BR102019004096A2 - Comando variável de válvula para um motor de combustão interna e veículo motor - Google Patents

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cam
crank angle
gas exchange
exchange valve
valve
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BR102019004096-3A
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Thomas Malischewski
Steffen Hirschmann
Dominic Hyna
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Man Truck & Bus Ag
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Abstract

comando variável de válvula para um motor de combustão interna e veículo motor. a invenção refere-se a um comando variável (22) para um motor de combustão interna (10) com uma primeira válvula de troca de gás, particularmente, válvula de saída (16) e uma segunda válvula de troca de gás, particularmente, válvula de saída (16). além disso, o comando variável de válvula (22) tem um sistema de cames deslizantes (26). o sistema de cames deslizantes (26) tem um porta-cames deslocável axialmente (34) que, para a primeira válvula de troca de gás, tem apenas dois cames, a saber, um primeiro came (40) e um segundo came (42) inclinado axialmente com respeito ao mesmo, e, para a segunda válvula de troca de gás, tem apenas dois cames, a saber, um terceiro came (44) e um quarto came (46) inclinado axialmente com respeito ao mesmo. o primeiro came (40), o segundo came (42), o terceiro came (44) e o quarto came (46) diferem de um came de levantamento zero; o primeiro came (40) e o terceiro came (44) são idênticos no desenho. o segundo came (42) e o quarto came (46) diferem no desenho.

Description

COMANDO VARIÁVEL DE VÁLVULA PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA E VEÍCULO MOTOR [0001] A invenção refere-se a um comando variável de válvula com um sistema de cames deslizantes para um motor de combustão interna.
[0002] No estado da técnica, os sistemas de cames deslizantes são conhecidos por, dependendo de uma posição axial de um porta-cames, cames diferentes do porta-cames podem ser levados à conexão operativa com uma válvula de troca de gás.
[0003] DE 10 2015 008722 A1 divulga um modo de aquecimento interno do motor por meio de um aumento na carga, cujo modo de aquecimento pode ser ajustado por meio de um dispositivo de contorno de came trocando para um came diferente.
[0004] Um sistema de cames deslizantes é conhecido, por exemplo, de DE 10 2011 052912 A1. O sistema de cames deslizantes tem um came deslizante ou porta-cames que em cada caso tenha três trilhas de came ou contornos de came para duas válvulas de entrada.
[0005] Uma desvantagem do estado da técnica conhecido pode ser o fato de que um came separado ou uma trilha de came separada são providos no porta-cames para cada modo de motor desejado. A troca entre mais de dois contornos de came para uma válvula pode ser complicada para perceber estruturalmente e controlar.
[0006] De acordo com aspectos mais gerais, a invenção é baseada no objetivo de prover uma alternativa e/ou um comando variável de válvula melhorado com o qual as desvantagens no estado da técnica possam ser superadas. Particularmente, uma funcionalidade estendida do comando variável de válvula é pretendida a se tornar possível sem aumentar um número de cames de um porta-cames de um sistema de cames deslizantes.
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2/23 [0007] De acordo com um aspecto mais específico, a invenção é baseada no objetivo de prover uma alternativa e/ou um comando variável de válvula melhorado que gerencie, em particular sem aumentar, um número de cames de dois cames por válvula e, não obstante, proveja mais de dois modos de operação. Em particular, a intenção é ser capaz de perceber um modo de operação normal, um modo de travagem do motor e/ou um modo de operação de aumento da temperatura do gás de exaustão.
[0008] Os objetivos são alcançados por meio das características de acordo com a reivindicação independente. Desenvolvimentos vantajosos são indicados nas reivindicações dependentes e no relatório descritivo.
