BR102012011762A2 - 'motor de combustão interna e método para operar um motor de combustão interna - Google Patents

Abstract

MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA E MÉTODO PARA OPERAR UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA. A invenção refere-se a um motor de combustão interna que compreende pelo menos um cilindro que compreende pelo menos duas portas de exaustão para remover os gases de escape e pelo menos duas portas de entrada para admissão do ar de combustão, em que pelo menos uma das quais é incorporada como uma porta conectável; um trem de válvulas (2) que compreende uma válvula para cada porta e um dispositivo de acionamento de válvula para acionar as válvulas, o qual compreende pelo menos um eixo comando com múltiplos cames e múltiplos seguidores de came (6), cada seguidor de came (6) sendo disposto no fluxo da potência entre um came e uma válvula de modo que, à medida que o eixo comando gira, a válvula desempenha um movimento elevatório oscilatório; e um circuito de óleo (1) e uma bomba (3) para abastecer o trem de válvula (2) com óleo de motor por meio de uma linha de abastecimento (4), em que o seguidor de came (6) de pelo menos uma porta conectável é um seguidor de came conectável hidraulicamente (6a) que é conectado ao circuito de óleo (1), e a bomba (3) é uma bomba variável (3) de tal maneira que a pressão do óleo na linha de abastecimento (4) a jusante da bomba (3) é controlável.

Description

"MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA E MÉTODO PARA OPERAR UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA" Campo da Invenção

A invenção refere-se a um motor de combustão interna contendo - pelo menos um cilindro, o qual compreende pelo menos duas

portas de exaustão para remover os gases de exaustão e pelo menos duas portas de entrada para admissão do ar de combustão, pelo menos uma das quais é incorporada como uma porta conectável.

-um trem de válvulas o qual compreende uma válvula para cada porta e um dispositivo de acionamento de válvula para acionar as válvulas, o qual compreende pelo menos um eixo comando com múltiplos carnes e múltiplos seguidores de carnes, cada seguidor de carne sendo disposto no fluxo da potência entre um came e uma válvula de modo que à medida que o eixo comando gira, a válvula desempenha um movimento elevatório oscilatório, e

-um circuito de óleo e uma bomba para fornecer o trem de válvulas com óleo de motor por meio de uma linha de abastecimento.

A invenção também se refere a um método para operar tal motor de combustão interna. Antecedentes da Invenção

Um motor de combustão interna do tipo supracitado é utilizado, por exemplo, como propulsão para um veículo automotor. No contexto da presente invenção, o termo motor de combustão interna engloba não apenas motores de ignição por centelha e motores a diesel, mas também, motores de combustão interna híbridos.

Devido à combustão intermitente dos motores de combustão interna, é necessário remover os gases de exaustão de pelo menos um cilindro após a combustão e para admitir o ar de combustão e a mistura fresca novamente.

No curso do ciclo de carga os gases de combustão são expelidos via as portas de exaustão e o cilindro é preenchido com a mistura fresca e o ar de combustão via as portas de entrada. As portas de exaustão e as portas de entrada estão nas partes que se seguem também referidas em suma como portas, o que significa dizer que estão agrupadas sob este último termo. Para controlar o ciclo de carga em motores de quatro tempos, há uma utilização virtualmente exclusiva de válvulas de elevação, os quais durante a operação do motor de combustão interna desempenham um movimento elevatório oscilatório e deste modo abrem e fecham as porta de entrada e de exaustão.

O mecanismo de acionamento de válvula exigido para o movimento das válvulas incluindo as válvulas por si mesmas é referido como trem de válvula. Aqui a função do trem de válvula é abrir e fechar as portas de entrada e exaustão dos cilindros no momento certo, com o objetivo de uma rápida exposição das maiores seções transversais de vazão da turbina possível, com o propósito de minimizar as perdas do acelerador nos fluxos de gases de entrada e exaustão e para assegurar que os cilindros estão carregados tão eficientemente quanto possível com mistura fresca, e que os gases de combustão são expelidos efetivamente, isto é, completamente. De acordo com o estado da técnica, os cilindros, portanto, também são equipados geralmente com duas ou mais portas de entrada e exaustão. Pelo menos um cilindro do motor de combustão interna, o qual forma a matéria da presente invenção, também compreende pelo menos duas portas de exaustão e pelo menos duas portas de entrada. As válvulas de elevação utilizadas geralmente são móveis, ou

seja, deslocáveis ao longo dos seus eixos longitudinais entre uma posição de fechamento de uma válvula e uma posição de abertura de uma válvula, com o intuito de abrir ou fechar a porta de um cilindro. Para acionar uma válvula, por um lado, meios de mola de válvula são fornecidos com o intuito de impelir a válvula na direção da posição de fechamento da válvula, e por outro lado um dispositivo de acionamento de válvula é utilizado, com o intuito de abrir a válvula contra a força de propensão de uma mola da válvula.

O dispositivo de acionamento de válvula compreende um eixo

comando, em que uma pluralidade de carnes é disposta e que está estabelecida em rotação pelo virabrequim - por exemplo, por meio de uma corrente de transmissão- de modo que o eixo comando e juntamente com ele os carnes girem com metade da velocidade do virabrequim. Uma distinção fundamental é feita aqui entre o eixo comando

inferior e um eixo comando suspenso, relativo ao plano de separação entre o cabeçote e o bloco de cilindro.

