BR102016003820A2 - cabeçote do motor - Google Patents
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Abstract
a presente invenção refere-se a um cabeçote do motor (2) com uma cavidade (7) para alojar uma válvula de gás da antecâmara de combustão (5), onde um desbaste que se estende amplamente ou completamente ao redor da válvula de gás da antecâmara de combustão (5) forma junto com uma parede (10) da cavidade (7) um canal anelar (13), sendo que o canal anelar (13) é ligado a pelo menos um canal de abastecimento de gás (12) para abastecer a válvula de gás da antecâmara de combustão (5) com gás combustível, sendo que o canal anelar (13), por meio de pelo menos um corpo de base (20) disposto diagonalmente, é ligado a uma cavidade inferior (21) da válvula de gás da antecâmara de combustão (5).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CABEÇOTE DO MOTOR".
[001] A presente invenção refere-se a um cabeçote do motor com as características do preâmbulo da reivindicação 1.
[002] A partir de um determinado furo (mais ou menos 150 mm), os motores de combustão interna (de gás) são equipados com uma antecâmara de combustão para o reforço da ignição. Um gerador de faíscas que se projeta para dentro da antecâmara de combustão inflama a mistura gasosa lá presente que em uma antecâmara de combustão lavada é relativamente rica, fazendo com que as velas de ignição da antecâmara de combustão entrem em uma câmara de combustão principal, inflamando a mistura lá existente.
[003] Para o abastecimento com combustível de antecâmaras de combustão existem diversos conceitos. No caso de antecâmaras de combustão não lavadas, no tempo de compressão, uma mistura é pressionada da câmara de combustão principal para a antecâmara de combustão. Em antecâmaras de combustão lavadas existe, além disso, a possibilidade de abastecer a antecâmara de combustão adicionalmente com combustível. Este abastecimento de combustível separado acontece através de uma válvula de gás da antecâmara de combustão. Esta pode estar disposta diretamente em um cabeçote do motor ou em uma luva de vela de ignição.
[004] Um cabeçote do motor do gênero é conhecido do estado da técnica. O documento DE 10 2004 016 260 (CATERPILLAR MOTO-REN GMBH) apresenta um motor a gás com antecâmara de combustão para onde entra gás através de um canal 3. No cabeçote do motor 1 mostrado do motor a gás estão dispostos uma antecâmara de combustão 2 lavada e um canal de abastecimento de gás 3 separado para o abastecimento de uma câmara de combustão 4 com gás para a energia de ignição, sendo que o processo de ignição usual ocorre por meio de uma vela de ignição 8. No canal de abastecimento de gás 3 está disposta em um assento 6 uma válvula solenoide 5, e a saída abre diretamente na câmara de combustão 4.
[005] O documento EP 0480 545 (YANMAR DIESEL ENGINE CO) mostra uma válvula de gás de antecâmara de combustão que é abastecida com gás combustível através de um canal 18. O gás entra em um espaço oco 138 através de furos opostos, de onde o gás vai para a antecâmara de combustão quando a válvula está aberta. A desvantagem da disposição lá mostrada é a demando de espaço elevada e o dispêndio para o alinhamento dos componentes (orientação angular com posição correta para garantir a passagem do gás).
[006] O documento JP H0417 1256 A mostra uma válvula com corpo de válvula, mola de válvula, uma agulha de válvula e uma câmara inferior solicitado por gás. Há também uma câmara superior onde está disposta a mola de válvula. O gás é trazido para a válvula lateralmente. Um furo com orientação mais ou menos radial desemboca em um canal anelar muito estreito. Deste, furos em disposição radial conduzem até a agulha da válvula.
[007] No documento US 2 667 155 A é descrita uma válvula de antecâmara de combustão que possui um corpo de válvula de duas peças, uma mola de válvula e uma agulha de válvula. A câmara de válvula inferior é solicitada por gás, e na câmara de válvula superior encontra-se a mola de válvula. Também aqui o gás chega através de furos radiais até uma fenda anelar estreita e continua para dentro do corpo da válvula.
[008] A presente invenção tem a tarefa de indicar um cabeçote do motor aprimorado em comparação com o estado da técnica.
