BR102013027416B1 - Dispositivo para acionamento de válvulas de escape submetidas à pressão por meio de uma ponte de válvulas e veículo comercial com tal dispositivo - Google Patents

Abstract

método para operação de um motor a diesel, motor a diesel e veículo comercial. a invenção diz respeito a um método para operação de um motor a diesel, especialmente a um método de partida para um motor a diesel compreendendo um dispositivo de válvula reguladora num duto de admissão do motor a diesel,caracterizado pelo fato de que o dispositivo de válvula reguladora é fechado pelo menos parcialmente durante uma fase de partida do motor.

Description

[0001 A presente invenção diz respeito a um dispositivo para acionamento de duas válvulas de escape submetidas à pressão por meio de uma ponte de válvulas, as duas válvulas sendo aquelas de um motor de combustão interna comandado por válvulas para veículos a motor, em conformidade com o preâmbulo da reivindicação 1.

[0002] A partir da publicação US 2010/319657 A1 se conhece, por exemplo, aumentar a ação de frenagem de um motor de combustão interna no regime de desaceleração pelo fato de que, por meio de uma portinhola de fechamento no duto de escape, é sobreposta à recirculação de escape uma ação de descompressão (EVB ou exhaust valve brake), pela qual pelo menos uma válvula de escape é mantida aberta por cilindro do motor de combustão interna no regime de frenagem em uma posição intermediária. Isso ocorre no comando de válvulas do motor de combustão interna por meio de uma unidade cilindro-pistão alimentada hidraulicamente no fluxo de força entre o came em movimento da árvore de cames e o elemento de acionamento que é submetido à pressão pela válvula de escape ou um balancim. Além disso, no elemento de acionamento é disposta uma segunda unidade cilindro-pistão, a qual atua como um assim conhecido elemento hidráulico de compensação de folga de válvula (HVA).

[0003] Com auxílio da publicação DE 10 2008 061 412 A1 se conhece, ainda, um dispositivo de acordo com o modelo de utilidade, em cujo caso duas válvulas de escape por cilindro do motor de combustão interna são acionadas por meio de uma ponte de válvulas, em que por meio de duas unidades cilindro-pistão submetidas à pressão hidráulica é mantida aberta uma válvula de escape no regime de freio a motor. Além disso, é provido um elemento hidráulico de compensação de folga de válvula (HVA), o qual garante um acionamento de válvula sem folgas durante o regime regular a motor.

[0004] A tarefa da invenção é aperfeiçoar o dispositivo de acordo com o modelo de utilidade com meios construtivamente simples, de tal maneira que tanto em regime regular como também em regime de freio a motor ou em EVB seja possível conseguir um comando de válvulas que funcione com segurança e livre de distúrbios, preferencialmente em conjunto com um HVA.

[0005] A solução para essa tarefa é dada pelas características da reivindicação 1. Modalidades vantajosas e configurações da invenção são o objeto das reivindicações dependentes.

[0006] De acordo com a invenção é sugerido que a mola que atua, na função EVB, na direção de regulação atue sem o suporte da ponte de válvulas sobre os pistões de ambas as unidades cilindro-pistão (chamadas, a seguir, pela sigla KZE). Mostrou-se que por meio dessa medida construtivamente simples podem ser conseguidos tempos de reação mais rápidos e uma função mais precisa do canal de comando ou canal de vazão em interação com o contra-suporte fixo, além da exclusão de uma segunda mola para a KZE2 no decurso dinâmico do acionamento de válvulas na função EVB. A ponte de válvulas não submetida à pressão da mola possibilita menos movimento em vazio no sistema, fechamento mais rápido do canal de vazão e, por conseguinte, um menor desgaste dos componentes. Por conta da utilização de um elemento hidráulico de compensação de folga de válvula (HVA) conectado ao comando de válvulas surge a vantagem, ainda, de que a dita mola de regulagem não atue, por meio da ponte de válvulas, contra a mola de regulagem provida, de maneira conhecida, no HVA e, por isso, não possa trabalhar contra uma ausência de folga no comando de válvulas ou possibilite um acionamento de válvulas contínuo e sem folgas.

