PT851978E

PT851978E - Dispositivo de comando para uma maquina de combustao interna movida a gasoleo e para uma instalacao de aquecimento a oleo

Info

Publication number: PT851978E
Application number: PT96932558T
Authority: PT
Inventors: Johannes Gehling
Original assignee: Adelheid Hedwig Gehling Geb Ot
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 2000-10-31
Also published as: AU7566496A; DE59605063D1; DE29514973U1; CA2232556A1; DK0851978T3; WO1997011268A1; ES2147934T3; ATE192216T1; EP0851978B1; TR199800500T2; GR3033970T3; US6186125B1; EP0851978A1

Description

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DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO DE COMANDO PARA UMA MÁQUINA DE COMBUSTÃO INTERNA MOVIDA A GASÓLEO E PARA UMA INSTALAÇÃO DE AQUECIMENTO A ÓLEO" [0001] A invenção refere-se a um dispositivo de comando para uma máquina de combustão interna movida a gasóleo ou para uma instalação de aquecimento a óleo, de acordo com o conceito genérico da reivindicação 1.

[0002] Por exemplo pela patente DE-A-3 138 415 ficou a ser conhecido um dispositivo de comando deste tipo, no qual já se pre-vêem uma unidade misturadora, uma conduta de admissão de gasóleo e uma conduta de admissão de ar. Além disso o dispositivo de comando já conhecido dispõe de um dispositivo de aquecimento para a conduta de admissão de ar.

[0003] Durante o serviço de uma máquina de combustão interna deste tipo, movida a gasóleo, ou de uma instalação de aquecimento a óleo muito frequentemente a energia contida no gasóleo não é aproveitada da melhor maneira para a geração de energia mecânica ou térmica. Isto faz com que por um lado o consumo de combustível seja demasiado elevado, para além de por outro lado e devido à queima incompleta do gasóleo haver um aumento das emissões de substâncias poluentes.

[0004] A invenção tem o objectivo de por à disposição um dispositivo de comando para uma máquina de combustão interna movida a gasóleo ou para uma instalação de aquecimento a óleo, por meio do qual, através da optimização do processo de combustão, é possível reduzir por um lado o consumo de combustível e por outro lado as emissões de substâncias poluentes. 1

[0005] De acordo com a invenção, este objectivo atinge-se pela adopção de um dispositivo de comando para uma máquina de combustão interna movida a gasóleo, que a par das caracteristicas de inicio referidas apresenta ainda as caracteristicas enunciadas na parte de definição da reivindicação 1.

[0006] Por acção do cilindro deflector de ar disposto perpendicularmente ao sentido do fluxo no interior da conduta de admissão de gasóleo, cilindro ao longo de cuja superfície lateral exterior o ar é admitido no caudal de gasóleo que flui através da unidade misturadora e em cooperação com o pistão regulador que se encontra fixado, de modo a poder mover-se no sentido axial, na extremidade frontal do cilindro deflector de ar virado para o lado contrário ao do caudal de gasóleo ou então por acção da possibilidade de um ajuste axial do pistão regulador é possível controlar a quantidade de ar existente no espaço anular que envolve o cilindro deflector de ar e deste modo regular a quantidade de ar que é admitida na corrente de gasóleo.

[0007] Da utilização de dispositivos de comando do género referido resulta, dependendo do grupo Diesel em questão, uma poupança de combustível de pelo menos 10 %, situando-se essa poupança na grande maioria dos casos nitidamente acima dos 10 %. 0 dispositivo de comando de acordo com a invenção pode ser aplicado de maneira simples e universal para reconverter posteriormente instalações estacionárias e móveis, nomeadamente as que se destinam a camiões, autocarros, automóveis ligeiros, máquinas agrícolas e de construção, grupos de accionamento e de abastecimento, navios, barcos a motor, etc.

[0008] De preferência o dispositivo de comando de acordo com a invenção está adicionalmente provido de uma unidade de comando que se encontra disposta na conduta de admissão de ar, a jusante do dispositivo de aquecimento e por meio da qual a passagem de ar 2

/7 através da conduta de admissão de ar pode ser regulada na dependência da velocidade de rotação da máquina de combustão interna.