[009] Esta tarefa é solucionada com um cabeçote do motor de acordo com a reivindicação 1. Formas de execução vantajosas são apresentadas nas reivindicações dependentes.
[0010] Um cabeçote do motor de acordo com a presente invenção apresenta uma cavidade para alojar uma válvula de gás da antecâma-ra de combustão, onde um desbaste que se estende amplamente ou completamente em torno da válvula de gás da antecâmara de combustão constitui, junto com uma parede da cavidade que envolve a válvula de gás da antecâmara de combustão, um canal anelar, onde o canal anelar é conectado a pelo menos um canal de abastecimento de gás para o abastecimento da válvula de gás da antecâmara de combustão com gás combustível, onde o canal anelar é ligado a uma cavidade inferior da válvula de gás da antecâmara de combustão através de pelo menos um canal de gás disposto diagonalmente.
[0011] As vantagens da presente invenção são em especial: [0012] - Entrada fluidicamente vantajosa do fluxo de gás combustível na válvula de gás da antecâmara de combustão através do canal anelar.
[0013] - Corpo de válvula resistente em virtude do modo de construção compacto, sem dutos de gás adicionais.
[0014] - Simetria na câmara inferior da válvula, também possível com uma entrada lateral através do canal de abastecimento de gás (em caso de mais de um canal).
[0015] - Na montagem não é necessária nenhuma posição angular definida em relação ao eixo longitudinal da válvula de gás da antecâmara de combustão.
[0016] Com vantagem pode ser previsto que o ângulo formado pelo canal de gás com o eixo de simetria do corpo de válvula seja de 20° até 70°. Com tal posição do canal de gás podem ser geradas estabili-dades especialmente boas da válvula de gás da antecâmara de combustão graças a sua forma resistente. Também o decurso fluídico do gás combustível trazido é otimizado pelo fato de que não precisam ser superados ângulos agudos. Para a produção de tal canal de gás pode ser previsto que um flanco do canal anelar esteja disposto diagonalmente (inclinado para o corpo de válvula). Isto pode ser selecionado, por exemplo, de tal modo que o flanco diagonal do canal anelar forma um ângulo reto com o eixo do canal de gás. Dessa forma, pode ser obtida uma facilidade para a técnica de produção ao se furar o canal de gás. De preferência especial, pode ser previsto que o ângulo do canal de gás com o eixo de simetria do corpo de válvula seja de 20° até 30°.
[0017] De preferência, pode ser previsto que o canal anelar é conectado através de dois até seis canais de gás a uma cavidade inferior da válvula de gás da antecâmara de combustão. Dessa forma pode ser realizado um preenchimento otimizado da cavidade inferior da válvula de gás da antecâmara de combustão, do ponto de vista tanto fluí-dico como também temporal. Além disso, consegue-se com isso um fluxo amplamente simétrico no interior do corpo de válvula.
[0018] De preferência, pode ser previsto que no cabeçote do motor é inserida uma luva de vela de ignição, de modo que a parede da cavidade que com a válvula de gás da antecâmara de combustão forma um canal anelar, é formada pela parede da luva de vela de ignição. Isto descreve o caso onde a válvula de gás da antecâmara de combustão não é diretamente colocada no cabeçote do motor, mas é disposto em uma luva de vela de ignição.
[0019] Também pode ser previsto que a parede da cavidade que com a válvula de gás da antecâmara de combustão constitui um canal anelar seja formada pela própria parede do cabeçote do motor. Neste caso, a válvula de gás da antecâmara de combustão é disposta diretamente no cabeçote do motor, ou seja, sem a ajuda de uma luva de vela de ignição.
[0020] Pode ser previsto que na válvula de gás da antecâmara de combustão seja previsto pelo menos um canal de gás que liga o canal anelar a uma cavidade inferior da válvula de gás da antecâmara de combustão. Isto significa, no corpo de válvula da válvula de gás da antecâmara de combustão é formado pelo menos um canal de gás. Através deste canal de gás, durante a operação da válvula de gás da antecâmara de combustão, o gás combustível é conduzido do canal anelar em direção à sede de válvula da válvula de gás da antecâmara de combustão. Portanto, o corpo de válvula da válvula de gás da antecâmara de combustão assume, na forma de canal de gás, a condução do gás combustível do canal anelar até o local de retirada na sede da válvula. Esta construção mostrou ser especialmente vantajosa.