[0007] De maneira especialmente simples em termos de técnicas de fabricação as câmaras de cilindro da KZE1 e KZE2 podem ser conectadas entre si por meio de um recesso ou perfuração na ponte de válvulas, através do qual a mola configurada preferencialmente como mola helicoidal de pressão se estende mediante suporte somente dos pistões.

[0008] Além disso, os pistões da KZE1 e da KZE2 podem ser conduzidos por delimitadores de movimento que possibilitam movimentos de regulagem nas perfurações de cilindro correspondentes, portanto, são movidos somente ao longo de decursos definidos de regulagem, os quais eliminam, por um lado, uma folga indevida no regime com EVB e, por outro lado, produzem uma interação intencional com o contra-suporte que controla o canal de vazão, a fim de assegurar uma transição segura a partir do regime com EVB novamente para o regime de combustão.

[0009] Para esse fim ainda pode ser disposto no cilindro da KZE1 um canal de comando de pressão, o qual é aberto quando o pistão está retraído (regime de combustão) e é fechado quando o pistão se move para fora (regime de frenagem). Por fim, conforme já mencionado, um elemento hidráulico de compensação de folga de válvula (HVA) pode ser provido no fluxo de força entre o came da árvore de cames e a ponte de válvulas. O HVA pode ser colocado na ponte de válvulas, em um balancim que faz acionar tal ponte, ou em outro local no fluxo de força entre o came em funcionamento de uma árvore de cames e as válvulas de escape. Nesse sentido, especial e preferencialmente as unidades cilindro-pistão KZE1 e KZE2 bem como o HVA podem ser alimentados conjuntamente com pressão de óleo por um sistema de circulação de óleo lubrificante do motor de combustão interna, em que uma válvula de retenção pressurizada pode ser disposta no duto de alimentação para as unidades cilindro-pistão KZE1 e KZE2 e no HVA, respectivamente.

[00010] Será explicada mais detalhadamente a seguir uma modalidade da invenção. As Figuras esquemáticas mostram: Fig. 1 uma seção transversal parcial através de um cabeçote de cilindro de um motor de combustão interna a êmbolo controlado por válvulas para veículos a motor, com duas válvulas de escape por cilindro, as quais são acionadas por um came da árvore de cames do motor de combustão interna por meio de um balancim com duas partes e por uma ponte de válvulas, em que duas unidades cilindro-pistão são integradas ao comando de válvulas para provimento de uma função EVB e uma unidade cilindro-pistão como elemento HVA; Fig. 2 em representação ampliada, a ponte de válvulas conforme a Figura 1, com ambas as unidades cilindro-pistão KZE1 e KZE2 integradas e com a mola de regulagem comum do tipo mola helicoidal; Figs. 3a a 3c a função de KZE1 e KZE2 no regime regular de combustão; e Figs. 4a a 4c a função de KZE1 e LZE2 no regime EVB do motor de combustão interna.

[00011] Para que se entenda o que pretende a presente invenção, na Figura 1 só é representado um cabeçote de cilindro 1 de um motor de combustão interna controlado por válvulas, a pistão e de quatro tempos (motor a diesel), em que, além das válvulas de admissão que não podem ser vistas, duas válvulas de escape 2, 3 (são representadas apenas os eixos de válvula) são configuradas podendo ser deslocadas. As molas de válvula que sabidamente mantêm fechadas as válvulas 2, 3 não são retratadas.

[00012] O comando de válvulas atuando sobre as válvulas de admissão 2, 3 é composto por um came 4 em funcionamento de uma árvore de cames do motor de combustão interna 1, por um balancim 6 mancalizado em um eixo fixo de balancim 5 e por uma ponte de válvulas 7, a qual fica por cima de ambas as válvulas de escape 2, 3 e as submete à pressão.

[00013] O balancim 6 funcional com dois braços é configurado com duas partes: com um braço de came 6a e um braço de acionamento 6b atuando sobre a ponte de válvulas 7, os quais se estendem para ambos os lados a partir do momento em que se posicionam no eixo de balancim 5.