[0009] De maneira especialmente vantajosa esta unidade de comando está dotada de um sistema electrónico de comando no qual as diferenças de tensão que se verificam num dínamo eléctrico da máquina, que são a consequência de variações da velocidade de rotação de máquinas de combustão internas, são convertidas por meio de componentes electrónicos em sinais que actuam sobre uma unidade de accionamento de um controlador ou de uma válvula, permitindo assim uma regulação do débito. Esta regulação da adição de ar na dependência da velocidade de rotação da máquina de combustão interna faz com que a queima da mistura de gasóleo e ar seja substancialmente melhorada. Os componentes electrónicos do sistema electrónico de comando podem ser reunidos num módulo electrónico especialmente construído para o efeito.

[0010] 0 caudal máximo de ar que passa pela conduta de admissão de ar pode ser ajustado de uma maneira especialmente simples, se a unidade limitadora tiver a configuração de uma agulha de ajuste. A interacção entre esta agulha de ajuste, por meio da qual é possível limitar a secção de passagem de ar da conduta de admissão de ar e o vácuo criado na unidade misturadora pelo caudal de gasóleo que flui através dessa unidade misturadora, condiciona assim a massa máxima da quantidade de ar que pode ser aduzida à unidade misturadora através da conduta de abastecimento de ar.

[0011] Nas aplicações relacionadas com máquinas de combustão interna movidas a gasóleo verificou-se que de maneira vantajosa a localização do dispositivo de comando de acordo com a invenção deverá ser escolhida de modo a ficar a montante da bomba de in-jecção da máquina de combustão interna movida a gasóleo.

[0012] Se o dispositivo de comando de acordo com a invenção for utilizado em conjunto com um sistema de aquecimento a óleo, aque- 3

le dispositivo deverá ser montado a montante de um filtro de óleo daquele sistema de aquecimento a óleo.

[0013] 0 ar poderá ser introduzido de maneira especialmente simples na unidade misturadora, passando pela conduta de admissão de ar, se aquele ar for aspirado por acção da pressão de aspiração do gasóleo que flui através da unidade misturadora. Uma vez que a pressão de aspiração aumenta à medida que o débito de gasóleo cresce, obtém-se além disso uma adaptação quantitativa do ar aspirado na unidade aspiradora, passando pela conduta de admissão de ar, em relação à quantidade de gasóleo que flui através dessa unidade misturadora.

[0014] Para proteger o dispositivo de aquecimento, a unidade de comando e a unidade limitadora contra sobrecargas será conveniente prever um filtro de ar na conduta de admissão de ar.

[0015] De maneira vantajosa o dispositivo de aquecimento terá a configuração de um elemento de aquecimento eléctrico.

[0016] Verificou-se que um material especialmente apropriado para o fabrico do corpo do dispositivo de comando de acordo com a invenção é uma matéria sintética de alta qualidade, reforçada a fibra de vidro, podendo utilizar-se de preferência para esse efeito o material Technyl A 20 V 25.

[0017] Consegue-se um fabrico simples do dispositivo de comando de acordo com a invenção sempre que os componentes electrónicos e o dispositivo de aquecimento forem embebidos na massa que constitui o corpo do dispositivo.

[0018] Se no dispositivo de comando de acordo com a invenção for montada na conduta de admissão de ar, a montante ou na zona do dispositivo de aquecimento, uma válvula anti-retorno que fecha sempre que já não se aspira ar através da conduta de admissão de 4

~7 ar, pode evitar-se de maneira fiável que ao fazer parar o motor saia gasóleo da unidade de comando de acordo com a invenção através da conduta de admissão de ar.

[0019] Em determinados casos de aplicação, como por exemplo nos motores a gasolina, nos quais existem bombas de combustível na conduta de admissão de combustível a montante da unidade misturadora, será conveniente que essa conduta de admissão de combustível apresente uma saída oblíqua localizada não antes da secção terminal radial do cilindro deflector de ar, visto no sentido do fluxo do combustível, saída através da qual pode ser aspirado para dentro da corrente de combustível o ar que flui ao longo da superfície lateral exterior do cilindro deflector de ar. Uma vez que o espaço anular que envolve o cilindro deflector de ar não tem de resto qualquer comunicação com a conduta de admissão de combustível, consegue-se impedir de maneira fiável que o combustível que entra na unidade misturadora possa subir no sentido vertical ao longo da superfície lateral exterior do cilindro deflector de ar, por acção da pressão de funcionamento das bombas de combustível.