[0009] O comando variável de válvula é adequado para um motor de combustão interna com uma primeira válvula de troca de gás, em particular válvula de saída, e uma segunda válvula de troca de gás (por exemplo, do mesmo tipo (válvula de entrada ou saída) como a primeira válvula de troca de gás), em particular válvula de saída. O comando variável de válvula compreende um sistema de cames deslizantes. O sistema de cames deslizantes tem um porta-cames deslocável axialmente (por exemplo arranjado em uma maneira deslocável axialmente em um eixo e/ou no eixo para a rotação com o mesmo). Para a primeira válvula de troca de gás, o porta-cames tem um primeiro came e um segundo came inclinado axialmente com respeito a ela (por exemplo diretamente axialmente adjacente). Para a segunda válvula de troca de gás, o porta-cames tem um terceiro came e um quarto came inclinado axialmente com respeito aos mesmos (por exemplo diretamente axialmente adjacente). Dependendo de uma posição axial do porta-cames ou o primeiro came está posicionado para acionar a primeira válvula de troca de gás e (em particular simultaneamente) o terceiro came está posicionado para acionar a segunda válvula de troca de gás ou o segundo came está posicionado para acionar a primeira válvula de troca de gás e (em particular simultaneamente) o
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3/23 quarto came está posicionado para acionar a segunda válvula de troca de gás. Para colocar em outras palavras, se o primeiro came aciona a primeira válvula de troca de gás, então o terceiro came também aciona a segunda válvula de troca de gás, e, se o segundo came aciona a primeira válvula de troca de gás, então o quarto came também aciona a segunda válvula de troca de gás. O primeiro came, o segundo came, o terceiro came e o quarto came podem diferir de um came (imaginário) de levantamento zero (por exemplo, eles têm um contorno de came com pelo menos uma elevação e/ou uma depressão). O primeiro came e o terceiro came são (substancialmente) idênticos no desenho. O segundo came e o quarto came diferem no desenho.
[0010] De acordo com os aspectos mais gerais, o comando variável de válvula torna possível para o primeiro came e o terceiro came serem capazes de serem usados para um primeiro modo de operação, por exemplo, um modo de operação normal. Por outro lado, o segundo came e o quarto came diferem no desenho, e, portanto, funções diferentes com válvulas de troca de gás diferentes, em particular do mesmo tipo (válvula de entrada ou válvula de saída), podem ser realizadas com os ditos dois cames. As diferentes funções podem, por exemplo, interagir umas com as outras de forma vantajosa ou podem ser funções totalmente separadas.
[0011] De acordo com o aspecto específico, o comando variável de válvula torna possível para o segundo came e o quarto came quando combinados juntos permitirem um modo de travagem do motor, com, por exemplo, partes diferentes do modo de travagem do motor a ser distribuído para o segundo came e para o quarto came. Isto tem o resultado de que a primeira válvula de troca de gás realiza uma primeira parte do modo de travagem do motor enquanto a segunda válvula de troca de gás realiza uma segunda parte do modo de travagem do motor.
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4/23 [0012] Um cilindro atribuído a primeira e segunda válvula de troca de gás é expedientemente não disparado no modo de travagem do motor.
[0013] Em uma modalidade preferencial exemplificativa, o comando variável de válvula ademais tem dispositivos de transmissão de força separados (por exemplo, tuchos, alavancas de segmento, balancins) para conexão operativa do primeiro came e do segundo came para a primeira válvula de troca de gás e para conexão operativa do terceiro came e do quarto came para a segunda válvula de troca de gás. A primeira válvula de troca de gás e a segunda válvula de troca de gás podem, portanto, ser acionadas separadamente entre si através dos dispositivos de transmissão de força.
[0014] Por exemplo, o comando variável de válvula pode ter um primeiro dispositivo de transmissão de força (por exemplo, tuchos, alavancas de segmento, balancins), por meio do qual a primeira válvula de troca de gás pode ser operativamente conectada ao primeiro came ou ao segundo came dependendo de uma posição axial do porta-cames. Alternativa ou adicionalmente, o comando variável de válvula pode ter um segundo dispositivo de transmissão de força (por exemplo, tuchos, alavancas de segmento, balancins), por meio do qual a segunda válvula de troca de gás pode ser operativamente conectada ao terceiro came ou ao quarto came dependendo de uma posição axial do porta-cames. O primeiro e o segundo dispositivo de transmissão de força podem ser providos separadamente entre si e/ou não podem ser conectados operativamente entre si.
[0015] Em uma modalidade exemplificativa, um primeiro dispositivo de transmissão de força e/ou um segundo dispositivo de transmissão de força tem/têm um dispositivo de mudança que, em particular, pode ser ligado para mudar uma transmissão de um contorno de came do came conectado operativamente respectivamente. Há, portanto, a
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5/23 possibilidade, por exemplo, de aumentar, de reduzir e/ou de deslocar um curso de uma curva de controle de válvula.