Eixos comando inferiores são apropriados não apenas para o acionamento das chamadas válvulas verticais, porém, com a ajuda das varetas e alavancas, por exemplo, balancins ou alavancas de válvulas, também para o acionamento das válvulas suspensas. As válvulas verticais são abertas ao serem movidas para cima, enquanto as válvulas suspensas são abertas ao serem movimentadas para baixo. Aqui, um tucho é geralmente usado como um elemento intermediário, o qual deve ser engatado com o came do eixo comando pelo menos durante a seqüência de abertura e fechamento.

Eixos comando suspensos, por outro lado, são usados exclusivamente para o acionamento das válvulas suspensas, um trem de válvula com eixo comando suspenso que contém um balancim, uma alavanca de válvula ou um tucho como outro componente do trem de válvula. Aqui o balancim gira em torno de um centro fixo de rotação e quando desviado pelo came desloca a válvula na direção da posição de abertura de válvula opondo- se a força de propensão dos meios de mola de válvula. No caso de uma alavanca de válvula, o qual gira em torno de um centro de rotação disposto centralmente, o carne age em uma ponta da alavanca de válvula, a válvula é disposta no lado oposto ao da ponta da alavanca. Uma vantagem da utilização dos eixos comando suspensos é que a ausência da haste do comando do balancim, em particular, serve para reduzir a massa em movimentação do trem de válvula e o trem de válvula fica mais rígido, o que significa dizer menos flexível.

No contexto da presente invenção, os elementos intermediários dos dispositivos de acionamento de válvula, ou seja, os componentes do trem de válvula, os quais estão situados, isto é, dispostos, no fluxo da potência entre o carne e a válvula, são referidos como seguidores de carne, o que significa dizer que estão agrupados sob este termo.

Onde o tucho é utilizado com seguidor de came, o tucho é anexado à ponta da válvula de elevação remota da câmara de combustão, de modo que o tucho participa no movimento elevatório oscilatório da válvula quando o came na área do ressalto de came está engatado com o tucho e desvia o último.

Quando o came é engatado com o tucho, o came com a superfície gerada do came desliza ao longo de uma linha de contato na superfície do tucho. Com o intuito, de facilitar o deslizamento e para minimizar o desgaste de ambos os componentes, a zona de contato entre o came e o tucho é geralmente abastecida com óleo lubrificante. Uma película de filme lubrificante de capacidade de carga é formada entre o came e o tucho devido ao movimento relativo dos dois componentes.

O desgaste do came e do tucho é desvantajoso, não apenas em termos de tempo de vida útil destes componentes, mas também em termos de eficiência funcional do trem de válvula. A abrasão do material no came e/ou no tucho tem uma influência no afastamento da válvula e afeta a elevação da válvula e o tempo da porta, ou seja, os ângulos da manivela que a válvula abre e fecha.

Um circuito de óleo serve para abastecer o trem de válvula com óleo, uma bomba distribui óleo do motor para o trem de válvula por meio de uma linha de abastecimento. A bomba por si só é abastecida com óleo de motor originário do coletor de óleo por meio de uma linha de sucção, o qual se estende do coletor de óleo até a bomba, e deve assegurar uma razão de distribuição suficientemente alta, isto é, um deslocamento suficientemente grande, e suportar uma pressão de óleo suficientemente alta no circuito de óleo. Em particular, os mancais de pelo menos um eixo comando necessitam de óleo para lubrificação.

Para montar e suportar o eixo comando pelo menos dois mancais devem ser fornecidos, em que, no caso de eixos comando suspensos, estejam dispostos dentro ou sobre o cabeçote. Como uma regra, os mancais têm o desenho de duas partes e cada uma compreende um assento de mancai e uma tampa de mancai que pode ser conectada ao assento de mancai. Aqui o tampa de mancai e a assento de mancai podem ser desenhados como componentes separados ou elas podem ser formadas integralmente com o cabeçote ou uma cobertura. As bronzinas do mancai podem ser dispostas como elementos intermediários entre o eixo comando e os mancais. No estado montado cada assento de mancai é conectado à tampa

de mancai correspondente. Uma sela de mancai e uma tampa de mancai em cada caso formam um furo para montar o eixo comando, onde necessariamente em conjunto com as bronzinas do mancai como elementos intermediários. Os furos são abastecidos com óleo de motor, de modo que conforme o eixo comando gira, uma película lubrificante do mancai de carga - similar a um mancai deslizante - é formada, idealmente entre a face interna de cada furo e do eixo comando.

Como uma regra, o circuito de óleo também serve para abastecer outros consumidores com óleo, por exemplo, o virabrequim, os mancais de biela acopláveis ou qualquer outro eixo de compensação fornecido, consumidores neste sentido sendo caracterizados pelo fato que consomem ou utilizam óleo de motor, isto é, eles devem ser abastecidos com óleo de motor com o intuito de completar e manter suas funções. O resfriamento por salpico de óleo, o qual para propósitos de resfriamento molha a cabeça do pistão começando por debaixo, isto é, do lado do cárter, através de um jato, que é também similar a um consumidor no sentido supracitado. Um ajustador de eixo comando acionado hidraulicamente ou outros componentes do trem de válvula, para ajustamento do afastamento de válvula hidráulica, por exemplo, similarmente necessita de óleo de motor e exige um abastecimento de óleo.

