in terna da câmara de aquecimento através abertura de entrada de com bustível posicionada em sua região inferior, passando integralmente pelo elemento aquecedor - efetuando a troca térmica - e sai aquecido pela abertura de saída de combustível posicionada em uma região su perior apesar de proporcionar um aquecimento homogéneo do combus tível, gera uma zona de maior temperatura de combustível, onde o com bustível ali presente está em sua máxima temperatura.

[0015] Todavia, como a forma construtiva dos injetores de combus tível atuais possui uma cavidade interna capaz de armazenar um vo lume de combustível (chamado “volume morto”), a partir do momento em que o motor é desligado. Quando é dada a partida do motor, esse volume é injetado na câmara de combustão.

[0016] No entanto, quando o motor é acionado, até que esse vo lume morto seja aquecido, leva-se um tempo, pois é necessário que o combustível aquecido que sai da zona máxima de calor saia do aque cedor a uma determinada velocidade e empurre o combustível frio do volume morto para ser injetado. Como consequência, o número de po luentes é considerado elevado no tempo entre a partida do motor e o atingimento da temperatura de aquecimento.

[0017] Nesse sentido, deve-se reduzir o tempo de aquecimento do combustível presente no volume morto, encurtando ao máximo a distân cia entre a zona máxima de aquecimento e a entrada do injetor e fa zendo com que o combustível seja plenamente aquecido e alcance mais rapidamente a região onde está o volume morto.

[0018] Dessa forma, a presente invenção se propõe a solucionar o problema do estado da técnica de uma forma muito mais eficiente, vi sando um aquecimento mais rápido, uniforme e, consequentemente, uma melhor atomização do combustível.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[0019] A presente invenção tem como objetivo prover um dispositivo aquecedor de combustível aplicável em motores de combustão interna que opera entregando combustível aquecido a um injetor de combustí vel associado, de modo a garantir que o combustível aquecido que flui pelo aquecedor seja entregue na temperatura correta ao interior do in- jetor o mais rápido possível.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0020] Visando solucionar o problema técnico apresentado e supe rar os inconvenientes do estado da técnica, a presente invenção tem como objetivo prover um dispositivo aquecedor de combustível dotado de pelo menos um elemento aquecedor de modo a compreender pelo menos um elemento estrutural dotado de

• pelo menos um corpo principal dotado de uma parede externa que compreende uma primeira distância entre um centro geo métrico do dispositivo aquecedor;

• pelo menos um elemento posicionador dotado de uma parede externa de posicionador, que compreende uma segunda distân cia entre um centro geométrico do dispositivo aquecedor maior do que a primeira distância

DESCRIÇÃO RESUMIDA DAS FIGURAS

Figura 1 - Perspectiva de uma concretização de um conjunto para injeção de combustível.

Figura 2 - Detalhamento do dispositivo aquecedor de com bustível objeto da presente invenção.

Figura 3 - Esquema de uma concretização de uso do dispo sitivo aquecedor objeto da presente invenção em uma concretização de um conjunto para injeção de combustível.

Figura 4 - Esquema de do fluxo de passagem do combustí vel pelo dispositivo aquecedor objeto da presente invenção em uma concretização de um conjunto para injeção de combustível. DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS

[0021] O sistema de aquecimento de combustível e gerenciamento do aquecimento é responsável por aquecer o combustível que será in jetado no motor até uma temperatura pré-determinada. O aquecimento do combustível tem como objetivo melhorar a atomização do spray do combustível injetado, reduzindo seu tamanho de gotas, o que significa melhor preparação da mistura ar-combustível, levando a uma mistura mais homogénea, o que acarretará na diminuição da quantidade de combustível injetada e diminuindo, assim, a quantidade de gases e par- ticulados emitidos.