[0016] Em uma modalidade particularmente preferencial exemplificativa, um primeiro dispositivo de transmissão de força e/ou um segundo dispositivo de transmissão de força tem/têm um dispositivo de curso livre que, em particular, pode ser ligado pelo menos parcialmente compensando, em particular compensando completamente, uma transmissão de um contorno de came do came conectado operativamente respectivamente.
[0017] Em particular (por exemplo, somente) o primeiro dispositivo de transmissão de força pode ter um dispositivo de curso livre. O dispositivo de curso livre pode ser concebido para compensar, em particular completamente, um contorno de came do segundo came.
[0018] O dispositivo de curso livre pode expedientemente ser arranjado em um lado da válvula ou em um lado do eixo do came do dispositivo de transmissão de força.
[0019] Por exemplo, o dispositivo de curso livre pode ter um pistão de acionamento deslocável, deslocabilidade do qual podendo ser bloqueada, por exemplo hidraulicamente, por exemplo por pelo menos um pistão de bloqueio deslocável, a fim de perceber a funcionalidade do curso livre.
[0020] É possível para o primeiro dispositivo de transmissão de força, o segundo dispositivo de transmissão de força, o dispositivo de mudança e/ou o dispositivo de curso livre serem capazes de ter um elemento de compensação de movimento de válvula hidráulica 54.
[0021] Em uma modalidade exemplificativa adicional, o primeiro came e o terceiro came têm desenho projetado como cames de válvula de saída normais. Alternativa ou adicionalmente, o primeiro came e o terceiro came têm desenho projetado para manter a primeira válvula de troca de gás e a segunda válvula de troca de gás abertas durante um curso de
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6/23 saída. Por exemplo, o primeiro came e o terceiro came podem manter a primeira válvula de troca de gás e a segunda válvula de troca de gás fechadas durante o ciclo de controle restante.
[0022] Em uma modalidade, o segundo came tem desenho projetado para manter a primeira válvula de troca de gás fechada e, subsequentemente, abrir a mesma no curso de compressão, a fim de ter a descompressão do gás. Ou seja, a primeira válvula de troca de gás é inicialmente mantida fechada no curso de compressão e, subsequentemente, também é aberta no curso de compressão. Alternativa ou adicionalmente, o segundo came tem desenho projetado para, pelo menos temporariamente, manter a primeira válvula de troca de gás aberta no curso da expansão a fim de admitir gás. Em particular, uma primeira parte de um modo de travagem do motor, portanto, pode ser percebida na primeira válvula de troca de gás mediante o segundo came, com descompressão de gás no curso de compressão e admissão de gás subsequente no curso de expansão.
[0023] Em uma modalidade adicional, o quarto came tem desenho projetado para manter a segunda válvula de troca de gás fechada e, subsequentemente, abrir a mesma no curso de compressão, a fim de ter a descompressão do gás. Ou seja, a segunda válvula de troca de gás é inicialmente mantida fechada no curso de saída e, subsequentemente, também é aberta no curso de saída. Uma segunda parte de um modo de travagem do motor, portanto, pode ser percebida na segunda válvula de troca de gás mediante o quarto came, com descompressão de gás no curso de compressão. Além disso, um modo de aumento da temperatura do gás de exaustão pode ser percebido na segunda válvula de troca de gás por meio do quarto came se o cilindro é disparado e um contorno de came do segundo came é compensado de qualquer maneira, por exemplo, por meio de um dispositivo de curso livre. O aumento da temperatura surge em
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7/23 particular por causa do fato de que o trabalho do circuito de troca de carga no diagrama p V é significativamente aumentado.
[0024] Um cilindro atribuído para a primeira válvula de troca de gás e para a segunda válvula de troca de gás é expedientemente disparado no modo de aumento da temperatura do gás de exaustão.
[0025] Em uma modalidade preferencial, o segundo came e o quarto came quando combinados juntos trazem um modo de travagem do motor, em particular com uma primeira descompressão de gás no curso de compressão, admissão de gás no curso de expansão e/ou uma segunda descompressão de gás no curso de saída.
[0026] Em uma modalidade preferencial adicional, o quarto came e um dispositivo de curso livre ativado para, em particular, compensar completamente um contorno de came do segundo came trazendo aproximadamente um modo de aumento da temperatura do gás de exaustão, particularmente, com descompressão de gás no curso de saída.