Com respeito às portas de pelo menos um cilindro do motor de combustão interna, pode ser apropriado desenhar uma porta como uma porta conectável e para desconectar, isto é, desativar se necessário, de modo que a porta não se abra, mas permaneça fechado durante o ciclo de carga.

Se apenas pequenas quantidades de ar fresco forem alimentadas para o cilindro do motor de combustão interna no curso do ciclo de carga, por exemplo, nas baixas velocidades do motor e/ou abaixo da baixa carga, pode ser vantajoso desconectar, isto é, desativar pelo menos duas portas de entrada, com o intuito de assegurar um movimento de carga maior no cilindro em virtude da redução geral da porta da seção transversal e das velocidades de fluxo superiores associadas.

Também pode ser desejável desativar as portas de exaustão laterais, por exemplo, no caso de um motor de combustão de interna supercarregado que contém dois turbocompressores de gás de exaustão dispostos em paralelo, em que os cilindros compreendem duas portas de exaustão, e as linhas de exaustão das primeiras portas de exaustão dos cilindros são ligadas a um primeiro coletor de exaustão e as linhas de exaustão das segundas portas de exaustão dos cilindros são ligadas a um segundo coletor de exaustão antes de cada coletor ser conectado à turbina de um turbocompressor de gás de exaustão.

A turbina de um turbocompressor de gás de exaustão que pode ser desenhada como uma turbina acoplável, desenhando as portas de exaustão do coletor de exaustão associado como portas de exaustão acopláveis. As portas de exaustão acopláveis são abertas apenas com grandes quantidades de gás de exaustão no curso do ciclo de carga, portanto ativando a turbina acoplável através da admissão do gás de exaustão. O desempenho da operação do motor de combustão interna é, portanto aprimorado, particularmente com pequenas quantidades de gás de exaustão, isto é, nas baixas cargas ou baixas velocidades do motor.

Desconectar a porta serve basicamente para reduzir a fricção ou a perda de fricção do trem de válvula, portanto reduzindo o consumo de combustível.

Uma porta pode ser desenhada como uma porta conectável pela utilização de um tucho hidraulicamente conectável como seguidor de carne, o qual pode ser conectado ao circuito de óleo, o tucho sendo conectado quando está sujeito à pressão do óleo, ou desconectado quando isolado do circuito de óleo.

De acordo com o estado da técnica, válvulas solenoides controladas eletronicamente são usadas com o intuito de conectar tuchos acopláveis hidraulicamente ao circuito de óleo ou para isolá-los do circuito de óleo. Aqui um eletromagneto, o qual quando energizado abre a válvula solenoide, é ativado através do controle de motor. Os altos custos dessas válvulas acionadas e controladas eletricamente representam um obstáculo ao uso delas em produção em série. Outra desvantagem encontra-se no controle complexo e no fato de que se o solenoide falha ou tem um mau funcionamento, a válvula falha em abrir.

Descrição da Invenção

À luz do que foi dito acima, o objetivo da presente invenção é fornecer um motor de combustão interna de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, em que pelo menos uma porta conectável a qual pode ser controlada por meio de uma medida de maior custo-benefício do que o estado da técnica.

Outra parte do objetivo da invenção é estabelecer um método para operar tal motor de combustão interna.

A primeira parte do objetivo é alcançada por um motor de

combustão interna que compreende:

- pelo menos um cilindro, o qual compreende pelo menos duas portas de exaustão para remover gases de escape e pelo menos duas portas de entrada para admissão do ar de combustão, pelo menos uma das quais é

incorporada como porta conectável;

- um trem de válvula que compreende uma válvula para cada porta e um dispositivo de acionamento de válvula para acionar as válvulas, o qual compreende pelo menos um eixo comando com múltiplos carnes e múltiplos seguidores de carnes, cada carne estando disposto no fluxo da

potência entre um carne e uma válvula de modo que ao passo que o eixo comando de válvula gira a válvula desempenha um movimento elevatório oscilatório; e

- um circuito de óleo e uma bomba para abastecer o trem de válvula com óleo de motor por meio de uma linha de abastecimento;

que é caracterizado pelo fato de que

- o seguidor de carne de pelo menos uma porta conectável é um seguidor de carne conectável hidraulicamente, que é conectado ao circuito de óleo; e - a bomba é uma bomba variável, de modo que a pressão do óleo na linha de abastecimento a jusante da bomba é controlável.

De acordo com a presente invenção, o seguidor de carne de pelo menos uma porta conectável é incorporado como um seguidor de came conectável hidraulicamente e - em contrate com o estado da técnica - não é somente conectado ao circuito de óleo, mas permanentemente conectado ao mesmo. A porta é conectada ou desconectada através do aumento ou redução da pressão do óleo que é admitida ao seguidor de came conectável da porta, assim, ativando ou desativando o seguidor de came conectável. Com o intuito de poder controlar e variar a pressão do óleo na

linha de abastecimento do circuito de óleo, de acordo com a presente invenção, uma bomba variável é fornecida, ou seja, uma bomba que é capaz de controlar a pressão do óleo na saída da bomba, isto é, a jusante da bomba.

Não é necessário conectar o seguidor de came conectável hidraulicamente ao circuito de óleo ou isolar o seguidor de came conectável hidraulicamente do circuito de óleo com o propósito de ativar ou desativar o seguidor de came e a porta conectável. Isto dispensa a necessidade das válvulas solenoides controladas eletronicamente usadas no estado da técnica. Ao dispensar as válvulas solenoides, também se dispensam os altos custos dessas válvulas e outras desvantagens acima mencionadas associadas com as válvulas solenoides.