[0021] Pode ser previsto que entre a sede do prato de válvula da válvula de gás da antecâmara de combustão e a abertura da válvula de gás da antecâmara de combustão na antecâmara ou entre a sede do prato de válvula da válvula de gás da antecâmara de combustão e a abertura da válvula de gás da antecâmara de combustão no canal esteja previsto um espaço.
[0022] Isto descreve o caso, onde o prato de válvula da válvula de gás da antecâmara de combustão não segue diretamente a antecâmara ou o canal que vai diretamente para a antecâmara, mas entre eles é formado um espaço oco. Com a previsão deste espaço consegue-se uma entrada especialmente vantajosa do gás da válvula de gás da antecâmara de combustão para dentro da antecâmara (com disposição nivelada da válvula de gás da antecâmara de combustão com a antecâmara) ou no canal (no caso de uma disposição distanciada da válvula de gás da antecâmara de combustão).
[0023] De preferência, pode ser previsto que o espaço apresenta uma configuração amplamente piriforme que vai adelgaçando-se em direção à antecâmara. Desta forma, a entrada de gás da válvula de gás da antecâmara de combustão para a antecâmara ou no canal pode ser favoravelmente influenciada e assim mesmo, o volume pode ser mantido pequeno.
[0024] Pode ser previsto que a válvula de gás da antecâmara de combustão apresenta pelo menos uma protuberância no seu contorno externo, cujo flanco voltado para o canal anelar codelimita o canal anelar e a cujo outro flanco encosta-se um elemento de vedação para vedar a válvula de gás da antecâmara de combustão contra o furo.
[0025] Com isso consegue de maneira especialmente vantajosa uma integração de componentes. O canal anelar pode ter uma profundidade radial de acordo com a altura da protuberância, pode ser mais profundo ou também menos profundo. Quando a orientação é feita pela altura da protuberância, isto permite uma geometria pouco perturbada do corpo de base da válvula. Como elemento de vedação pode ser usado, por exemplo, um anel em O que veda a válvula de gás da antecâmara de combustão radialmente contra o furo. Naturalmente podem ser previstas mais protuberâncias que podem receber mais elementos de vedação.
[0026] Pode ser previsto que no cabeçote do motor esteja disposta uma vela de ignição, sendo que a vela de ignição e a válvula de gás da antecâmara de combustão estão dispostas em uma cavidade comum do cabeçote do motor. Isto é especialmente vantajoso no interesse de um modo de construção compacto. Nisso, preferencial mente a vela de ignição e a válvula de gás da antecâmara de combustão estão dispostas em furos que se penetram mutuamente. Dessa forma, a vela de ignição e a válvula de gás da antecâmara de combustão podem ser construídas com mais economia de espaço.
[0027] A presente invenção é explicada mais detalhadamente com a ajuda das figuras. Elas mostram: [0028] As figuras 1a até 1c mostram um cabeçote do motor com luva de vela de ignição.
[0029] As figuras 2a até 2c mostram uma luva de vela de ignição para um cabeçote do motor.
[0030] As figuras 3a até 3c mostram mais uma luva de vela de ignição para um cabeçote do motor.
[0031] As figuras 4a até 4e mostram detalhes do conceito do abastecimento de gás.
[0032] As figuras 5a e 5b mostram uma válvula de gás da antecâ-mara de combustão e uma variação para tal.
[0033] A figura 1a mostra um cabeçote do motor 2 com uma luva de vela de ignição 4 inserida no cabeçote do motor 2. No presente exemplo de execução, uma cavidade 7 é formada pela luva de vela de ignição 4. As figura 1b e 1c mostram a luva de vela de ignição 4 em duas vistas.