[0027] Em uma modalidade variante, o quarta came tem desenho projetado para abrir a segunda válvula de troca de gás (em particular uma vez por ciclo de controle), especificamente no curso de saída após uma primeira metade do curso de saída; na faixa entre um ângulo de manivela de 120° antes de TDC (ponto morto superior de um movimento de pistão de um pistão do cilindro) e um ângulo de manivela de 40° antes de TDC; e/ou na faixa entre um ângulo de manivela de 100° antes de TDC e 60° antes de TDC; e/ou na faixa entre um ângulo de manivela de 90° antes de TDC e 70° antes de TDC; e/ou em um ângulo de manivela de (aproximadamente) 80° antes de TDC.
[0028] Em uma modalidade variante adicional, o quarto came tem desenho projetado para manter a segunda válvula de troca de gás aberta (em particular uma vez por ciclo de controle) para menos de um ângulo de manivela de 160°, um ângulo de manivela de 150°, um ângulo de manivela 140° e/ou um ângulo de manivela 130°; e/ou para mais de um
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8/23 ângulo de manivela de 80°, um ângulo de manivela de 90°, um ângulo de manivela de 100° e/ou um ângulo de manivela de 110°; e/ou para um ângulo de manivela de (aproximadamente) 120°.
[0029] Em uma modalidade exemplificativa adicional, um curso de válvula (máximo) proporcionado pelo quarto came é menos de 50%, 40%, 30% e/ou 25%; e/ou superior a 5%, 10%, 15% de um curso de válvula (máximo) que é proporcionado pelo terceiro came. Alternativa ou adicionalmente, o curso da válvula (máximo) proporcionado pelo quarto came é menos de 5 mm, 4 mm, 3 mm e/ou 2,5 mm; e/ou superior a 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm; e/ou (aproximadamente) 2 mm.
[0030] Em uma modalidade, um tempo de fechamento da válvula de saída é (substancialmente) inalterado em comparação com um tempo de fechamento normal da válvula de saída (por exemplo, tempo de fechamento no modo normal, situado, por exemplo, no final do curso de saída ou no início do curso de entrada), em particular de acordo com o primeiro came e o terceiro came. Alternativa ou adicionalmente, o tempo de fechamento da válvula de saída se encontra na faixa do TDC (no curso de saída), particularmente, entre TDC e 40° após TDC (no curso de entrada).
[0031] Em uma modalidade preferencial, a operação do motor de combustão interna no modo de aumento da temperatura do gás de exaustão ocorre em uma faixa de carga fraca, em particular abaixo de uma velocidade rotatória do motor de (aproximadamente) 1200 rpm e/ou dentro de uma faixa de velocidade rotatória do motor de entre (aproximadamente) 600 rpm e (aproximadamente) 1000 rpm. Em particular sob tais condições de carga fraca, anteriormente foi difícil chegar a uma temperatura de gases de escape alta, por exemplo, para regenerar um filtro de partículas.
[0032] Em uma modalidade variante, o modo de aumento da temperatura do gás de exaustão é realizado se for detectado, em particular diretamente (por exemplo, medindo) ou indiretamente (por exemplo, indiretamente, detectando valores de parâmetros, alternando estados,
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9/23 condições ou operando estados do motor de combustão interna) que uma temperatura do gás de exaustão atual é mais baixa do que uma temperatura do gás de exaustão desejada (por exemplo, 300° C para regenerar um filtro de partícula ou 150° C para operar um conversor catalítico SCR). Alternativa ou adicionalmente, detectou-se que uma temperatura de gás de exaustão atual é mais baixa do que uma temperatura do gás de exaustão mínima para operar um sistema de póstratamento do gás de exaustão, em particular um conversor catalítico SCR, do motor de combustão interna e/ ou regeneração de um filtro de partículas, em particular é desejado um filtro de partículas diesel (por exemplo, expiração de um tempo predeterminado ou tempo de funcionamento do motor desde a última regeneração, medição de um número de partículas ou semelhante). Também é possível que seja detectado que o motor de combustão interna está iniciado, em particular em condições de partida a frio. O modo de aumento da temperatura do gás de exaustão pode, portanto, ser realizado em particular se um aumento na temperatura do gás de exaustão for realmente desejado ou exigido.