A primeira parte do objetivo da invenção, de fornecer um motor de combustão interna, pelo menos uma porta conectável a qual é controlável através de meios de maior custo-benefício do que o estado da técnica é, portanto, alcançada.

O motor de combustão interna, de acordo com a presente invenção, tem outras vantagens sobre o estado da técnica.

Se múltiplos seguidores de came forem incorporados como seguidores de came acopláveis, estes podem ser desenhados para uma pressão de óleo diferente, ou seja, os vários seguidores de came mudam em diferentes pressões de óleo. Se um cilindro de um motor de combustão interna tem três portas de exaustão, por exemplo, é possível, começando por uma primeira porta ativa, para outra porta de exaustão e em seguida a terceira porta de exaustão a ser conectada, ou seja, ativada, ao passo que a pressão do óleo sobe. Também é possível para os seguidores de carnes acopláveis de diferentes cilindros serem desenhados para uma pressão de óleo diferente.

Deve-se levar em consideração o fato de que a pressão no circuito de óleo geralmente varia como uma função da carga e da velocidade do motor, o objetivo sendo geralmente para uma pressão de óleo maior em cargas e velocidades de motor maiores e uma pressão de óleo mais baixa em cargas e velocidades de motor mais baixas. Se o seguidor de came conectável for desenhado de acordo, tal variação na pressão do óleo pode ser utilizada para um ajuste da mudança do estado do seguidor de came, que corresponde vantajosamente à variação da carga e/ou da velocidade do motor, isto é, que se encaixa a carga ajustada e/ou a velocidade do motor.

Outras realizações vantajosas do motor de combustão interna de acordo com a presente invenção são discutidas em conexão com as reivindicações dependentes.

Realizações vantajosas do motor de combustão interna são aquelas em que, com o aumento da pressão do óleo, um seguidor de came conectável hidraulicamente, que produz um movimento elevatório da válvula associada conforma o eixo comando gira, muda para o estado desconectado quando uma pressão de óleo predefinida é excedida, o seguidor de came desconectado previne um movimento elevatório da válvula associada ao passo que o eixo comando gira.

Também são vantajosas, entretanto, as realizações do motor de combustão interna em que com a pressão do óleo crescente, um seguidor de carne desconectado hidraulicamente, que previne um movimento elevatório da válvula associada conforme que o eixo comando gira, muda para o estado conectado quando uma pressão de óleo predefinida é excedida, o seguidor de carne conectado produz um movimento elevatório da válvula associada conforme o eixo comando gira.

As duas realizações descritas acima compreendem os dois procedimentos fundamentalmente possíveis no controle e acionamento do seguidor de came conectável através da pressão de óleo, a saber, seja ativando ou desativando o seguidor de came conectável quando uma pressão de óleo predefinida é excedida.

As duas realizações exigem seguidores de carnes de diferentes desenhos, a saber, um seguidor de came que desconecta com a pressão do óleo em elevação no primeiro caso, e um seguidor de came que conecta com uma pressão do óleo em elevação no segundo caso.

As realizações vantajosas do motor de combustão interna são aquelas em que os seguidores de carnes do dispositivo de acionamento de válvula são tuchos, e pelo menos um seguidor de came conectável hidraulicamente é um tucho hidraulicamente conectável. Se um eixo comando suspenso é utilizado e um tucho é utilizado

como seguidor de came, a ausência de hastes dos tuchos reduz a massa em movimento do trem de válvula e o trem de válvula é mais rígido, isto é, menos flexível.

Além disso, tuchos acopláveis hidraulicamente já estão disponíveis, de modo que um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção pode ser desenhado com os tuchos existentes no mercado, ou apenas pequenas modificações são necessárias nos tuchos disponíveis para se encaixarem no propósito da presente invenção. Também são vantajosas no presente documento as realizações do motor de combustão interna em que pelo menos um tucho hidraulicamente conectável compreende dois componentes separados, porém interacopláveis, que são rigidamente conectados entre si quando o tucho no estado acoplado, e relativamente móvel em relação ao outro quando ele está no estado desconectado.

A conexão pode ser feita usando um pino, parafuso ou pistão de controle, por exemplo, que está sujeito à pressão do óleo do circuito de óleo que, quando uma pressão de óleo predefinida é excedida, fica em oposição transversa a força de retorno de uma mola, de modo que se acople, isto é, prenda os dois componentes separados do tucho entre si.

As realizações do motor de combustão interna em que a bomba é uma bomba de aletas, a excentricidade da qual é ajustável, são vantajosas.

Como uma bomba de pistão, uma bomba de aletas funciona sobre o princípio de deslocamento, porém em contraste com a anterior, ela não funciona de maneira oscilatória e, portanto, de modo intermitente, mas em rotação e, portanto, continuamente, o que deve ser considerado como uma vantagem. Girando em um cilindro oco servindo como estator, está outro cilindro servindo como rotor, o eixo de rotação do rotor sendo disposto excentricamente em relação ao estator. Suportadas de modo que elas são capazes de atravessar o rotor estão múltiplas corrediças dispostas radialmente que dividem o espaço entre o estator e o rotor em múltiplas câmaras.

