BR102014005704A2

BR102014005704A2 - dispositivo de controle e sistema para resfriar pelo menos um pistão de um motor de combustão interna

Info

Publication number: BR102014005704A2
Application number: BR102014005704A
Authority: BR
Inventors: Anthony Raymond Arthur Taupeau; Cyrille Yves Salomon; Stèphane Pascal Perotto
Original assignee: Bontaz Ct R&D
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-12-15
Also published as: US20140264101A1; EP2778364A1; KR20140112459A; ES2559527T3; EP2778364A8; CN104047698A; EP2778364B1; JP2014177942A

Abstract

dispositivo de controle e sistema para resfriar pelo menos um pistão de um motor de combustão interna. trata-se de um dispositivo para controlar o suprimento de um sistema de uma fonte de fluido pressurizado que compreende uma entrada (8), uma saída (10) de fluido pressurizado, um duto principal (11) que conecta a entrada (8) e a saída (10), e meio de controle que compreende: - um duto secundário (12) que conecta a entrada de suprimento (8) à saída de evacuação (10), - um elemento de vedação de movimento (14) que interrompe o fluxo no duto principal (11), - um dispositivo de vedação com capacidade de interromper o fluxo no duto secundário, - uma câmara-piloto (18) entre o elemento de vedação de movimento (14) e o meio de vedação, conectada à entrada (8). em um estado fechado do dispositivo de vedação, o elemento de vedação de movimento (14) interrompe a circulação do fluido entre a entrada (8) e a saída (10), e, em um estado aberto, do dispositivo de vedação, o elemento de vedação de movimento permite o fluxo entre a entrada (8) e a saída (10).

Description

“DISPOSITIVO DE CONTROLE E SISTEMA PARA RESFRIAR PELO MENOS UM PISTÃO DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA” Campo da Técnica e Técnica Anterior [0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para controlar o suprimento de fluido de um sistema, por exemplo, o suprimento de bocais de resfriamento de pistão de um motor de combustão interna com óleo. [0002] O documento FR 2 935 771 descreve um dispositivo para controlar o suprimento de fluido de um sistema, particularmente, implantado para o suprimento de bocais de resfriamento de pistão de um motor de combustão interna, que compreende uma válvula dotada de um elemento de vedação, em que a abertura da válvula é controlada por um valor de pressão de fluído acima de um valor de pressão mínimo e o fechamento da válvula é controlado por uma queda na pressão abaixo de um valor mínimo ou através da injeção do fluido pressurizado em uma face do elemento de vedação com a finalidade de ocasionar o fechamento da válvula, Essa injeção é controlada por uma válvula eletromagnética. Para transportar o fluído pressurizado em contato com a segunda face do elemento de vedação, um canal secundário é formado no estojo. Uma ventilação de ar conectada em pressão atmosférica é requerida no nível do elemento de vedação para evitar o início de uma pressão oposta à abertura do elemento de vedação. [0003] O dito dispositivo proporciona completa satisfação, A redução de custo de produção e uma simplificação de sistemas são buscadas, em particular, no campo automobilístico.