[0033] Em uma modalidade variante adicional, o modo de aumento da temperatura do gás de exaustão é realizado até que seja detectado, em particular diretamente (por exemplo, medindo) ou indiretamente (por exemplo, indiretamente, detectando valores de parâmetros, alternando estados, condições ou operando estados do motor de combustão interna) que uma temperatura do gás de exaustão atual é maior do que ou igual a uma temperatura do gás de exaustão desejada. Também é possível, por exemplo, que se detecte que uma temperatura do gás de exaustão atual seja idêntica ou superior a uma temperatura do gás de exaustão mínima para a operação de um sistema de pós-tratamento de gás de exaustão, em particular um conversor catalítico SCR, ou do motor de combustão interna e/ou uma regeneração de um filtro de partícula, em particular de um filtro de partícula diesel, são terminados. O modo de
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10/23 aumento da temperatura do gás de exaustão pode, portanto, ser terminado quando a temperatura aumentada do gás de exaustão não é mais exigida ou a temperatura do gás de exaustão foi aumentada a um nível suficientemente elevado.
[0034] Em uma modalidade exemplificativa, o segundo came tem desenho projetado para abrir a primeira válvula de troca de gás (em particular uma vez por ciclo de controle), especificamente no curso de compressão após uma primeira metade do curso de compressão; e/ou na faixa entre um ângulo de manivela de 120° antes de TDC e um ângulo de manivela de 40° antes de TDC; e/ou na faixa entre um ângulo de manivela de 100° antes de TDC e 60° antes de TDC; e/ou na faixa entre um ângulo de manivela de 90° antes de TDC e 70° antes de TDC; e/ou em um ângulo de manivela de (aproximadamente) 80° antes de TDC.
[0035] Em uma modalidade exemplificativa adicional, o segundo came tem desenho projetado para manter a primeira válvula de troca de gás aberta (em particular uma vez por ciclo de controle) para menos de em ângulo de manivela de 400°, um ângulo de manivela de 350°, um ângulo de manivela de 330° e/ou um ângulo de manivela de 310°; e/ou para mais de um ângulo de manivela de 200°, um ângulo de manivela de 250°, um ângulo de manivela de 270° e/ou um ângulo de manivela de 290°; e/ou para um ângulo de manivela de (aproximadamente) 300°.
[0036] A invenção também é direcionada a um veículo a motor, em particular, um veículo comercial (por exemplo, ônibus ou caminhão), com um comando variável de válvula como divulgado neste documento.
[0037] Também é possível usar o dispositivo conforme divulgado neste documento para veículos para passageiros, motores de grande porte, veículos para todos os terrenos, motores estacionários, motores marítimos etc.
[0038] As modalidades preferenciais e características da invenção as quais são descritas acima podem ser combinadas entre si da
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11/23 maneira desejada. Outras características e vantagens da invenção serão descritas abaixo, tendo como referência as figuras anexas, nas quais:
[0039] Figura 1 mostra uma ilustração esquemática de um cilindro de um motor de combustão interna;
[0040] Figura 2 mostra um sistema de cames deslizantes exemplificativo de acordo com a presente divulgação;
[0041] Figura 3 mostra um dispositivo de mudança exemplificativo de acordo com a presente divulgação;
[0042] Figura 4 mostra um dispositivo de mudança adicional exemplificativo de acordo com a presente divulgação;
[0043] Figura 5 mostra um diagrama de controle para válvulas de saída em um modo de operação normal;
[0044] Figura 6 mostra um diagrama de controle para válvulas de saída e válvulas de entrada em um modo de travagem do motor juntamente com uma curva de pressão de cilindro associada; e [0045] Figura 7 mostra um diagrama de controle para uma válvula de saída e uma válvula de entrada em um modo de operação de aumento da temperatura do gás de exaustão juntamente com uma curva de pressão de cilindro associada.
[0046] As modalidades mostradas nas figuras correspondem pelo menos parcialmente e, portanto, partes similares ou idênticas são providas com os mesmos sinais de referência e, para a explicação dos mesmos, também é feita referência em relação à descrição de outras modalidades ou figuras a fim de evitar repetições.