[0034] A figura 1a mostra um corte longitudinal através da cavidade 7 que aloja uma vela de ignição 6 (não mostrada) e uma válvula de gás da antecâmara de combustão 5. A cavidade 7 compreende, por um lado, um poço concêntrico em torno do eixo de simetria S1 de segmentos cilíndricos para alojar uma vela de ignição 6.
[0035] A cavidade 7 possui também um furo 10 com eixo de simetria S2 para alojar uma válvula de gás da antecâmara de combustão 5.
[0036] Da válvula de gás da antecâmara de combustão 5 vai um canal 8 até a antecâmara 3. A antecâmara 3, por um lado, é a própria cavidade, isto é, o espaço oco onde ocorre a ignição da mistura. Mas a antecâmara 3 também é um componente físico. Na presente forma de execução, a antecâmara 3 é executada como um componente separado da luva de vela de ignição 4 e é ligada à luva de vela de ignição 4, por exemplo, por meio de prensagem.
[0037] A vela de ignição 6 não mostrada no interesse de uma visibilidade melhor é introduzida de tal modo na luva de vela de ignição 4 através do poço concêntrico com o eixo de simetria S1 que termina nivelado com a antecâmara 3, e seus eletrodos projetam-se para den- tro da antecâmara 3. A antecâmara 3 é enriquecida com gás combustível pela válvula de gás da antecâmara de combustão 5 através do canal 8. Depois da ignição na antecâmara 3, mistura inflamada entra na câmara de combustão principal (não mostrada) através dos furos de admissão 9.
[0038] A figura 1b mostra uma vista de cima da representação da figura 1a. São visíveis os poços cilíndricos paralelos que se encontram dentro da cavidade 7 para alojar uma vela de ignição 6 e uma válvula de gás da antecâmara de combustão 5. A vela de ignição 6 não é mostrada como já foi explicado no contexto da figura 1a. Na válvula de gás da antecâmara de combustão 5 é visível um octógono, com o qual a válvula de gás da antecâmara de combustão 5 é aparafusada na luva de vela de ignição 4. No presente exemplo de execução existe um diâmetro do furo D1 maior da cavidade 7 que em uma vista de cima marca os furos para alojar a vela de ignição 6 e a válvula de gás da antecâmara de combustão 5. Em outras palavras, neste exemplo de execução consiste um poço comum para a vela de ignição 6 e a válvula de gás da antecâmara de combustão 5.
[0039] A linha central daquele furo maior com diâmetro D1 situa-se entre os eixos de simetria S1 e S2. O poço comum apresenta vantagens na montagem da vela de ignição 6 e da válvula de gás da antecâmara de combustão 5, porém fragiliza a luva de vela de ignição 4, pois resta apenas pouca espessura de parede.
[0040] A figura 1c mostra uma vista em perspectiva da luva de vela de ignição 4 deste exemplo de execução.
[0041] As figuras 2a até 2c mostram diversas vistas de uma luva de vela de ignição 4 para ser inserida em um cabeçote do motor 2 (não mostrado) de acordo com um outro exemplo de execução. Também neste caso, a cavidade 7 é formada pela luva de vela de ignição 4.
[0042] Ao passo que no exemplo de execução de acordo com as figuras 1a até 1c a cavidade 7 apresenta um segmento cilíndrico que com seu diâmetro maior tanto define o furo para alojar a vela de ignição como também o furo para alojar a válvula de gás da antecâmara de combustão 5, no presente exemplo de execução, o diâmetro maior da cavidade 7 não compreende mais completamente o furo da luva de vela de ignição 4. Antes pelo contrário, o furo 10 da válvula de gás da antecâmara de combustão 5 atravessa o furo da vela de ignição 11 no segmento superior dele com o diâmetro maior. Isto se torna especialmente claro nas ilustrações da figura 2b e da figura 2c. Em uma vista de cima (figura 2b), portanto, o furo 10 para alojar a válvula de gás da antecâmara de combustão 5 e o furo para alojar a vela de ignição 6 sobrepõem-se.