[0020] A invenção é a seguir descrita mais em pormenor mediante alguns exemplos de realização, em conjugação com os desenhos.

[0021] As figuras do desenho mostram:

Fig. 1 um esquema de princípio de uma forma de realização do dispositivo de comando de acordo com a invenção apropriada para uma máquina de combustão interna movida a gasóleo,

Fig. 2 um esquema de princípio de uma forma de realização do dispositivo de comando de acordo com a invenção apropriada para instalações de aquecimento a óleo e 5

Fig. 3 um esquema de princípio de mais outra forma de realização do dispositivo de comando de acordo com a invenção, mostrando em pormenor a parte da unidade misturadora.

[0022] Um dispositivo de comando de acordo com a invenção, representado em principio na fig. 1, comporta um corpo 1 no qual desembocam uma conduta de admissão de gasóleo 2 e uma conduta de admissão de ar 3 e do qual sai uma conduta de mistura de combustível e ar 4. Este corpo encontra-se disposto a montante de uma bomba de injecção de uma máquina de combustão interna movida a gasóleo.

[0023] No interior do corpo 1 encontra-se situado um dispositivo de mistura 5, que é alimentado com gasóleo através da conduta de admissão de gasóleo 2 e com ar através da conduta de admissão de ar 3, dispositivo no qual o gasóleo e o ar podem ser misturados para formar a mistura combustível. A unidade misturadora tem uma configuração tal que por acção da pressão de aspiração reinante num ponto de confluência não representado na figura, que estabelece a ligação da unidade misturadora 5 com a conduta de admissão de ar 3, pressão essa que é criada pela corrente de gasóleo que atravessa a unidade misturadora 5, se aspira ar para dentro da unidade misturadora 5, através da conduta de admissão de ar 3.

[0024] Na conduta de admissão de gasóleo 2 encontra-se disposta uma válvula de ajuste 6, por meio da qual é possível ajustar o caudal de gasóleo que passa através da conduta de admissão de gasóleo 2 e consequentemente também através da unidade misturadora 5. Este ajuste permite também regular a depressão que aspira o ar para o interior da unidade misturadora 5, passando através da conduta de admissão de ar 3.

[0025] Na conduta de admissão de ar 3 encontra-se disposto do lado da entrada um dispositivo de aquecimento 7, que de preferência tem a configuração de um elemento de aquecimento eléctrico e 6

por meio do qual o ar que entra na conduta de admissão de ar 3 é por um lado desumidificado e por outro levado a uma temperatura aproximadamente uniforme.

[0026] A jusante do dispositivo de aquecimento 7 encontra-se disposta na conduta de admissão de ar uma unidade de comando 8 com um sistema electrónico de comando 9 e uma válvula de regulação ou uma válvula de posicionamento.

[0027] No sistema electrónico de comando 9 convertem-se variações de tensão resultantes ao nível de um dínamo eléctrico da máquina e que são consequência de variações da velocidade de rotação da máquina de combustão interna, em sinais com os quais é possível comandar um dispositivo de posicionamento 11 que actua sobre a válvula ou sobre o posicionador 10 para variação da secção de passagem do fluxo de ar da conduta de admissão de ar 3. A subida da velocidade de rotação da máquina de combustão interna provoca portanto um aumento aproximadamente proporcional da secção de passagem do fluxo na conduta de admissão de ar 3 e deste modo um aumento da admissão de ar na unidade misturadora 5.

[0028] A jusante do dispositivo de comando 8 e a montante da unidade misturadora 5 encontra-se disposta na conduta de admissão de ar 3 uma unidade limitadora 12, com a qual é possível ajustar um caudal máximo de ar que é possível aspirar através da conduta de admissão de ar 3 para o interior da unidade misturadora 5 a uma determinada pressão de aspiração ou de vácuo predefinida pelo débito de gasóleo que passa através da unidade misturadora 5.

[0029] O corpo 1 é constituído, como já se referiu, por uma matéria sintética de alta qualidade, reforçada a fibra de vidro, que poderá por exemplo ser o Technyl A 20 V 25. Este material distingue-se pela sua elevada rigidez, pela sua grande resistência aos efeitos térmicos e pelas suas boas propriedades ignífu-gas. O corpo, bem como os componentes nele alojados são deste 7

modo quase totalmente isentos de manutenção, bem como à prova de impacto, à prova de quebra, tendo propriedades antichoque e de resistência à alta temperatura. Para a alimentação do sistema electrónico de comando podem utilizar-se tensões continuas de 12 V/24 V/42 V ou uma tensão alternada de 230 V.