A distribuição da bomba pode ser variada pelo ajustamento da excentricidade do rotor, um aumento na distribuição levando a um aumento da pressão do óleo na saída da bomba. A excentricidade pode ser ajustada por meio do controle do motor usando uma válvula eletricamente controlável, a válvula abrindo ou fechando uma linha de pressão de óleo até a bomba de aletas. A área exposta ao óleo ou pressão do óleo pode ser aumentada ou reduzida através do acionamento da válvula, de modo que a força da mola de uma mola de retorno atue em oposição a uma maior ou menor força resultante da pressão do óleo e varie a excentricidade.

Portanto, também são vantajosas neste contexto as realizações do motor de combustão interna em que a excentricidade da bomba de aletas pode ser ajustada por meio de controle do motor e da válvula solenoide acionada eletricamente.

As realizações do motor de combustão interna em que a bomba é uma bomba de engrenagem são também vantajosas. As realizações do motor de combustão interna em que um filtro

e/ou refrigerador de óleo estão dispostos na linha de abastecimento na jusante da bomba são vantajosas.

O refrigerador de óleo serve para prevenir o superaquecimento do óleo, que pode adversamente afetar características do óleo, em particular a lubricidade, e pode causar o envelhecimento mais rápido do óleo. Durante a fase de aquecimento o refrigerador de óleo é preferencialmente conectado por meio de uma linha de desvio ou, inversamente, utilizado como um dispositivo para aquecer o óleo.

O intuito do filtro é reter as partículas, especialmente partículas sólidas resultantes da abrasão, com o objetivo de proteger os componentes a jusante no circuito de óleo, particularmente os consumidores, de danos.

Nos motores de combustão interna do tipo em questão, as realizações são caracterizadas pelo fato de que o filtro e/ou o refrigerador de óleo estão dispostos a montante do trem de válvula sendo também vantajosos pelas razões já citadas.

O circuito de óleo é preferivelmente controlado ou regulado com respeito à pressão do óleo a jusante do filtro e/ou refrigerador de óleo fornecido. A razão para esse procedimento é que a pressão na saída da bomba, isto é, a montante do filtro e/ou do refrigerador de óleo, nem sempre permite conclusões sobre a pressão do óleo a jusante desses componentes. A última, no entanto, é a pressão do óleo relevante para o trem de válvula. Se o filtro é fortemente carregado, isto é, fortemente preenchido, essa pressão pode ser muito baixa, apesar de uma alta, aparentemente a pressão de óleo adequada prevalece na saída da bomba.

As realizações do motor de combustão interna têm pelo menos um cabeçote, e pelo menos um bloco de cilindro, que é conectado a pelo menos um cabeçote e que acomoda um virabrequim em pelo menos dois mancais principais, são vantajosos, a linha de abastecimento que abre para dentro de uma galeria de óleo principal, que é conectada a pelo menos dois mancais principais e abastece esses mancais principais com óleo.

Dito motor de combustão interna tem um bloco de cilindro e pelo menos um cabeçote, que podem ser ou são conectados entre si para formar pelo menos um cilindro, isto é, uma câmara de combustão. O bloco de cilindro tem um número correspondente de furos de cilindro para montar pelo menos um pistão e pelo menos uma camisa de cilindro. O pistão de cada cilindro do motor de combustão interna é guiado de modo que seja axialmente móvel em uma camisa de cilindro e juntamente com a camisa de cilindro e o cabeçote defina a câmara de combustão de um cilindro. A cabeça do pistão aqui forma uma parte da parede interna da câmara de combustão e juntamente com o anel de pistão sela a câmara de combustão a partir do cabeçote e do cárter, de modo que nenhum gás de combustão nem ar de combustão entre no cárter e nenhum óleo entre na câmara de combustão. O pistão serve para transmitir as forças dos gases gerados pela

combustão para o virabrequim. Para este propósito, o pistão é articuladamente conectado através de um pino de pistão a uma biela, que por sua vez é apoiada rotativamente no virabrequim. O virabrequim apoiado no cárter absorve as forças da biela, que são formadas das forças de gases resultantes da combustão do combustível na câmara de combustão, e das forças inerciais resultantes de um movimento irregular das partes do motor. Fazendo isso o movimento elevatório oscilatório do pistão é traduzido em um movimento rotacional do virabrequim. O virabrequim aqui transmite o torque para o sistema de transmissão. A razão da energia transmitida para o virabrequim é preferivelmente utilizada para direcionar unidades auxiliares, tais como a bomba de óleo e o alternador, ou serve para direcionar pelo menos um eixo comando e, portanto para acionar o trem de válvulas.

Para montar e apoiar o virabrequim pelo menos dois mancais principais são fornecidos, que como uma regra têm um desenho de duas partes e cada uma compreende um assento de mancai e uma tampa de mancai que pode ser conectada ao assento de mancai. O virabrequim é apoiado na área dos mancais do virabrequim, que estão dispostos em um intervalo entre um e outro ao longo do eixo do virabrequim e são geralmente incorporados como encostos dos eixos aumentados. Para abastecer os principais mancais com óleo, a linha de abastecimento abre para dentro de uma galeria de óleo principal, da qual tubos conduzem até pelo menos dois mancais principais, que abastecem os mancais com óleo.