[0022] O funcionamento do sistema de aquecimento se dá desde a partida do motor. O gerenciamento do sistema tem como objetivo man ter a temperatura do combustível injetado sempre na temperatura alvo. Para isso o sistema determina a quantidade de energia que deve ser fornecida ao combustível, baseado na temperatura de entrada do com bustível na galeria, na vazão de combustível e no tipo de combustível. [0023] Quando o sistema de gerenciamento de temperatura do combustível consegue, com exatidão, entregar o combustível com a maior temperatura, de fato, o valor de temperatura medido ou calculado do combustível que sai da zona de aquecimento (região equivalente a uma câmara de aquecimento) é aquele para o qual a quantidade de energia foi disponibilizada e fornecida, evitando desperdício de energia. Além disso, a atomização do combustível se torna maior, melhorando a queima durante a combustão.

[0024] Dessa forma, como a forma construtiva dos injetores de com bustível atuais possui uma cavidade interna capaz de armazenar um volume de combustível (chamado “volume morto”), a partir do momento em que o motor é desligado. Quando é dada a partida do motor, esse volume é injetado na câmara de combustão.

[0025] No entanto, quando o motor é acionado, até que o combus tível frio desse volume morto fosse meramente empurrado para fora do injetor, levaria um tempo em demasia, pois o combustível aquecido que sai da zona máxima de calor do aquecedor se desloca a uma determi nada velocidade considerada baixa, fazendo com que a quantidade de movimento deslocada seja considerada baixa também. Como conse quência, o número de poluentes é considerado elevado no tempo entre a partida do motor e o atingimento da temperatura de aquecimento. [0026] Nesse sentido, para se aumentar a velocidade de transporte do combustível entre o aquecedor e o volume morto, para que o com bustível aquecido chegue ao volume morto em menor tempo, fazendo com que o combustível aquecido que sai da zona máxima de calor se desloque a partir do aquecedor a uma determinada velocidade e em purre rapidamente o combustível frio do volume morto para ser injetado, deslocando o combustível frio ali armazenado para fora do injetor, de modo a expulsá-lo, a presente invenção revela um dispositivo aquece dor de combustível dotado de pelo menos um elemento aquecedor 41 de modo que compreende pelo menos um elemento estrutural 42 do tado de

• pelo menos um corpo principal 421 dotado de uma pa rede externa 422 que compreende uma primeira distância D1 entre um centro geométrico do dispositivo aquecedor C;

• pelo menos um elemento posicionador 423 dotado de uma parede externa de posicionador 424, que compreende uma se gunda distância D2 entre um centro geométrico do dispositivo aquece dor maior do que a primeira distância D1.

[0027] Nesse sentido, o efeito técnico inventivo e inovador do con junto, objeto da presente invenção, é alcançado na sua forma constru tiva, pois permite que seja montado em quaisquer dispositivos: desde tampas que delimitam e formam uma “câmara de aquecimento”, como a montagem em adaptadores ou similares que viabilizem uso de quais quer dispositivos injetores de combustível 2 (popularmente conhecido como “injetores”) comuns e já consagrados no mercado atual, ou ainda a montagem direta em injetores que tenham espaço físico para receber o dispositivo aquecedor objeto da presente invenção, desde que a mon tagem entre o dispositivo aquecedor de combustível 4 e tais elementos (tampas, adaptadores e injetores) favoreça o aumento da velocidade pela redução da área de passagem do combustível e consequente au mento na velocidade de escoamento do combustível pela associação entre a parede externa 422 do corpo principal 421 e a parede interna desses elementos. Por essa montagem, o combustível é obrigado a fluir única e majoritariamente pelo espaço entre a parede interna das tam pas, adaptadores ou injetores, aumentando a sua velocidade. Além disso, o fato do elemento aquecedor 41 estar montado de forma que fique posicionado na região de passagem adjacente às referidas pare des externas garante que todo o combustível que escoa por ali seja aquecido por igual. Com isso, essa construtividade permite que o com bustível aquecido que flui pelo aquecedor seja entregue ao interior do injetor na temperatura correta e o mais rápido possível.

[0028] Uma outra característica que é de extrema relevância é que, como o corpo principal 421 está associado à parede interna de elemen tos como tampas, adaptadores e injetores pelo elemento posicionador 423 (tal associação pode ser por simples contato mecânico, montagem por interferência ou qualquer outra forma que propicie o contato entre as peças) evita que o dispositivo aquecedor vibre e seja afetado pela vibração do motor ou da movimentação do veículo.