[0030] Oscilações de tensão na rede de abastecimento eléctrico, de preferência no dínamo de uma viatura automóvel, que são consequência de variações da velocidade de rotação de máquinas de combustão interna, são detectadas pelo sistema electrónico de comando e regulam directamente, através do dispositivo de posicionamento 11 da unidade de comando 8, a admissão de ar na unidade misturadora 5. Consegue-se deste modo assegurar que o grupo movido a gasóleo seja abastecido sempre de uma mistura de combustível e ar optimizada dentro de uma larga gama de condições de trabalho .

[0031] Um dispositivo de comando representado na fig. 2 e destinado a uma instalação de aquecimento a óleo distingue-se do dispositivo de comando anteriormente descrito em conjugação com a fig. 1 unicamente pelo facto de por um lado a conduta da mistura de combustível 4 não estar ligada a uma máquina de combustão interna movida a gasóleo mas sim à câmara de combustão de uma caldeira de aquecimento a óleo, de modo que o dispositivo de comando se encontra neste caso disposto a montante de um filtro de óleo da instalação de aquecimento e por outro lado pelo facto de o dispositivo de comando previsto para a instalação de aquecimento a óleo não conter nenhuma unidade de comando 8 na qual se toma em consideração as oscilações de tensão que são a consequência das variações da velocidade de rotação de máquinas de combustão interna. Tratando-se de uma instalação de aquecimento a óleo, não é evidentemente necessário tomar em consideração aquelas oscilações, uma vez que após o ajuste da instalação de aquecimento a óleo por meio da válvula de ajuste 6 se encontrar definida a quantidade de gasóleo que flui através da instalação misturadora 8

Ctaír^ 5. Por meio da unidade limitadora 12, que pode ter a configuração de uma agulha de regulação ou de um dispositivo similar, consegue-se assegurar que não seja excedida a quantidade de ar máxima preestabelecida que pode ser admitida na unidade misturadora 5.

[0032] Pressupondo que a unidade misturadora 5 do dispositivo de comando de acordo com a invenção tenha uma configuração do tipo indicado na fig. 3, pode prescindir-se da unidade de comando 8, que é bastante complexa.

[0033] Na forma de realização representada na fig. 3 a unidade misturadora 5, que se encontra disposta na conduta de admissão de ar 3 a jusante da unidade limitadora 12, comporta um cilindro de-flector de ar 13, ao longo de cuja superfície lateral exterior se encontra configurado um espaço anular 15 através do qual o ar é aspirado para dentro do caudal de gasóleo ou de combustível que atravessa a unidade misturadora 5 e que é admitido nessa unidade misturadora 5 através da conduta de admissão de combustível 2.

[0034] Na transição entre a conduta de admissão de ar 3 e o espaço anular 15 formado pelo cilindro deflector de ar 13 encontra-se fixado do lado frontal do cilindro deflector de ar 13, virado para o lado contrário ao da corrente de combustível, um pistão de regulação 14 de modo a poder mover-se no sentido axial. Por meio deste pistão de regulação 14 é possível controlar a quantidade de ar que entra no espaço anular 15 a partir da conduta de admissão de ar 3.

[0035] Se, como se encontra representado na fig. 3, a conduta de admissão de combustível não desemboca antes da secção terminal posterior do cilindro deflector de ar 13, visto no sentido de fluxo do combustível, da maneira representada na fig. 3, através da saída oblíqua 16, consegue-se impedir de maneira fiável que o combustível suba no interior do espaço anular 15 que envolve o 9 cilindro deflector de ar 13, entrando deste modo para dentro da conduta de admissão de ar 3.

[0036] Nesta forma de realização, na qual a conduta de admissão de ar comporta a saída oblíqua 16 na secção terminal posterior do cilindro deflector de ar 13, visto no sentido de fluxo do combustível, o dispositivo de comando de acordo com a invenção pode também ser utilizado em motores movidos a gasolina, nos quais as bombas de combustível se encontram dispostas a montante da unidade misturadora 5.