Um duto de abastecimento principal, que se alinha ao longo do eixo longitudinal do virabrequim, é geralmente fornecido com objetivo de formar a chamada galeria de óleo principal. O duto de abastecimento principal pode ser disposto acima ou abaixo do virabrequim no cárter ou pode ser integrado junto ao virabrequim.

Com o objetivo de abastecer o trem de válvula com óleo, a linha de abastecimento pode conduzir da galeria de óleo principal para dentro do cabeçote. Alternativamente, a linha de abastecimento pode ser fornecida, a qual conduz da bomba diretamente para dentro do cabeçote, abastece a montagem do eixo comando com óleo de motor e então conduz a jusante para a galeria de óleo principal. O que foi indicado em relação ao virabrequim se aplica de forma análoga à montagem do eixo comando.

Realizações vantajosas do motor de combustão interna são

aquelas em que pelo menos um bloco de cilindro que serve como meio de cárter superior é conectado ao lado remoto do cabeçote para o coletor de óleo que serve como meio de cárter inferior, o qual serve para coletar e armazenar óleo de motor, uma linha se sucção conduzindo desde o coletor de óleo até a bomba, com o objetivo de abastecer a bomba com óleo de motor originário do coletor de óleo.

O coletor de óleo serve para coletar e armazenar o óleo de motor e é parte do circuito de óleo. Ademais, o coletor de óleo serve como trocador de calor para reduzir a temperatura do óleo no motor de combustão interna aquecido a uma temperatura de operação. Neste momento o óleo no coletor de óleo é resfriado por condução e convecção térmica por meio de um fluxo de ar que passa por fora do cárter.

A bomba é abastecida por meio de uma linha de sucção com óleo de motor originário do coletor de óleo. Para limitar a pressão do óleo no circuito de óleo, uma linha de retorno, isto é, uma linha de curto-circuito pode ser fornecida, a qual se divide a jusante da linha de abastecimento da bomba, imediatamente após a bomba, e se abre à montante da linha de sucção da bomba, e em que está disposta uma válvula de alívio da pressão que abre automaticamente quando uma pressão de óleo predefinida é excedida. Realizações vantajosas do motor de combustão interna incluem

tanto aquelas em que a linha de abastecimento a jusante do circuito de óleo da bomba conduz através do bloco de cilindro antes da linha de abastecimento adentrar ao cabeçote, quanto a realizações do motor de combustão interna em que a linha de abastecimento a jusante do circuito de óleo da bomba conduz através do cabeçote antes da linha de abastecimento adentrar o bloco de cilindro.

A jusante da bomba, o óleo é freqüentemente abastecido primeiramente para a galeria de óleo principal com o intuito de abastecer os mancais do virabrequim com óleo antes que ele flua para o cabeçote de cilindro. O óleo é aquecido enquanto passa através do bloco de cilindro, de modo que a parte do cabeçote do circuito de óleo situado à jusante seja então abastecida com óleo já pré-aquecido no bloco de cilindro, o qual é aquecido mais adiante no cabeçote antes de finalmente ser retornado.

Realizações vantajosas do motor de combustão interna são aquelas em que o dispositivo de acionamento de válvula compreende um eixo comando para acionar as válvulas das portas de entrada e um eixo comando de exaustão para acionar as válvulas das portas de exaustão. A segunda parte do objetivo da presente invenção, de estabelecer

um método para operar um motor de combustão interna de um tipo supracitado, é alcançada por um método, que é caracterizado pelo fato de que a pressão do óleo no circuito de óleo é aumentada, com o intuito de mudar pelo menos o seguidor de carne conectável hidraulicamente. O que foi dito em relação ao motor de combustão interna de

acordo com a invenção também se aplica ao método de acordo com a invenção. A referência é, portanto feita para a descrição do motor de combustão interna de acordo com a invenção e as várias realizações.

Variantes do método em que a pressão do óleo no circuito do óleo é aumentada com o intuito de alterar um seguidor de came desconectado hidraulicamente para o estado conectado são vantajosas.

Variantes do método em que a pressão do óleo no circuito de óleo é aumentada assim que a quantidade de ar fresco excede a quantidade predefinida de ar fresco são vantajosas.

No caso de um motor de combustão interna sem supercompressor a quantidade de ar fresco e a quantidade de gás de exaustão correspondem aproximadamente à velocidade e/ou a carga do motor de combustão interna, independentemente do controle de carga em cada caso individual. No caso de um motor de ignição por centelha convencional com controle de quantidade, a quantidade de ar fresco aumenta com a carga crescente até mesmo em velocidade constante, contudo a quantidade de ar fresco em motores a diesel convencionais com controle de qualidade varia de apenas como uma função da velocidade do motor, porque com a variação na carga e uma velocidade do motor constante é a composição da mistura que varia, não a quantidade da mistura.

Se o motor de combustão interna de acordo com a invenção é sujeito ao controle de quantidade, em que a carga é controlada via a quantidade de mistura fresca, se a carga do motor de combustão interna exceder a carga predefinida, a quantidade de ar fresco pode exceder uma relevante, isto é, quantidade predefinida de ar fresco até mesmo em velocidade de motor constante, desde que a quantidade de ar fresco se relacione à carga, a quantidade de crescente ar fresco com uma carga crescente e decrescendo com uma carga decrescente.

