BR0301746B1 - válvula borboleta para um motor de combustão interna com dissipação de cargas eletrostáticas e um acionador respectivo. - Google Patents

válvula borboleta para um motor de combustão interna com dissipação de cargas eletrostáticas e um acionador respectivo. Download PDF

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Description

Válvula borboleta para um motor de combustão interna com dissipação de cargas
eletrostáticas e um acionador respectivo.
Refere-se o presente invento a uma válvula borboleta paraum motor de combustão interna.
Os motores de combustão interna alimentados por gasolinasão normalmente montados com uma válvula borboleta que regula o fluxo de ar fornecidoaos cilindros. Tipicamente, a válvula borboleta tem um corpo de válvula que aloja umassento de válvula em que se encaixa um corpo de borboleta que é encaixado em umeixo a fim de rotacionar entre uma posição aberta e uma posição fechada sob a ação deum acionador elétrico acoplado a este eixo por meio de uma cascata de engrenagens.
Durante a operação normal, um motor de combustão internapode ser carregado com eletricidade estática que é gerada essencialmente na válvulaborboleta e no coletor de admissão como resultado da passagem de um fluxo de ar secoe na admissão de gasolina como resultado do fluxo de gasolina. Foi observado que acarga elétrica estática tende a estar concentrada na superfície da válvula borboleta atéque a voltagem gerada atinja valores (tipicamente de 30.000 a 60.000 V) tais queexcedam a resistência dielétrica que a separa de um corpo condutor conectado ao terradisposto na vizinhança e, assim, cause um arco elétrico (fagulha) que torna os doiscorpos novamente equipotenciais. Este arco elétrico pode ser particularmente prejudicialpois pode danificar os circuitos eletrônicos do motor, pode causar falhas instantâneas noscircuitos do motor (tipicamente afetando as leituras dos sensores e/ou a transferência dedados), e pode ser muito perigoso na presença de vapores de gasolina.
A fim de remediar as desvantagens descritas acima, apatente US 5 803 430 - A1 propõe inserir um par de resistores conectados entre osterminais elétricos do acionador elétrico e uma parede do duto de admissão no local docorpo da válvula. Entretanto, a solução proposta pela patente US 5 803 430 - A1 érelativamente cara por causa da necessidade de inserir e conectar dois componenteselétricos normalmente não incluídos no motor; testes experimentais mostraram,entretanto, que esta solução nem sempre é capaz de descarregar eficientemente aeletricidade estática acumulada na válvula borboleta; esta solução também tem umapotência elétrica que pode ser dissipada que é relativamente modesta (uma característicaque pode propor problemas do ponto de vista de cumprimento das especificações deconstrução normalmente impostas pelos fabricantes de motores para automóveis).
O objetivo do presente invento é o de prover uma válvulaborboleta para um motor de combustão interna que seja isenta das desvantagensdescritas acima e seja, em particular, de realização simples e econômica.
O presente invento se refere a uma válvula borboleta paraum motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1.O presente invento será descrito abaixo com referência aosdesenhos anexos, que mostram uma forma de realização não Iimitativa deste, e em que:
- a Fig. 1 é uma vista diagramática frontal, com partes removidas por clareza, de umaválvula borboleta para um motor de combustão interna de acordo com o presenteinvento;
- a Fig. 2 é uma vista diâgramática em perspectiva de um acionador elétrico da válvulaborboleta da Fig. 1.
Na Fig. 1, é mostrada uma válvula borboleta (1) para ummotor de combustão interna; a válvula borboleta (1) compreende um corpo de válvula (2)que aloja um acionador elétrico (3), um assento de válvula (4) e um corpo de borboleta(5) que se encaixa no assento de válvula (4) e se move entre uma posição aberta e umaposição fechada sob a ação do acionador elétrico (3). O corpo de borboleta (5) éenchavetado num eixo (6) a fim de rotacionar entre a posição aberta e a posição fechadasob a ação do acionador elétrico (3) acoplado ao eixo (6) por meio de uma cascata deengrenagens (7).
Como mostrado nas Figs. 1 e 2, o acionador elétrico (3)compreende um corpo cilíndrico (8) que é limitado na sua base por uma placa de metal(9) provida de um par de furos (10) através dos quais dois condutores elétricos (11)passam e fornecem eletricidade ao acionador elétrico (3). Um respectivo embuchamento(12), disposto eletricamente em contato tanto com a placa (9) e com o respectivocondutor elétrico (11) e feito de um material parcialmente condutor tendo uma resistênciaespecífica de entre 103 e 106 Ohm cm, é interposto entre cada condutor elétrico (11) e orespectivo furo (10) da placa (9).
Uma porção inferior (13) de cada embuchamento (12)encaixa em particular no respectivo furo (10) e uma superfície inferior (14) de cadaembuchamento (12) é disposta em contato com uma correspondente porção da placa (9);além disso, os condutores elétricos (11) são descobertos pelo menos no local dosrespectivos embuchamentos (12).
De acordo com uma forma preferencial de realização, cadaembuchamento (12) é feito de um material polimérico condutor obtido pelo carregamentodo material polimérico com material condutor, e em particular pelo carregamento depoli(sulfeto de fenileno) com uma percentagem de aproximadamente 10% de fibra decarbono, ou com uma percentagem de aproximadamente 20% de grafite, ou com pó deaço. Tipicamente, os embuchamentos (12) são produzidos por moldagem por injeção domaterial polimérico condutor diretamente sobre a placa 9, conectando-se esta placa (9)com um molde apropriado.
A função principal da placa (9) é a de permitir que oacionador elétrico (3) seja preso ao corpo da válvula (2); para esta finalidade, a placa (9)tem três projeções radiais perfuradas (15), através das quais são inseridos os respectivosparafusos (16) para apertá-la ao corpo da válvula (2). Uma vez que a placa (9) estejapresa ao corpo da válvula (2) por meio dos parafusos (16), esta placa está eletricamenteconectada ao corpo da válvula (2). De acordo com uma forma alternativa de realizaçãodo presente invento (não mostrada), uma mola que exerce uma predeterminada forçaaxial sobre o acionador elétrico (3) para manter este acionador elétrico (3) na respectivaposição de operação é interposta entre a placa (9) e o acionador elétrico (3);preferencialmente, a mola é mecanicamente conectada à placa (9) por meio de umacoplamento de material polimérico moldado simultaneamente com a moldagem porinjeção dos embuchamentos (12). A função da mola é a de manter o acionador elétrico(3) em posição por meio de uma força predeterminada, tornando possível ao mesmotempo compensar as tolerâncias axiais de construção.
Em uso, as cargas eletrostáticas que estão concentradas nocorpo de válvula (2) da válvula borboleta (1) não podem atingir uma quantidade tal quehaja uma diferença de potencial que possa disparar um arco elétrico, uma vez que amaioria das cargas eletrostáticas atinge a placa (9) (conectada eletricamente ao corpo daválvula 2) e são canceladas fluindo para os condutores (11) através dos embuchamentos (12).