[0047] A Figura 1 mostra um cilindro 12 de um motor de combustão interna 10. O motor de combustão interna 10 é um motor de combustão interna de quatro tempos, em particular, um motor de combustão interna a diesel de quatro tempos ou um motor de combustão interna a gasolina de quatro tempos. O motor de combustão interna 10 é
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12/23 compreendido preferencialmente em um veículo comercial, por exemplo, um caminhão ou um ônibus, para condução do veículo comercial.
[0048] O cilindro exemplar 12 tem duas válvulas de entrada 14 (apenas uma ilustrada na Figura 1) e duas válvulas de saída 16 (apenas uma ilustrada na Figura 1). O cilindro 12, além disso, tem uma câmara de combustão 18 e um pistão 20. O motor de combustão interna 10 pode ter uma pluralidade de cilindros 12.
[0049] As válvulas de entrada 14 conectam a câmara de combustão 18 a um sistema de fornecimento de ar do motor de combustão interna 10 para suprir ar de combustão para a câmara de combustão 18. As válvulas de saída 16 conectam a câmara de combustão 18 a um trem de exaustão do motor de combustão interna 10 para remover gases de exaustão.
[0050] As válvulas de saída 16 estão conectadas a um comando variável de válvula 22. O comando variável de válvula 22 tem um dispositivo de transmissão de força separado 24 (apenas um ilustrado na Figura 1) para cada válvula de saída 16. Além disso, o comando variável de válvula 22 tem um sistema de cames deslizantes 26. Os dispositivos de transmissão de força 24 podem produzir uma conexão operativa entre o sistema de cames deslizantes 26 e as válvulas de saída 16. Os dispositivos de transmissão de força 24 podem ser concebidos, por exemplo, como tuchos, alavancas de segmento ou balancins. Os dispositivos de transmissão de força 24 podem cada um ter, por exemplo, uma roldana ou um bloco deslizante como seguidor de came. Um dos dispositivos de transmissão de força 24 tem um dispositivo de mudança 28 concebido, por exemplo, como um dispositivo de curso livre. O dispositivo de mudança 28 serve para alterar uma transmissão de um contorno de came, que foi digitalizado ou gravado pelo dispositivo de transmissão de força 24, para a válvula de saída 16. O dispositivo de mudança 28 pode ser integrado em qualquer posição no dispositivo de transmissão de força 24. Por exemplo, o
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13/23 dispositivo de mudança 28 pode ser integrado em um lado da válvula ou um lado da árvore de cames do dispositivo de transmissão de força 24.
[0051] O pistão 20 é disposto no cilindro 12 de tal forma que é capaz de ser movido de um lado para o outro de maneira conhecida e é conectado a um virabrequim 30.
[0052] Um ou mais dispositivos de pós-tratamento de gás de exaustão 32, por exemplo, um filtro de partículas, em particular um filtro de partículas de diesel, um conversor catalítico de oxidação, em particular um conversor catalítico de oxidação de diesel e/ou um conversor catalítico SCR (conversor catalítico para redução catalítica seletiva) podem ser organizados no trem de exaustão.
[0053] A Figura 2 ilustra um recorte de um sistema de cames deslizantes 26 exemplificativo.
[0054] O sistema de cames deslizantes 26 tem um porta-cames (came deslizante) 34. O porta-cames 34 está arranjado em um eixo (de came) 36 de modo que seja deslocável axialmente e gire com o mesmo. Um deslocamento axial do porta-cames 34 pode ocorrer, por exemplo, por meio de atuadores que não são ilustrados e podem se engajar seletivamente em faixas de acoplamento helicoidal 38 para deslocar o portador de came 34.
[0055] O porta-cames 34 tem um primeiro came 40, um segundo came 42, um terceiro came 44 e um quarto came 46. Dependendo da posição axial do porta-cames 34, ou o primeiro came 40 ou o segundo came 42 aciona a primeira válvula de saída 16 através do dispositivo de transmissão de força 24 correspondente (ver Figura 1). Da mesma forma, a segunda válvula de saída 16 é acionada ou pelo terceiro came 44 ou pelo quarto came 46 através do dispositivo de transmissão de força 24 correspondente (ver Figura 1). Os cames 40 46 estão arranjados de tal maneira que ou o primeiro came 40 e o terceiro came 44 ou o segundo came 42 e o quarto came 46 acionam a válvula de saída 16 (ver Figura 1).