Descrição da Invenção [0004] Consequentemente, é o objetivo da presente invenção oferecer um dispositivo para controlar o suprimento de fluido de um sistema, de realização simplificada e que ofereça um custo de produção reduzido comparado a dispositivos de controles da técnica anterior. [0005] O objetivo mencionado anteriormente é alcançado por um dispositivo de controle que compreende a entrada de suprimento de fluido pressurizado, uma saída de evacuação para o sistema suprido com fluido, um duto principal entre a entrada de suprimento e a saída de evacuação, um elemento de vedação de movimento interposto entre a entrada e a saída e com capacidade de interromper ou permitir comunicação entre a entrada e a saída por meio do duto principal, um canal secundário que conecta a entrada de suprimento e a saída de evacuação, meio de vedação disposto no duto secundário capaz de bloquear dito duto secundário por comando, o elemento de vedação de movimento que delimita o duto secundário com o meio de vedação a câmara-piloto o qual está permanentemente em comunicação fluídica com a entrada de suprimento. Quando o meio de vedação bloqueia o fluxo no canal secundário, o fluido aplica uma tensão no elemento de vedação de movimento de modo que bloqueie o duto principal. Quando o meio de vedação permite fluxo no canal secundário, o elemento de vedação se move com a finalidade de permitir fluxo no canal principal. [0006] Em outras palavras, um dispositivo de controle é formado, em que a pressão do fluido é usada para auxiliar o controle, o que toma possível reduzir, de uma maneira substanciai, o tamanho do atuador do meio de vedação. É possível implementar um elemento de vedação de tamanho grande, particularmente de importante seção e/ou que se move sobre um curso considerável enquanto se usa um atuador para o meio de vedação de tamanho pequeno, por exemplo, uma válvula eletromagnética de tamanho pequeno. [0007] Além disso, o dito dispositivo é simplificado tendo em vista que não requer uma ventilação de ar conectada à pressão atmosférica, [0008] O controle do meio de elemento de vedação montado no canal secundário pode ser tudo ou nada, ou proporcional, permitindo, por meio disso, uma abertura, uma abertura parcial do canal secundário para obter posições de abertura e fechamento parciais do dispositivo de controle e, então, um suprimento modulado dos bocais ou qualquer outro dispositivo suprido. [0009] A matéria da presente invenção é, portanto um dispositivo para controlar o suprimento de um sistema de uma fonte de fluido pressurizado que compreende uma entrada de suprimento de fluído pressurizado, uma saída de evacuação de fluido pressurizado,, um duto principal que conecta a entrada de suprimento e a saída de evacuação, e meios de controle que compreendem: - um duto secundário que conecta a entrada de suprimento à saída de evacuação, - um elemento de vedação de movimento com capacidade de interromper o fluxo no duto principal, sendo que o dito elemento de vedação de movimento compreende uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, sendo que a primeira extremidade do elemento de vedação de movimento é destinada a ser submetida à pressão do fluído no nível da entrada de suprimento, sendo que o elemento de vedação de movimento se situa em uma sede de válvula por sua primeira extremidade em um estado de interrupção de comunicação entre a entrada de suprimento e a saída de evacuação, meio de vedação com capacidade de interromper o fluxo no duto secundário, uma câmara-piloto delimitada pela segunda extremidade do elemento de vedação de movimento e o meio de vedação, uma comunicação permanente entre a câmara-piloto e a entrada de suprimento, as superfícies da primeira e segunda extremidades do elemento de vedação de movimento no qual o fluido pressurizado é aplicado e a seção de passagem da segunda porção do duto secundário são tais que, em um estado fechado do meio de vedação, o elemento de vedação de movimento é mantido em contiguidade com sua sede de válvula com a finalidade de interromper circulação de fluido entre a entrada de suprimento e a saída de evacuação, e em um estado aberto do meio de vedação, o elemento de vedação de movimento é movido na direção contrária em reiação à sede de válvula permitindo-se o fluxo entre a entrada de suprimento e a saída de evacuação. (00103 Por exemplo, o elemento de vedação de movimento compreende uma passagem vazada que conecta sua primeira extremidade à sua segunda extremidade assegurando-se a comunicação permanente entre a câmara-piloto e a entrada de suprimento. (0011] O meio de vedação pode compreender, por exemplo, um elemento de vedação e um atuador que move o dito elemento de vedação entre uma posição fechada e uma posição aberta e vice-versa. [OOI23O elemento de vedação pode ser uma válvula de agulha de controle. [0013] Em um exemplo de realização, o atuador é um atuador do tipo tudo ou nada. [0014] Em outro exemplo de realização, o atuador é um atuador proporcional. [0015] Vantajosamente, os meios de vedação são formados por uma válvula eletromagnética. [0016] A matéria da presente invenção é também um sistema para resfriar pelo menos um pistão de um motor de combustão interna que compreende pelo menos um dispositivo de controle de acordo com a presente invenção, sendo que a entrada de suprimento do dispositivo de controle é conectada a uma fonte de óleo pressurizado, e a saída de evacuação é conectada a peto menos um bocal de resfriamento.