[00014] O braço de came 6a é mancalizado em um braço de acionamento 6b por meio de um eixo oscilante 8 separado e sustenta um rolamento 10 mancalizado de maneira passível de rotação em um eixo 9, aquele rolando sobre o came 4 para acionamento do balancim 6.

[00015] Um elemento hidráulico de compensação de folga de válvula (HVA) 11, o qual é composto sabidamente por uma unidade hidráulica cilindro-pistão submetida à pressão, com uma mola integrada de regulagem e uma válvula de retenção, e o qual mantém o comando de válvulas livre de folgas ao longo de um percurso de regulagem s, é disposto entre o braço de came 6a e o braço de acionamento 6b, ficando fora do eixo oscilante 8.

[00016] O braço de acionamento 6b do balancim 6 força a ponte de válvulas 7 para uma posição localizada entre ambas as válvulas de escape 2, 3, isso por meio de um parafuso de regulagem 12 (com contraporca) e de um tucho de conexão 13 esférico mancalizado naquele.

[00017] Além disso, acima da ponte de válvulas 7 é provido um contra-suporte fixo 14, o qual interagem com a ponte de válvulas e cuja função ainda será explicada.

[00018] Dentro da ponte de válvulas 7 são dispostas duas unidades cilindro-pistão KZE1 e KZE2 (Fig. 2), as quais possuem dois pistões 15, 16 orientados coaxialmente, os quais são configurados podendo ser deslocados para dentro dos furos de cilindro 17, 18, respectivamente, e delimitam as câmaras de cilindro correspondentes dentro da ponte de válvulas 7.

[00019] Os pistões 15, 16 são providos, em suas superfícies externas, com recessos 15a, 16a paralelos ao eixo, os quais formam, em conjunto com pinos fixos 19 que correm perpendicularmente em relação ao eixo, delimitações definidas de deslocamento para os pistões 15, 16.

[00020] As câmaras de cilindro formadas e situadas abaixo dos pistões 15, 16, respectivamente, são ligadas entre si por meio de uma perfuração 20 paralela ao eixo, em que nessa perfuração 20 é instalada uma mola de regulagem 21 passante do tipo mola helicoidal, a qual deve pressionar para fora ambos os pistões 15, 16 sem, contudo, ter suporte da ponte de válvulas 7. Com isso, a mola 21 atua dentro da ponte de válvulas 7, em diferentes posições de pistão e com diferente tensão preliminar, sobre os pistões 15, 16, conforme explicado mais detalhadamente pelas Figuras 3 e 4.

[00021] As câmaras de cilindro abaixo dos pistões 15, 16 são, além disso, unidas por um furo central de alimentação 22 no sistema de circulação de óleo lubrificante do motor de combustão interna, em que no furo de alimentação 22 é usada uma válvula de retenção 23. Por um lado, o furo de alimentação 22 é fechado de maneira estanque por meio de um parafuso 24 e, por outro lado, desemboca no tucho de conexão 13 por meio de um canal 25 e é conectado ao sistema de circulação de óleo lubrificante do motor de combustão interna por meio de canais não representados no tucho de conexão 13, no parafuso de regulagem 12, no balancim e, finalmente, por meio do eixo de balancim 5. Entende-se que no balancim 6 também são providos outros canais para lubrificação das peças móveis do comando de válvulas e para alimentação de pressão de óleo do HVA 11.

[00022] No pistão 16 da KZE2 é provida uma seção transversal que define um furo de vazão 16b, o qual interage com o contra-suporte 14 e desemboca no espaço de cilindro comum das KZE1 e KZE 2 situado abaixo do contra-suporte 14; caso o pistão 16 fique junto ao contra-suporte 14, então o furo de vazão 16b é fechado.

[00023] Além disso, no pistão 15 da KZE1 e na parede de cilindro 7a correspondente da ponte de válvulas 7 são providas seções transversais que definem canais de escoamento 15b, 7b, os quais ficam alinhados axialmente quando o pistão 15 está retraído e, com isso, podem dissipar a pressão para fora do duto de alimentação 22. Alternativamente, no entanto, uma retração do pistão 16 da KZE2 também podem ser permitida, quando a ponte de válvulas 7 se move para cima contra o contra-suporte 14; por fim, pode ser necessário mover para cima o ponto morto superior da ponte de válvulas em cerca de 0,4 a 0,8 mm quando houver expansão térmica das válvulas e desgaste crescente no anel de assento das válvulas. Quando o pistão 15 está estendido, os canais de escoamento 15b, 7b são, por sua vez, deslocados ou fechados em relação um ao outro.