Se o motor de combustão interna estiver sujeito ao controle de qualidade, por outro lado, em que a carga é controlada via a composição da mistura, e a quantidade de ar fresco variar quase exclusivamente com a velocidade do motor, isto é, é proporcional a velocidade do motor, se a velocidade do motor do motor de combustão interna excede uma velocidade de motor predefinida a quantidade de ar fresco excede uma quantidade predefinida de ar fresco independentemente da carga.

Se o motor de combustão interna é, ainda, um motor de combustão interna com supercompressor, também se deve levar em consideração o aumento de pressão no lado de admissão, que pode variar com a carga e/ou a velocidade do motor e que exerce influência na quantidade de ar fresco. As correlações destacadas acima com respeito à quantidade de ar fresco e a carga e/ou a velocidade do motor então só podem ser aplicadas condicionalmente. Por esta razão, é preferivelmente levada em consideração a quantidade de ar fresco e não a carga ou a velocidade do motor.

No entanto, variantes do método em que a pressão do óleo no circuito de óleo é aumentada com a carga crescente e/ou velocidade do motor crescente são vantajosas.

Variantes do método em que a pressão do óleo no circuito de óleo é aumentada assim que a carga excede a carga e/ou a velocidade do motor predefinida excede uma velocidade de motor predefinida são vantajosas na presente invenção.

As variantes vantajosas dos métodos são aquelas em que a

pressão do óleo no circuito de óleo é aumentada assim que a carga excede uma carga predefinida e/ou a velocidade do motor excede uma velocidade de motor predefinida e é maior que a carga e/ou velocidade do motor predefinida por um período de tempo pré-definido Att A introdução de uma condição adicional para o aumento da

pressão do óleo tem o intuito de impedir uma alteração muito freqüente, em particular, uma alteração do seguidor de carne conectável, quando a carga e/ou velocidade do motor excede o valor pré-definido apenas brevemente e então cai novamente, ou flutua entorno do valor pré-definido, sem que o excesso justifique ou exija uma alteração do seguidor de carne conectável.

Se a carga e/ou a velocidade do motor exceder uma carga e/ou uma velocidade de motor predefinida, o seguidor de came conectável e a porta conectável associadas a ele também serão novamente alteradas. Pelas razões já ditas, as variantes do método em que o seguidor de carne conectável é alterado assim que a carga e/ou velocidade do motor cai abaixo de uma carga e/ou velocidade de motor predefinidas, e é inferior a esse valor pré-definido por um período de tempo Afel são também vantajosas na presente invenção.

Variantes do método em que a pressão do óleo no circuito de óleo é aumentada pelo aumento do deslocamento da bomba são vantajosos.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção é descrita mais detalhadamente abaixo com referência à figura 1, em que:

A figura 1 mostra esquematicamente o circuito de óleo de uma primeira realização do motor de combustão interna com partes do trem de válvula.

A figura 1 mostra esquematicamente o circuito de óleo 1 de uma primeira realização do motor de combustão interna com partes do trem de válvula 2.

Descrição de Realizações da Invenção

A bomba 3 é fornecida para distribuir óleo de motor através do circuito de óleo 1, uma linha de sucção 15 conduzindo de um coletor de óleo 14, que serve para coletar e armazenar o óleo do motor, para a bomba 3, com o objetivo de abastecer a bomba 3 com óleo de motor originário do coletor de óleo 14.

A bomba 3 distribui o óleo para os consumidores 5 fornecido no circuito de óleo 1 por meio de uma linha de abastecimento 4. Nesse momento o óleo primeiro flui através de um filtro 8, disposto a jusante da bomba 3, e um refrigerador operado por agente refrigerante 9, que fica disposto a jusante do filtro 8 e que geralmente é desativado durante a fase de aquecimento.

A jusante, as linhas de abastecimento 4 abrem em direção à galeria de óleo principal 10, de onde tubos 10a conduzem para os mancais principais 12 do virabrequim e dos mancais da biela 11, com o objetivo de abastecê-los com óleo.

A partir da galeria de óleo principal 10 disposta no bloco de cilindro a linha de abastecimento 4 conduz ao cabeçote e outros consumidores 5, sendo eles os mancais do eixo comando do lado de entrada 7a, mancais do eixo comando do lado de exaustão 7b e os seguidores de came 6 do trem de válvula 2. Tuchos hidraulicamente acopláveis 6a, que são conectados ao circuito de óleo 1 e que servem para formar a entrada acoplável e portas de exaustão, são também usados como seguidores de came 6.

Os tuchos 6a são conectados e desconectados pela variação da pressão do óleo ao qual os tuchos 6a estão sujeitos. Os tuchos 6a são ativados ou desativados pelo aumento ou redução da pressão do óleo.

Com o objetivo de variar a pressão do óleo na linha de abastecimento 4 do circuito de óleo 1, uma bomba de aletas 3a, em que um cilindro que serve como rotor gira em um cilindro oco que serve como estator, é usado para a distribuição do óleo. A excentricidade do eixo de rotação do rotor é variável, de modo que a distribuição da bomba 3, 3a é ajustável. Uma distribuição aumentada leva a uma pressão do óleo aumentada na saída da bomba.

A excentricidade é ajustada usando uma válvula de bomba controlável eletricamente 16, que em adição a uma linha de pressão aberta permanentemente 17a abre ou fecha outra linha de pressão de óleo 17b até a bomba de aletas 3a e que é acionada por meio do controle de motor 18. A área exposta ao óleo ou à pressão do óleo é aumentada ou reduzida através do acionamento da válvula 16, de modo que a força da mola age em oposição a uma força maior ou menor resultante da pressão do óleo e varia a excentricidade. As linhas de retorno 13 são fornecidas, as quais retornam o óleo do motor para dentro do coletor de óleo 14 pela gravidade.