Breve Descrição dos Desenhos [0017] A presente invenção será mais bem compreendida a partir da descrição que segue e dos desenhos anexos, em que: - a Figura 1 é uma vista seccional esquemática de um dispositivo de controle de acordo com um exemplo de realização em uma position de não suprimento dos bocais, - a Figura 2 é uma vista seccional esquemática do dispositivo da Figura 1 em uma posição intermédia em vista do suprimento dos bocais, - a Figura 3 é uma vista seccional esauemática do dispositivo da Figura 1 em uma posição de suprimento dos bocais, a Figura 4 é uma vista seccional esquemática do dispositivo da Figura 1 em uma posição em vista da interrupção do suprimento dos bocais.

Descrição Detalhada de Realizações Específicas [0018] Na descrição que segue, o dispositivo de controle será aplicado ao suprimento de bocais de resfriamento de pistão de um motor de combustão interna. Entretanto, a presente invenção se aplica a todos os campos que usam fluídos e requerem um controle de seu suprimento. Além disso, por motivos de simplificação, o termo “óleo” será usado para designar o fluído que circula através do dispositivo de controle, mas será compreendido que a presente invenção não é restrita ao suprimento de óleo e que qualquer outro fluido pode ser implementado. {0019] O dispositivo de controle 2 representado nas Figuras 1 a 4 se destina, por exemplo, a ser disposto entre uma fonte de óleo pressurizado e pelo menos um bocal de resfriamento, sendo que a fonte de pressão do bocal de óleo é representada esquematicamente. O boca! de resfriamento se destina a projetar óleo contra o fundo dos pistões (não representados) de um motor de combustão interna. O dispositivo de controle 2 controla o suprimento de óleo pressurizado de um ou mais bocais. [0020] No caso do controle do suprimento de óleo dos bocais, o dispositivo de controle se destina a ser fixado no cárter. [0021] O dispositivo de controle compreende uma entrada de suprimento 8, chamada de agora em diante de entrada, e uma saída de evacuação 10, chamada de agora em diante de saída. A entrada 8 se destina a ser conectada à fonte de óleo pressurizado (não representada), por exemplo, uma bomba de óleo, e a saída 10 se destina a ser conectada a peio menos um bocal de resfriamento (não representado). A entrada 8 e a saída 10 são conectadas por um duto principal 11. [0022) 0 dispositivo de controle compreende adicionalmente, interposto entre a entrada 8 e a saída 10, meios para controlar a comunicação fluídica entre a entrada 8 e a saída 10. [0023) Os meios de controle são dispostos no duto principal 11 entre a entrada 8 e a saída 10 com a finalidade de controlar a comunicação entre a entrada 8 e a saída 10. O meio de controle compreende um duto secundário 12 que conecta a entrada 8 e a saída 10, sendo que o meio de vedação 18 disposto no duto secundário 12 delimita uma primeira porção 12.1 situada entre a entrada 8 e o meio de vedação 16 e uma segunda porção 12.2 situada entre o meio de vedação 18 e uma saída de evacuação 10. [0024) 0 meio de controle compreende um elemento de vedação de movimento 14 em translação na primeira porção 12.1, sendo que o elemento de vedação de movimento 14 se destina a se situar em uma sede de válvula 17 que reveste a entrada 8. O elemento de vedação de movimento 14 tem um eixo geométrico longitudinal X e é móvel ao longo de seu eixo geométrico longitudinal na primeira porção 12.2. [0025) Uma câmara-piloto 18 é disposta entre o elemento de vedação de movimento 14 e o meio de vedação 16. [0026) A câmara-piloto 18 está permanentemente em comunicação com a entrada 8. No exemplo representado, o elemento de vedação de movimento 14 compreende uma passagem 20 que assegura comunicação permanente entre a entrada 8 e a câmara-piloto 18. No exemplo