[0029] Em uma primeira concretização preferencial, porém não obri gatória, a presente invenção descreve um dispositivo aquecedor de combustível de modo que o elemento posicionador 423 compreende uma primeira porção de elemento posicionador associada à parede ex terna 422 e uma segunda porção de elemento posicionador associada à parede externa 422, de modo que a primeira porção de posicionador e a segunda porção de posicionador estão dissociadas entre si. [0030] Em uma concretização preferencial, o dispositivo para aque cimento de combustível compreende um elemento aquecedor 41 asso ciado ao corpo principal 421 do elemento estrutural 42.

[0031] Preferencialmente, elemento aquecedor 41 compreende pelo menos elemento dotado de resistência elétrica, sendo mais prefe rencialmente, um filamento elétrico. No entanto, admite-se perfeita mente o uso de elemento aquecedor do tipo resistência elétrica espiral ou qualquer outro tipo ou formato de elemento aquecedor que se projete no interior do reservatório anterior e produza o efeito de aquecer o com bustível ali armazenado.

[0032] Nesse sentido, o efeito técnico inventivo e inovador do dis positivo, objeto da presente invenção, é alcançado na integração e as sociação entre o dispositivo aquecedor de combustível 4 e a parede in terna de elementos adaptadores 3 tais como tampas, adaptadores, du- tos, tubos, mangueiras e afins, e injetores e adaptadores 3 o dispositivo injetor de combustível 2. A montagem entre o dispositivo aquecedor de combustível 4 e o elemento adaptador 3 (por exemplo) favorece o au mento da velocidade, pois provoca a redução da área de passagem do combustível e consequente aumento na velocidade de passagem. Com essa forma construtiva de dispositivo aquecedor, o combustível é obri gado a fluir única e majoritariamente pelo espaço entre a parede interna das tampas, adaptadores ou injetores, aumentando a sua velocidade. Além disso, o fato do elemento aquecedor 41 estar montado de forma que fique posicionado na região de passagem adjacente às referidas paredes externas garante que todo o combustível que escoa por ali seja aquecido por igual. Com isso, essa construtividade permite que o com bustível aquecido que flui pelo aquecedor seja entregue ao interior do injetor na temperatura correta e o mais rápido possível.

[0033] Como o corpo principal 421 está associado à parede interna 34 do elemento adaptador 3 pela sua parede externa 422, o combustível é obrigado a fluir única e majoritariamente pelo interior do sulco 423, que pode ser tanto em formato helicoidal (preferencial), como retilíneo (concretização alternativa), também sendo admitidas quaisquer outras formas de sulcos ou espaços que permitam ao combustível escoar por ali. Além disso, o fato do elemento aquecedor 41 estar montado de forma que fique posicionado na região de passagem e em uma posição no interior ao sulco 423 garante que todo o combustível que escoa por ali seja aquecido por igual. Com isso, essa construtividade permite que o combustível aquecido que flui pelo aquecedor seja entregue ao interior do injetor na temperatura correta e o mais rápido possível, permitindo o uso de quaisquer dispositivos injetores de combustível 2 (popularmente conhecido como “injetores”) comuns e já consagrados no mercado atual.

[0034] Uma outra característica que é de extrema relevância é que, como o corpo principal 421 está associado à parede interna 34 do ele mento adaptador 3 pela sua parede externa 422 (tal associação pode ser por simples contato mecânico, montagem por interferência ou qual quer outra forma que propicie o contato entre as peças) evita que o dis positivo aquecedor vibre e seja afetado pela vibração do motor ou da movimentação do veículo.

[0035] Dessa forma, cumpre-se notar que, conforme descritivo acima, a presente invenção atinge o objetivo de prover um dispositivo aquecedor de combustível para fornecer combustível aquecido para in jetores em motores de combustão interna que garante que o combustí vel aquecido que flui pela saída da câmara de aquecimento alcance o volume morto do injetor em um tempo reduzido, levando a uma acurácia na temperatura de pré-aquecimento do combustível e, consequente mente, uma grande precisão na redução de gases poluentes.