Números de Referência

1 circuito de óleo

2 trem de válvula

3 bomba

3a bomba de aletas

4 linha de abastecimento

consumidor

6 seguidor de carne, tucho

6a seguidor de carne conectável hidraulicamente, tucho hidraulicamente conectável

7a mancai do eixo comando do lado de entrada 7b mancai do eixo comando do lado de exaustão

8 filtro

9 refrigerador de óleo

galeria de óleo principal 10a d uto

11 mancai da biela

12 mancai de virabrequim, mancai principal

13 linha de retorno

14 coletor de óleo

linha de sucção

16 válvula de bomba 17a linha de pressão 17b linha de pressão 18 controle de motor

Claims (15)

1. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, que compreende: pelo menos um cilindro que compreende pelo menos duas portas de exaustão para remover os gases de exaustão e pelo menos duas portas de entrada para admissão do ar de combustão, em que pelo menos uma das quais está incorporada como uma porta conectável; um trem de válvula (2) que compreende uma válvula para cada porta e um dispositivo de acionamento de válvula para acionar as válvulas, o qual compreende pelo menos um eixo comando com múltiplos carnes e múltiplos seguidores de carnes (6), cada seguidor de carne (6) sendo disposto no fluxo de potência entre um carne e uma válvula de modo que, à medida que o eixo comando gira, a válvula realiza um movimento de elevação oscilatório; e um circuito de óleo (1) e uma bomba (3) para abastecer o trem de válvula (2) com óleo do motor por meio de uma linha de abastecimento (4); caracterizado pelo fato de que: o seguidor de carne (6) de pelo menos uma porta conectável é um seguidor de carne conectável hidraulicamente (6a) que é conectado ao circuito de óleo (1); e a bomba (3) é uma bomba variável (3) de tal maneira que a pressão do óleo na linha de abastecimento (4) a jusante da bomba (3) é controlável.

2. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, com o aumento da pressão do óleo, um seguidor de carne conectado hidraulicamente (6a), o qual produz um movimento elevatório da válvula associada à medida que o eixo comando gira, é alterado para o estado desconectado quando uma pressão de óleo predefinida é excedida, sendo que o seguidor de came desconectado (6a) impede o movimento elevatório da válvula associada à medida que o eixo comando gira.

3. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, com o aumento da pressão do óleo, um seguidor de carne desconectado hidraulicamente (6a) que impede um movimento elevatório da válvula associada à medida que o eixo comando gira, é alterado para o estado conectado quando uma pressão de óleo predefinida é excedida, sendo que o seguidor de carne conectado (6a) produz um movimento elevatório da válvula associada à medida que o eixo comando gira.

4. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os seguidores de carne (6) do dispositivo de acionamento de válvula são tuchos (6) e pelo menos um seguidor de carne conectado hidraulicamente (6a) é um tucho hidraulicamente conectável (6a).

5. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um tucho hidraulicamente conectável (6a) compreende dois componentes separados, porém interconectáveis, que são conectados entre si quando o tucho (6a) está no estado conectado e que são móveis entre si quando o mesmo está no estado desconectado.

6. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a bomba (3a) é uma bomba de aletas (3a) cuja excentricidade é ajustável.

7. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a excentricidade da bomba de aletas (3a) pode ser ajustada por meio do controle de motor (18) e de uma válvula solenoide acionada eletricamente (16).

8. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que um filtro (8) e/ou um refrigerador de óleo (9) está disposto na linha de abastecimento (4) a jusante da bomba (3).

9. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o filtro (8) e/ou o refrigerador de óleo (9) está disposto a montante do trem de válvula (2).

10. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de tem pelo menos um cabeçote e pelo menos um bloco de cilindro, o qual é conectado a pelo menos um cabeçote de cilindro e que acomoda um virabrequim em pelo menos dois mancais principais (12), sendo que a linha de abastecimento (4) abre em uma galeria de óleo principal (10) que é conectada a pelo menos os dois mancais principais (12) e abastece esses mancais principais (12) com óleo.

11. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um bloco de cilindro que serve como um meio de cárter superior é conectado no lado remoto do cabeçote ao coletor de óleo (14) que serve como meio de cárter inferior, que serve para coletar e armazenar óleo de motor, uma linha de sucção (15) que conduz do coletor de óleo (14) até a bomba (3), a fim de abastecer a bomba (3) com óleo de motor originário do coletor de óleo (14).

12. MÉTODO PARA OPERAR UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, motor este tal como definido em uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a pressão de óleo no circuito de óleo (1) é aumentada a fim de alterar o pelo menos um seguidor de carne conectável hidraulicamente (6a).

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a pressão do óleo no circuito de óleo (1) é aumentada a fim de mudar um seguidor de carne desconectado hidraulicamente (6a) para o estado conectado.

14. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações 12 ou13, caracterizado pelo fato de que a pressão do óleo no circuito de óleo (1) é aumentada com carga crescente e/ou velocidade de motor crescente.

15. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que a pressão do óleo no circuito de óleo (1) é aumentada mediante o aumento do deslocamento da bomba (3).