representado, a passagem é coaxial ao eixo geométrico do elemento de vedação de movimento 14, mas também pode estar deslocada em relação ao eixo geométrico do elemento de vedação, [0027] A segunda porção 12.2 do duto secundário 12 é tal que a taxa de fluxo da câmara-piloto 18 para a saída 10 é maior do que a da entrada 8 para a câmara-piloto 18. Por exemplo» a secào de passagem da secunda porção 12.2 do duto secundário 12 é maior do que a da passagem através do elemento de vedação de movimento 14. [0028] Os meios de vedação 16 são, no exemplo representado, formados por uma válvula de agulha de controle móvel em transiação por um atuador. O meio de vedação pode, por exemplo» ser formado por uma válvula eletromagnética. Todos os meios que tornam possível interromper ou permitir fluxo por comando podem ser implementados. Por exemplo, é possível prever implementação de uma válvula atuada por um atuador piezoeíétrico ou pneumático. Em outras aplicações, meios de vedação de controle manual podem ser previstos. [0029] O elemento de vedação de movimento 14 compreende uma primeira extremidade longitudinal 14.1 sujeita à pressão do fluido na entrada 8, e uma segunda extremidade longitudinal 14.2 sujeita à pressão do fluido na câmara-piloto 18. A superfície da segunda extremidade longitudinal 14.2 que enxerga o óleo pressurizado é maior do que a superfície da primeira extremidade longitudinal 14.1 que enxerga o fluido pressurizado tal como» quando a mesma pressão existir na entrada 8 e na câmara-piloto 18, o elemento de vedação de movimento 14 é empurrado de volta contra sua sede 17 e interrompe a comunicação entre a entrada 8 e a saída 10. [0030] No exemplo representado, a primeira extremidade 14.1 tem um formato de cone truncado, e a superfície da primeira extremidade 14.1 do elemento de vedação que enxerga o fluido quando o elemento de vedação é movido na direção contrária de sua sede é a mesma superfície que a da segunda extremidade do elemento de vedação. Entretanto, devido ao fluxo de óleo e perdas de carga, a pressão no duto principal 11 é menor do que a da câmara-piloto 18 que está na pressão da entrada 8. Um elemento de vedação que tem outro formato não vai além do escopo da presente invenção. [0031] A operação do dispositivo de controle, de acordo com a invenção, será descrita agora. [0032] Na aplicação ao suprimento de bocais de resfriamento, o dispositivo de controle é normalmente aberto (estado representado na Figura 3), permitindo-se o suprimento dos bocais. Para outras aplicações, pode estar em um estado normalmente fechado, o suprimento é interrompido. [0033] Em uma posição de interrupção do suprimento como representado na Figura 1, a válvula de agulha 16 interrompe o fluxo da câmara-piloto 18 à segunda porção 12.2 do duto secundário 12. Por conta da comunicação permanente entre a entrada 8 e a câmara-piloto 18 e o estado fechado da válvula de agulha, a pressão de óleo na câmara-piloto 18 é igual à pressão de óleo da entrada 8. A superfície da segunda extremidade longitudinal 14.2 do elemento de vedação de movimento 14 no qual o óleo da câmara-piloto 18 se aplica é maior do que a superfície da primeira extremidade longitudinal 14.1 do elemento de vedação de movimento 14 no qual o óleo se aplica na entrada 8, a força exercida pelo óleo na câmara-piloto 18 no elemento de vedação de movimento 14 pressiona o elemento de vedação de movimento 14 contra a sede de válvula 17. A comunicação entre a entrada 8 e a saída 10 é, desse modo, interrompida. Os bocais não são supridos com óleo. [0034] Quando se deseja suprir o bocal de resfriamento com óleo, a válvula de agulha de controle é deslizada para que permita comunicação entre a câmara-piloto 18 e a segunda porção 12.2 do duto secundário (Figura 2). Essa comunicação ocasiona o fluxo