Claims (31)

1. "VÁLVULA BORBOLETA PARA UM MOTOR DECOMBUSTÃO INTERNA", a válvula borboleta (1) compreendendo um corpo de válvula(2) que aloja um acionador elétrico (3), um assento de válvula (4) e um corpo deborboleta (5) que se encaixa com o assento de válvula (4) e se move entre uma posiçãoaberta e uma posição fechada sob a ação do acionador elétrico (3), o acionador elétrico(3) compreendendo um corpo cilíndrico (8) que é limitado na sua base por uma placa (9)provida de um par de furos (10) através dos quais dois condutores elétricos (11) passame fornecem eletricidade para o acionador elétrico (3), um respectivo embuchamento (12)sendo interposto entre pelo menos um condutor elétrico (11) e o respectivo furo (10) naplaca (9), a válvula borboleta (1) sendo caracterizada pelo fato da placa (9) do corpocilíndrico (8) ser feita de um material eletricamente condutor e de estar eletricamenteconectada ao corpo de válvula (2), o embuchamento (12) estando disposto eletricamenteem contato com a placa (9) e com o respectivo condutor elétrico (11) e sendo feito de ummaterial parcialmente condutor.
2. "VÁLVULA", de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de o material parcialmente condutor a partir do qual oembuchamento (12) é feito ter uma resistência específica de entre 103 e 106 Ohm cm.
3. "VÁLVULA", de acordo com as reivindicações 1 ou 2,caracterizada pelo fato de que um correspondente embuchamento (12) é interpostoentre cada condutor elétrico (11) e o respectivo furo (10).
4. "VÁLVULA", de acordo com as reivindicações de 1 a 3,caracterizada pelo fato de que uma porção inferior (13) do embuchamento (12) encaixa-se com o respectivo furo (10).
5. "VÁLVULA", de acordo com as reivindicações de 1 a 4,caracterizada pelo fato da superfície inferior (14) do embuchamento (12) ser disposta emcontato com uma porção correspondente da placa (9).
6. "VÁLVULA", de acordo com as reivindicações de 1 a 5,caracterizada pelo fato dos condutores elétricos (11) serem descobertos no local dosrespectivos embuchamentos (12).
7. "VÁLVULA", de acordo com as reivindicações de 1 a 6,caracterizada pelo fato da placa (9) ser adaptada para suportar o acionador elétrico (3) eser dotada de meios (15) para conexão com o corpo da válvula (2).
8. "VÁLVULA", de acordo com a reivindicação 7,caracterizada pelo fato que uma mola exercendo uma predeterminada força axial noacionador elétrico (3) a fim de manter este acionador elétrico (3) na respectiva posiçãooperacional é interposta entre a placa e o acionador elétrico.
9. "VÁLVULA", de acordo com a reivindicação 8,caracterizada pelo fato que o embuchamento (12) é produzido por moldagem por injeçãode um material parcialmente condutor diretamente na placa (9), pelo acoplamento destaplaca (9) com um molde aproximado, a mola sendo conectada mecanicamente à placa(9) por meios de acoplamento de material polimérico moldado simultaneamente com amoldagem por injeção do embuchamento (12).
10. "VÁLVULA", de acordo com as reivindicações de 1 a 9,caracterizada pelo fato dos embuchamentos (12) serem produzidos pela moldagem sobinjeção do material parcialmente condutor diretamente na placa (9), pelo acoplamentodesta placa com um molde apropriado.
11. "VÁLVULA", de acordo com as reivindicações de 1 a 10,caracterizada pelo fato que o material parcialmente condutor, a partir do qual são feitosos embuchamentos (12), é um material polimérico condutor.
12. "VÁLVULA", de acordo com a reivindicação 11,caracterizada pelo fato do material polimérico condutor ser obtido pelo carregamento deum material polimérico com material condutor.
13. "VÁLVULA", de acordo com a reivindicação 12,caracterizada pelo fato que o material polimérico é poli(sulfeto de fenileno).
14. "VÁLVULA", de acordo com as reivindicações 12 ou 13,caracterizada pelo fato do material condutor ser fibra de carbono.