[00024] A função do comando de válvulas ou da ponte de válvulas 7 é explicada mais detalhadamente com base nas Figuras 3a a 3c e 4a a 4c. A posição superior da ponte de válvulas 7 é identificada com a linha tracejada OT (rolamento de balancim 10 do balancim 6 no circuito de movimento do came) e UT (no curso de válvula construtivo, ampliada).

[00025] A ponte de válvulas 7 atua sobre as válvulas de escape 2, 3, de acordo com as Figuras 3a a 3c, durante regime regular a motor (regime de combustão). Nesse sentido, o HVA 11 pode compensar confiavelmente uma folga de válvula no comando de válvulas, uma vez que a força da mola de regulagem 21, conforme já citado anteriormente, não pode exercer qualquer força contrária por meio da ponte de válvulas 7 sobre a mola de regulagem (não representada) no HVA 11 ou só pode se apoiar nos pistões 15, 16.

[00026] Quando do movimento ascendente da ponte de válvulas 7 o pistão 16 da KZE2 encosta no contra-suporte 14 pouco antes da OT, com o que o furo de vazão 16b é fechado. Entre o encostar do pistão 16 na OT da ponte de válvulas 7 (Figuras 3a e 3c) o óleo de pressão pode ser expulso das câmaras de cilindro da KZE1 e KZE2 por meio dos canais de escoamento 15b, 7b. Uma vez que no regime regular a motor não ocorrem quaisquer saltos de válvula (por exemplo, abertura da válvula de escape 2 em função do acúmulo de gás de escape), o pistão 15 da KZE1 não se move e os canais de escoamento 15b, 7b são mantidos permanentemente abertos (vide Figura 3b com a ponte de válvulas 7 na posição UT).

[00027] No regime de freio a motor (Figuras 4a a 4c) com válvula de escape 2 suspensa definida pelo acúmulo de gás de escape introduzido no sistema de gás de escape do motor de combustão interna a distância, na posição OT da ponte de válvulas (Fig. 4a), entre a ponte de válvulas 7 e o contra-suporte 14 é equilibrada pelo pistão 16 da KZE2 ou o furo de vazão 16b é mantido fechado.

[00028] Assim que a válvula de escape 2 é aberta pelo acúmulo de gás de escape (Fig. 4b), o pistão 15 da KZE1 move em seguida, em função da força da mola de regulagem 21, a folga crescente de válvula, equilibrando-a, de maneira que os canais de escoamento 15b, 7b não mais se alinhem e, consequentemente, não se fechem. Ao mesmo tempo, o óleo nas câmaras de cilindro, abaixo dos pistões 15, 16, é aspirado, até que a válvula de retenção 23 se feche por meio de um balanço mínimo da válvula de escape 2.

[00029] Como resultado, forma-se uma pressão de óleo na ponte de válvulas 7, entre os pistões 15, 16, e a válvula de escape 2 é mantida aberta.

[00030] Tão logo o balancim 6 acione (curso de escape) a ponte de válvulas 7 (Fig. 4c), o pistão 16 da KZE2 é liberado do contra-suporte 14 e o furo de vazão 16b é liberado. Como resultado, o óleo pode fluir das câmaras de cilindro e o pistão 15 da KZE1 pode se retrair novamente.

[00031] Depois disso os canais de escoamento 15b, 7b da KZE1 ficam novamente em alinhamento e a válvula de escape 2 pode se fechar novamente sem pressão contrária do pistão 16 superior da KZE2. Isso garante uma transição segura do regimento de frenagem para o regime regular a motor ou ao regime de combustão.