do fluído contido na câmara-piloto para a saída 10 por meio da segunda porção 12.2. Adicionalmente, a taxa de fluxo através da segunda porção 12.2 é maior do que a da entrada 8 na câmara-piloto 18, a pressão na câmara-püoto 18 cai devido ao fluxo através da segunda porção 12.2 na direção da saída de evacuação 10, e dessa forma a pressão cai, passando-se da pressão de entrada para a pressão de saída. A pressio de óleo no nível da entrada rfe suprimento 8 que se aplica na primeira extremidade do elemento de vedação de movimento é, então, maior que a aplicada na segunda extremidade do elemento de vedação de movimento 14 na câmara-piloto 18 e é tal que a força aplicada na primeira extremidade longitudinal 14.1 do elemento de vedação de movimento 14 pelo óleo pressurizado é maior do que a aplicada na segunda extremidade longitudinal 14.2 do elemento de vedação de movimento 14 pelo óleo contido na câmara-piloto 18, o elemento de vedação de movimento 14 então desliza na primeira zona 12.1 do duto secundário 12 em um sentido de reduzir o volume da câmara-piloto 18. O elemento de vedação de movimento se move em uma direção contrária á sede de válvula 17 devido à pressão dinâmica e pressão estática, permítindo-se, desse modo, o fluxo do óleo da entrada de suprimento 8 para a saída de suprimento 10 por meio do duto principal 11 (Figura 3). [0035] Quando é decidido interromper o suprimento de óleo dos bocais, a válvula de agulha de controle é deslizada com a finalidade de interromper novamente a comunicação entre da primeira porção 12.1 e a segunda porção 12.2 do duto secundário 12 (Figura 4). A câmara-piloto 18 é sempre suprida com óleo por meio da passagem através do elemento de vedação de movimento 14, mas o óleo não é mais evacuado por meio da segunda porção 12,2. A pressão na câmara-piloto 18 aumenta até alcançar o valor da pressão na entrada de suprimento 8. Devido ao fluxo de óleo e a perdas de carga, a pressão no duto principal 11 é menor do que na câmara-piloto 18 que está com a pressão da entrada 8, sendo que uma força é aplicada no elemento de vedação de movimento 14 na direção de sua sede de válvula 17 reduzindo, dessa maneira, a passagem do fluido até ocorra uma interrupção completa. O fluxo entre a entrada de suprimento 8 e a salda de evacuação 10 é, então, interrompido novamente (Figura 1). [0038] No exemplo descrito, a abertura e o fechamento do meio de vedação são tudo ou nada, mas a abertura parcial ou fechamento parcial de comunicação entre a câmara-piloto 18 e a segunda porção 12.2 do duto secundário 12 pode ser fornecido mediante o fornecimento de meios de abertura proporcionais do meio de vedação. [0037] Graças à invenção, um elemento de vedação de movimento de tamanho grande e/ou que tem um curso importante pode ser implementado enquanto se conserva o meio de vedação que tem curso e tamanho bastante pequenos, uma vez que o controle do elemento de vedação é auxiliado pela pressão na câmara-piloto. O dispositivo de controle pode, então, ter ótima compacidade. [0038] Além disso, o dispositivo de controle possui realização simplificada, uma vez que requer apenas um canal secundário entre a entrada de suprimento e a saída de evacuação, e não requer uma ventilação de ar para pressão atmosférica. Seu custo de produção é reduzido. [0039] Adicíonalmente, é muito fácil a integração do dito dispositivo a circuitos de resfriamento existentes. {0040] O dispositivo de controle de suprimento é particularmente adaptado para o controle do suprimento de um ou mais bocais de resfriamento de pistão para motor de combustão interna. Entretanto, será compreendido que o dispositivo de controle, de acordo com a presente invenção, pode ser adaptado a todos os sistemas que implementam fluidos e requerem controle do suprimento de fluido.