Lisboa, 25 de Julho de 2000

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Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo de comando para uma máquina de combustão interna movida a gasóleo ou para uma instalação de aquecimento a óleo, comportando uma unidade misturadora (5) , na qual o gasóleo e o ar podem ser misturados para formar uma mistura carburante, uma conduta de gasóleo (2), através de qual se pode introduzir gasóleo na unidade misturadora (5), uma conduta de admissão de ar (3), através da qual se pode introduzir ar na unidade misturadora (5), uma conduta de mistura carburante (4), através da qual a mistura carburante pode ser introduzida na máquina de combustão interna ou na instalação de aquecimento a óleo, uma válvula de ajuste (5), por meio da qual é possível ajustar o débito de gasóleo que passa através da conduta de admissão de gasóleo, e um dispositivo de aquecimento (7), por meio do qual é possível desumidificar o ar que passa através da conduta de admissão de ar e aquecê-lo a uma temperatura aproximadamente uniforme, caracterizado pela existência de uma unidade limitadora (12), disposta na conduta de admissão de ar (3), a jusante do dispositivo de aquecimento, por meio da qual é possível predefi-nir um débito de ar máximo a introduzir na unidade de mistura (5), passando pela conduta de admissão de ar (3), para o que a unidade misturadora (5) comporta um cilindro deflector de ar (13) disposto de maneira a ficar aproximadamente perpendicular em relação ao sentido de fluxo na conduta de admissão de gasóleo (2), cilindro ao longo da superfície lateral exterior do qual o ar entra no fluxo de gasóleo que flui através da unidade misturadora (5) e em cuja extremidade frontal virada para o lado contrário ao da corrente de gasóleo se encontra fixado um pistão de regulação (14) móvel no sentido axial, com o auxílio do qual é possível regular o ar que entra num espaço anular (15) que envolve o cilindro deflector de ar (13) . 1
2. Dispositivo de comando para uma máquina de combustão interna movida a gasóleo, com uma unidade de comando (8) disposta na conduta de admissão de ar (3) a jusante do dispositivo de aquecimento (7), por meio do qual o débito de ar que passa através da conduta de admissão de ar (3) pode ser controlado na dependência da velocidade de rotação da máquina de combustão interna.
3. Dispositivo de comando de acordo com a reivindicação 2, no qual a unidade de comando (8) comporta um sistema electrónico de comando (9) em que as diferenças de tensão que ocorrem num dínamo eléctrico da máquina, que são a consequência de variações da velocidade de rotação de máquinas de combustão interna, são convertidas por intermédio de componentes electróni-cos em sinais que actuam sobre um regulador ou sobre uma válvula (10) para a regulação do débito.
4. Dispositivo de comando de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, no qual a unidade limitadora (12) tem a configu ração de uma agulha de ajuste.
5. Dispositivo de comando de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, o qual se encontra disposto a montante da bomba de injecção da máquina de combustão interna.
6. Dispositivo de comando de acordo com as reivindicações 1 ou 4, o qual se encontra disposto a montante de um filtro de óleo da instalação de aquecimento a óleo.
7. Dispositivo de comando de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, no qual o ar é aspirado para dentro da unidade misturadora (5) por acção da pressão de aspiração do gasóleo que flui através daquela unidade misturadora (5). 2
8. Dispositivo de comando de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, no qual se encontra disposto um filtro de ar na conduta de admissão de ar (3).
9. Dispositivo de comando de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, no qual o dispositivo de aquecimento (7) tem a configuração de um elemento de aquecimento eléctrico.
10. Dispositivo de comando de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, cujo corpo (1) é feito de uma matéria sintética de alta qualidade, reforçada a fibra de vidro, que será de preferência o Technyl A 20 V 25.
11. Dispositivo de comando de acordo com a reivindicação 10, no qual os componentes electrónicos e o dispositivo de aquecimento (7) se encontram embebidos no corpo (1).
12. Dispositivo de comando de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 11, no qual se encontra disposta na conduta de admissão de ar (3), a montante ou na área do dispositivo de aquecimento (7), uma válvula anti-retorno.
13. Dispositivo de comando de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 12, no qual a conduta de admissão de combustível (2) apresenta uma saída oblíqua (16) não antes da secção terminal radial do cilindro deflector de ar (13), visto no sentido do fluxo do combustível, saída através da qual o ar pode ser aspirado para dentro da corrente de combustível.

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