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O primeiro came 40 tem desenho projetado como o terceiro came 44. O segundo came 42 difere do quarto came 44. Todos os cames 40 46 não são cames de levantamento zero, ou seja, todos os cames 40, 46 têm um contorno de came que levaria a uma atuação de levantamento da válvula de saída 16 correspondente.
[0056] Os dispositivos de mudança exemplares 28 estão ilustrados nas figuras 3 e 4.
[0057] No que diz respeito à figura 3, o dispositivo de mudança está integrado em um receptáculo 48 do dispositivo de transmissão de força 24 no lado da válvula do mesmo. O dispositivo de mudança 28 tem um pistão de acionamento 50, dois pistões de bloqueio 52, um elemento de compensação de movimento de válvula hidráulica 54 e um corpo de contato 56.
[0058] O pistão de acionamento 50 é arranjado no receptáculo de modo a ser deslocável axialmente ao longo de um eixo longitudinal do receptáculo 48. Em detalhe, o pistão de acionamento 50 é deslocável axialmente entre uma primeira posição, conforme ilustrado na Figura 3 e uma segunda posição. No estado operacional do dispositivo de mudança 28 que é ilustrado na Figura 3, um deslocamento do pistão de acionamento 50 da primeira posição para a segunda posição é bloqueado pelos pistões de bloqueio 52. Não ocorre nenhuma mudança em uma transmissão de um contorno de came verificado pelo dispositivo de transmissão de força 24. O pistão de acionamento 50 pode ser protendido axialmente em uma direção para a primeira posição por um elemento elástico, conforme ilustrado.
[0059] Os pistões de bloqueio 52 são montados e guiados no pistão de acionamento 50 de modo a serem deslocados em uma direção radial em relação ao eixo longitudinal do receptáculo 48. Na posição ilustrada na Figura 3, os pistões de bloqueio 52 são apoiados em um ombro de um sulco circunferencial 58. Este apoio dos pistões de bloqueio 52 provoca o bloqueio do movimento do pistão de acionamento 50. Um
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15/23 elemento elástico pode suportar os pistões de bloqueio 52 uns contra os outros na direção do sulco circunferencial 58. Os pistões de bloqueio 52 podem ser acionados em prática hidraulicamente com um fluido de controle. O fluido de controle pode ser fornecido através de uma linha de abastecimento (não ilustrada) que se abre para o sulco circunferencial 58. Um abastecimento de fluidos de controle faz com que os pistões de bloqueio 52 se movam um em direção ao outro. Assim que os pistões de bloqueio 52 não estão mais apoiados no ombro do sulco circunferencial 58, um movimento é liberado do pistão de acionamento 50 da primeira posição para a segunda posição (não mais bloqueado).
[0060] Uma transmissão de um contorno de came pode, portanto, ser mudada por meio do dispositivo de mudança 28 quando os pistões de bloqueio 52 são retraídos, ou seja, é liberado um movimento do pistão de acionamento 50. Em particular, o pistão de acionamento 50 pode realizar um curso livre L pelo qual um contorno de came a ser transmitido é reduzido durante a transmissão para a válvula de saída 16.
[0061] O elemento de compensação de movimento de válvula hidráulica 54 pode ser concebido como um elemento de compensação de movimento de válvula hidráulica convencional (o que é referido como um elemento HVA) e, portanto, a maneira de operação do mesmo para compensar por um intervalo variável entre uma base de bola e um receptáculo de bola do corpo de contato 56 não é descrita em mais detalhes aqui.
[0062] Como é mostrado na Figura 4, é, por exemplo, também possível que o dispositivo de mudança 28 seja provido sem um elemento de compensação de movimento de válvula hidráulica.
[0063] Uma vantagem do dispositivo de mudança 28 mostrado nas figuras 3 e 4 consiste em que estes representam variantes de dois estágios em que a câmara hidráulica pode ser adaptada estruturalmente ao levantamento ou à razão de transmissão, como resultado de que, por sua
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16/23 vez, o volume hidráulico e o fluxo volumétrico possam ser mantidos pequenos.
[0064] Além disso, é possível para o dispositivo de mudança para ter um desenho diferente e/ou um arranjo diferente, enquanto torna possível alterar uma transmissão de um contorno de came digitalizado para uma válvula de troca de gás, em particular sob a forma de curso livre que pode opcionalmente ser ligado.