Claims

1. DISPOSITIVO DE CONTROLE, caracterizado pelo fato de ser para controlar o suprimento de um sistema de uma fonte de fluido pressurizado, que compreende uma entrada de suprimento de fluido pressurizado (8), uma saída de evacuação de fluido pressurizado (10), um duto principal (11) que cnnerfa a entrada rie suprimento (B) e a saída de evacuação (10), e meio de controle que compreende; - um duto secundário (12) que conecta a entrada de suprimento (8) à saída de evacuação (10), - um elemento de vedação de movimento (14) com capacidade de interromper o fluxo no duto principal (11), em que o dito elemento de vedação de movimento (14) compreende uma primeira extremidade (14.1) e uma segunda extremidade (14.2), em que a primeira extremidade (14.1) do elemento de vedação de movimento (14) é destinada a ser submetida à pressão do fluído no nível da entrada de suprimento (8), em que o elemento de vedação de movimento (14) repousa sobre uma sede de válvula (17) por sua primeira extremidade (14.1) em um estado de interrupção da comunicação entre a entrada de suprimento (8) e a saída de evacuação (10), - meio de vedação com capacidade de interromper o fluxo no duto secundário, - uma câmara-piloto (18) delimitada pela segunda extremidade (14.2) do elemento de vedação de movimento (14) e pelo meio de vedação, - uma comunicação permanente entre a câmara-piloto (18) e a entrada de suprimento (8), as superfícies da primeira (14,1) e segunda (14.2) extremidades do elemento de vedação de movimento (14) no qual o fluido pressurizado é aplicado e a seção de passagem da segunda porção (12.1) do duto secundário são tais que, em um estado fechado do meio de vedação, o elemento de vedação de movimento (14) é mantido em contíguidade com sua sede de vãlvuia (17) com a finalidade de interromper a circulação de fluido entre a entrada de suprimento (8) e a saída de evacuação (10) e, em um estado aberto do meio de vedação, o elemento de vedação de movimento é movido na direção contrária à sua sede de válvula (17) permitindo o fluxo entre a entrada de suprimento 18'» e a saída de evacuação (10),

2. DISPOSITIVO DE CONTROLE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de vedação de movimento (14) compreende uma passagem vazada que conecta sua primeira extremidade (14.1) à sua segunda extremidade (14.2) garantindo a comunicação permanente entre a câmara-pifoto (18) e a entrada de suprimento (8).

3. DISPOSITIVO DE CONTROLE, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o meio de vedação compreende um elemento de vedação e um atuador que move o dito elemento de vedação entre uma posição fechada e uma posição aberta e vice versa.

4. DISPOSITIVO DE CONTROLE, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o elemento de vedação é uma válvula de agulha de controle.

5. DISPOSITIVO DE CONTROLE, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o atuador é um atuador do tipo tudo ou nada.

6. DISPOSITIVO DE CONTROLE, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o atuador é um atuador proporcional.

7. DISPOSITIVO DE CONTROLE, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o atuador é um atuador do tipo tudo ou nada.

8. DISPOSITIVO DE CONTROLE, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o atuador é um atuador proporcional.

9. DISPOSITIVO DE CONTROLE, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os meios de vedação são formados a partir de uma válvula eletromagnética.

10. SISTEMA PARA RESFRIAR PELO MENOS UM PISTÃO DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um dispositivo de controle conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, sendo que a entrada de suprimento (8) do dispositivo de controle é conectada a uma fonte de óleo pressurizado e a saída de evacuação (10) é conectada a pelo menos um bocal de resfriamento.