[0043] As figuras 3a até 3c mostram um outro exemplo de execução de uma luva de vela de ignição 4 para inserir em um cabeçote do motor 2 (não mostrado). Também neste caso, a cavidade 7 é formada pela luva de vela de ignição 4. Aqui, o furo para alojar a válvula de gás da antecâmara de combustão 5 também não é descrito pelo maior diâmetro da cavidade 7. Em outras palavras, também aqui, os furos para alojar uma vela de ignição 6 e para alojar a válvula de gás da antecâmara de combustão 5 penetram um no outro. Em comparação com o exemplo de execução de acordo com as figuras 2a até 2c, aqui o contorno da cavidade 7 é alterado. O contorno da cavidade 7 é configurado de tal modo que os furos cilíndricos para alojar a vela de ignição 6 e a válvula de gás da antecâmara de combustão 5 se convertem um no outro. Em outras palavras, as transições precisas do exemplo de execução de acordo com as figuras 2a até 2c aqui são substituídas por um raio suave na passagem dos dois furos.
[0044] A figura 4a mostra um corte através de uma luva de vela de ignição 4, sendo que o corte foi de modo tal que a condução do gás até a válvula de gás da antecâmara de combustão 5 fica visível. A condução do corte é mostrada na figura 4b. Um canal de abastecimento de gás 12 desemboca em um canal anelar 13 que é formado entre uma parede 10 que circunda a válvula de gás da antecâmara de combustão 5 e o contorno externo da válvula de gás da antecâmara de combustão 5. Em outras palavras, o furo 10 constitui junto com a válvula de gás da antecâmara de combustão 5 um canal anelar 13 onde desemboca o canal de abastecimento de gás 12.
[0045] A partir do canal anelar 13 formado pela parede 10 e a válvula de gás da antecâmara de combustão 5, o gás que entra é conduzido uniformemente para a válvula de gás da antecâmara de combustão 5. No exemplo de execução aqui mostrado, a parede 10 de novo é formada pela parede da luva de vela de ignição 4.
[0046] A figura 4c mostra um corte longitudinal através da luva de vela de ignição 4. O corte é visível na figura 4d. Como é evidente na figura 4c, o decurso do corte é selecionado de tal modo que também a parte do canal de abastecimento de gás 12 que vai paralelamente ao eixo de simetria S1 é visível.
[0047] A figura 4e mostra em uma vista isométrica em perspectiva a disposição da válvula de gás da antecâmara de combustão 5 e seu abastecimento com gás. O abastecimento de gás ocorre através do segmento horizontal e vertical do canal de abastecimento de gás 12.
[0048] A figura 5a mostra um corte através de uma válvula de gás da antecâmara de combustão 5. A válvula de gás da antecâmara de combustão pode ser inserida em uma cavidade 7 formada pelo cabeçote do motor 2 (não mostrado aqui) ou por uma luva de vela de ignição 4 (não mostrada aqui). Portanto, a cavidade 7 é um desbaste que é formado ou diretamente em um cabeçote do motor 2 ou em uma luva de vela de ignição 4, e que pode alojar uma válvula de gás da antecâmara de combustão 5.
[0049] O canal anelar 13 é bem visível que é formado entre a pa- rede 10 da cavidade 7 e o contorno externo da válvula de gás da ante-câmara de combustão 5. A parede 10 pode ser formada, ou pelo próprio cabeçote do motor 2 ou por uma luva de vela de ignição 4 inserida no cabeçote do motor 2. Esta possibilidade já foi explicada com a ajuda dos exemplos de execução de acordo com as figuras 1 até 4.
[0050] A agulha da válvula 14 é armada contra sua sede pela mola 15. A tampa 16 circunda a mola 15 e é ligada à agulha da válvula 14, por exemplo, através de uma soldadura de feixe.
[0051] O tampão 17 fecha e veda a válvula de gás da antecâmara de combustão 5 para cima.
[0052] A vedação do canal anelar 13 contra a cavidade 7 ocorre radialmente por meio de um anel em O 18. Estas estão dispostas em assentos anelares formados pelas protuberâncias 19. O conceito de vedação da válvula de gás da antecâmara de combustão 5 aqui mostrado prevê, portanto, que a vedação da válvula de gás da antecâmara de combustão 5 é feita radialmente, isto é, através da face externa da válvula de gás da antecâmara de combustão 5.