[00032] O curso de função descrito para as Figuras 3a a 3c e 4a a 4c na ponte de válvulas 7 se repete a cada passagem do came 4 da árvore de cames do motor de combustão interna, dependendo do regime regular de motor (Figura 3) ou do regime de freio a motor (Figura 4) e garante, com isso, um comando de válvulas livre de folgas e seguro quanto ao seu funcionamento no funcionamento de válvula de escape. Lista dos números de referência 1 Cabeçote de cilindro 2 Válvula de escape 3 Válvula de escape 4 Came 5 Eixo de balancim 6 Balancim 6a Braço de came 6b Braço de acionamento 7 Ponte de válvulas 7a Parede de cilindro 7b Canal de escoamento 8 Eixo oscilante 9 Eixo 10 Rolamento 11 Elemento hidráulico de compensação de folga de válvula 12 Parafuso de regulagem 13 Tucho de conexão 14 Contra-suporte 15 Pistão da unidade de cilindro-pistão KZE1 15a Recesso 15b Canal de escoamento 16 Pistão da unidade cilindro-pistão KZE2 16a Recesso 16b Furo de vazão 17 Furo de orifício 18 Furo de cilindro 19 Pino 20 Perfuração 21 Mola de regulagem 22 Furo de alimentação 23 Válvula de retenção do tipo esférica 24 Parafuso 25 Canal

Claims (7)

1. Dispositivo para acionamento de válvulas de escape (2, 3), as quais são atuadas por meio de uma ponte de válvulas, de um motor de combustão interna controlado por válvulas para veículos a motor, em que no fluxo de força entre o came (4) de uma árvore de cames em movimento e umas das válvulas de escape (2, 3), é interposta uma primeira unidade cilindro-pistão (KZE1) carregada hidraulicamente, por meio da qual, quando a válvula de escape se abre sob a ação da contrapressão dos gases de escape, uma compensação de folga na válvula de direção pode ser produzida, a fim de manter a válvula de escape aberta, e uma segunda unidade cilindro-pistão (KZE2) coaxial, a qual, em interação com um contra- apoio de posição fixa (14), controla um duto de descarga (7b) fora das câmaras de pressão de ambas as unidades cilindro-pistão (KZE1, KZE2), em que o pistão (15) da primeira unidade cilindro-pistão (KZE1) é pré-carregado na direção de reajuste por meio de uma mola (21), caracterizado pelo fato de que uma mola (21) atua sem suporte em uma ponte de válvulas (7), ou em pistões (15, 16) de ambas as unidades cilindro-pistão (KZE1, KZE2).

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as câmaras de cilindro da primeira unidade cilindro-pistão (KZE1) e da segunda unidade cilindro-pistão (KZE2) são conectadas entre si por meio de um recesso ou de uma perfuração (20) na ponte de válvulas (7), em que, através desse recesso ou perfuração, a mola (21), a qual é projetada preferencialmente como uma mola de pressão helicoidal, se estende mediante suporte somente dos pistões (15, 16).

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os pistões (15, 16) da primeira unidade cilindro-pistão (KZE1) e da segunda unidade cilindro-pistão (KZE2) são conduzidos nas perfurações correspondentes dos cilindros (17, 18) por meio de delimitadores de curso (15a, 16a, 19), os quais possibilitam um movimento de reajuste.

4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que canais de escoamento por pressão (15b, 7b) são providos na parede do cilindro (7a) e no pistão (15) da primeira unidade cilindro-pistão (KZE1), cujos canais de escoamento por pressão (15b, 7b) são abertos quando o pistão (15) está retraído (regime a motor) e são fechados quando o pistão está estendido (regime de frenagem).

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que um elemento de compensação de folga de válvula hidráulica (11) é provido no fluxo de força entre o came (4) da árvore de cames e a ponte de válvulas (7).

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as unidades cilindro-pistão (KZE1, KZE2), bem como o elemento de compensação de folga de válvula hidráulica (11), são alimentados juntamente com óleo pressurizado por um sistema de óleo lubrificante de circulação forçada do motor de combustão interna, em que, em cada caso, uma válvula de retenção para manutenção da pressão (23) é disposta na linha de alimentação (22) para as unidades cilindro-pistão (KZE1, KZE2) e no elemento de compensação de folga da válvula hidráulica (11).

7. Veículo operado a motor de combustão interna, particularmente um veículo comercial, caracterizado pelo fato de ter um dispositivo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.

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