15. "VÁLVULA", de acordo com a reivindicação 14,caracterizada pelo fato que a percentagem de fibra de carbono é de entre 5 e 15%.
16. "VÁLVULA", de acordo com a reivindicação 14,caracterizada pelo fato da percentagem de fibra de carbono ser de entre 9 e 11%.
17. "VÁLVULA", de acordo com as reivindicações 12 ou 13,caracterizada pelo fato que o material condutor é grafite.
18. "VÁLVULA", de acordo com a reivindicação 14,caracterizada pelo fato que a percentagem de grafite é de entre 15 e 25%.
19. "VÁLVULA", de acordo com a reivindicação 14,caracterizada pelo fato de que a percentagem de grafite é de entre 19 e 21%.
20. "VÁLVULA", de acordo com as reivindicações 12 ou 13,caracterizada pelo fato do material condutor ser pó de aço.
21. "VÁLVULA", de acordo com as reivindicações de 1 a 20,caracterizada pelo fato que o corpo de borboleta (5) é enchavetado em um eixo (6) a fimde rotacionar entre a posição aberta e a posição fechada, o eixo (6) estando acoplado aoacionador elétrico (3) por meio de uma cascata (7) de engrenagens.
22. "ACIONADOR ELÉTRICO PARA UMA VÁLVULABORBOLETA (1)", para um motor de combustão interna, o acionador elétrico (3)compreendendo um corpo cilíndrico (8) que é limitado na sua base por uma placa demetal (9) provida de um par de furos (10) através dos quais dois condutores elétricos (11)passam e fornecem eletricidade para o acionador elétrico (3), um respectivoembuchamento (12) sendo interposto entre pelo menos um condutor elétrico (11) e orespectivo furo da placa, o acionador elétrico (3) sendo caracterizado pelo fato de que oembuchamento (12) é disposto eletricamente em contato tanto com a placa de metal (9)como com o respectivo condutor elétrico (11), e é feito a partir de um materialparcialmente condutor.
23. "ACIONADOR", de acordo com a reivindicação 22,caracterizado pelo fato de que o material parcialmente condutor a partir do qual oembuchamento (12) é feito, tem uma resistência específica de entre 103 e 106 Ohm cm.
24. "ACIONADOR", de acordo com as reivindicações 22 ou 23, caracterizado pelo fato de que um correspondente embuchamento (12) é interpostoentre cada condutor elétrico (11) e o respectivo furo (10).
25. "ACIONADOR", de acordo com as reivindicações de 22a 24, caracterizado pelo fato de uma mola exercendo uma força axial predeterminadasobre o acionador elétrico (3) a fim de manter este acionador elétrico (3) na respectivaposição de operação, ser interposta entre a placa (9) e o acionador elétrico (3).
26. "ACIONADOR", de acordo com a reivindicação 25,caracterizado pelo fato que cada embuchamento (12) é produzido pela moldagem porinjeção do material parcialmente condutor diretamente sobre a placa (9), peloacoplamento desta placa (9) com um molde apropriado, a mola estando mecanicamenteconectada à placa (9) por meio de um acoplamento de material polimérico moldadosimultaneamente com a moldagem por injeção do embuchamento (12).
27. "ACIONADOR", de acordo com as reivindicações de 22a 26, caracterizado pelo fato do material parcialmente condutor, a partir do qual oembuchamento (12) é feito, ser um material polimérico condutor obtido pelocarregamento de um material polimérico com um material condutor.
28. "ACIONADOR", de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato que o material polimérico é poli(sulfeto de fenileno).
29. "ACIONADOR", de acordo com as reivindicações 27 ou 28, caracterizado pelo fato que o material condutor é fibra de carbono.
30. "ACIONADOR", de acordo com as reivindicações 27 ou 28, caracterizado pelo fato que o material condutor é grafite.
31. "ACIONADOR", de acordo com as reivindicações 27 ou 28, caracterizado pelo fato que o material condutor é pó de aço.
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