[0053] A figura 5b mostra uma variação da figura 5a onde o espaço 23 apresenta uma configuração amplamente piriforme que vai adel-gaçando-se em direção à antecâmara 3. Esta configuração é especialmente vantajosa fluidicamente.
Lista das referências usadas: 1 Motor de combustão interna 2 Cabeçote do motor 3 Antecâmara 4 Luva de vela de ignição 5 Válvula de gás da antecâmara de combustão 6 Vela de ignição 7 Cavidade 8 Canal 9 Furo de admissão 10 Parede da cavidade 7 11 Furo da vela de ignição 12 Canal de abastecimento de gás 13 Canal anelar 14 Agulha da válvula 15 Mola da válvula 16 Capa 17 Tampão 18 Gaxeta circular 19 Protuberância 20 Canal de gás 21 Cavidade inferior da válvula de gás da antecâmara de combustão 22 Cavidade superior da válvula de gás da antecâmara de combustão 23 Espaço 24 Corpo de válvula 51 Eixo de simetria 52 Eixo de simetria REIVINDICAÇÕES
Claims (9)
1. Cabeçote do motor (2) com uma cavidade (7) para alojar uma válvula de gás da antecâmara de combustão (5), onde um des-baste que se estende amplamente ou completamente ao redor da válvula de gás da antecâmara de combustão (5) forma junto com uma parede (10) da cavidade (7) um canal anelar (13), sendo que o canal anelar (13) é ligado a pelo menos um canal de abastecimento de gás (12) para abastecer a válvula de gás da antecâmara de combustão (5) com gás combustível, caracterizado pelo fato de que o canal anelar (13) , por meio de pelo menos um corpo de base (20) disposto diagonalmente, é ligado a uma cavidade inferior (21) da válvula de gás da antecâmara de combustão (5).
2. Cabeçote do motor (2), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo de base (20) é ligado a uma cavidade inferior (21) da válvula de gás da antecâmara de combustão (5) formando um ângulo com o eixo de simetria do corpo de válvula (24) de 20°até 70°, de preferência, um ângulo de 2 0oaté 30°.
3. Cabeçote do motor (2), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que no cabeçote do motor (2) é inserida uma luva de vela de ignição (4), de modo que a parede (10) da cavidade (7) que constitui junto com a válvula de gás da antecâmara de combustão (5) um canal anelar (13) é formada pela parede da luva de vela de ignição (4).
4. Cabeçote do motor (2), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a parede (10) da cavidade (7) que junto com a válvula de gás da antecâmara de combustão (5) constitui um canal anelar (13) é formada por uma parede do próprio cabeçote do motor (2).
5. Cabeçote do motor (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que entre a se- de de um prato de válvula da válvula de gás da antecâmara de combustão (5) e a abertura da válvula de gás da antecâmara de combustão (5) dentro de uma antecâmara (3), ou entre a sede do prato de válvula da válvula de gás da antecâmara de combustão (5) e a abertura da válvula de gás da antecâmara de combustão (5) dentro de um canal (8) que conduz até uma antecâmara (3) é previsto um espaço (23).
6. Cabeçote do motor (2), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o espaço (23) apresenta uma configuração amplamente piriforme, que vai afunilando-se em direção à antecâmara (3).
7. Cabeçote do motor (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a válvula de gás da antecâmara de combustão (5) apresenta pelo menos uma protuberância (19) no seu contorno externo, cujo flanco voltado para o canal anelar (13) codelimita o canal anelar (13), e em cujo outro flanco encosta-se um elemento de vedação para vedar a válvula de gás da antecâmara de combustão (5) contra o furo (10).
8. Cabeçote do motor (2), de acordo com qualqueruma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que no cabeçote do motor (2) é disposta uma vela de ignição (6), sendo que a vela de ignição (6) e a válvula de gás da antecâmara de combustão (5) estão dispostas em uma cavidade (7) comum do cabeçote do motor (2).
9. Cabeçote do motor (2), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a vela de ignição (6) e a válvula de gás da antecâmara de combustão (5) estão dispostas em furos que penetram um ao outro.
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