[0065] O comando variável de válvula 22 com o sistema de cames deslizantes 26 e o dispositivo de mudança 28 torna possível controlar o motor de combustão interna 10 ou a válvula de saída 16 do mesmo em três modos de operação diferentes. Estes três modos de operação são descritos abaixo, com referência às figuras 1 a 7.
[0066] A Figura 5 ilustra o primeiro modo de operação em relação a uma curva de controle de válvula das válvulas de saída 16. Dito primeiro modo de operação corresponde a um modo de operação normal. No modo de operação normal, as válvulas de saída 16 são acionadas de tal maneira que estejam abertas durante um curso de saída (ver a curva de controle da válvula A). Em detalhe, os contornos de came do primeiro came 40 e do terceiro came 44 têm desenho projetado correspondendo à curva de controle de válvula A. No modo de operação normal, a primeira e segunda válvulas de saída 16 são abertas no final de um curso de expansão e são fechadas no final de um curso de saída ou no início de um curso de entrada. No modo de operação normal, os cilindros 12 do motor de combustão interna 10 são fornecidos com uma mistura de ar/combustível que é inflamada nos cilindros 12.
[0067] O cilindro 12 pode ser operado no modo de operação normal se o porta-cames 34 tiver uma posição axial, na qual o primeiro came 40 e o terceiro came 444 estão operativamente conectados às primeira e segunda válvulas de saída 16. Além disso, o dispositivo de mudança 28 não pode ser ativado.
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17/23 [0068] Na Figura 6, o segundo modo de operação é ilustrado em relação a uma curva de controle de válvula (combinada) da válvula de saída 16, uma curva de controle de válvula das válvulas de entrada 14 e uma pressão do cilindro. O segundo modo de operação corresponde a um modo de travagem do motor do motor de combustão interna 10. O cilindro correspondente 12 não é disparado no modo de travagem do motor.
[0069] O cilindro 12 pode ser operado no modo de travagem do motor se o porta-cames 34 tiver uma posição axial, na qual o segundo came 42 e o quarto came 44 estão operativamente conectados às primeira e segunda válvulas de saída 16. Além disso, o dispositivo de mudança 28 pode não ser ativado.
[0070] No modo de travagem do motor, as válvulas de entrada abrem, como no modo de operação normal, no curso de entrada ou no curso de admissão, como ilustrado pela linha pontilhada B. A curva de controle de válvula C, que é ilustrada por uma linha tracejada, é dividida entre o segundo came 42 e o quarto came 46. Em detalhe, o segundo came 42 tem uma parte C1 da curva de controle de válvula C. Do lado de fora da parte C1, o segundo came 42, em particular, não tem elevação adicional. O quarto came 46 tem uma parte C2 da curva de controle de válvula C. Do lado de fora da parte C2, o quarto came 46, em particular, não tem elevação adicional. A seguinte atuação, portanto, surge para as válvulas de saída 16. A primeira válvula de saída 16 é aberta pelo segundo came 42 no final do curso de compressão enquanto o curso de expansão é aberto mais e fechado finalmente no começo do curso de saída ou curso de exaustão. Durante este tempo, a segunda válvula de saída 16 permanece fechada na ausência de uma elevação correspondente no quarto came 46. No final do ciclo de saída, o quarto came 46, de acordo com a parte C2, abre a segunda válvula de saída 16 e finalmente fecha o último novamente no início do curso do admissão. Durante este tempo, a primeira válvula de
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18/23 saída 16 permanece fechada na ausência de uma elevação correspondente no segundo came 42.
[0071] Em particular, a primeira válvula de saída 16 é aberta no curso de compressão pelo segundo came 42 na faixa entre um ângulo de manivela de 120° antes de TDC e um ângulo de manivela de 40° antes de TDC, em particular em aproximadamente 80° antes de TDC, e é então mantido aberto, por exemplo, em um ângulo de manivela de aproximadamente 300°. A abertura da primeira válvula de saída 16 pelo segundo came pode ocorrer em dois estágios, conforme ilustrado, a fim de, por exemplo, alcançar a ação de compressão desejada no final do curso de compressão, limitando um fluxo de seção transversal através da primeira válvula de saída 16 parcialmente aberta e/ou manter o carregamento no comando variável de válvula 22 pequeno por causa da abertura da primeira válvula de saída 16 de encontro à pressão no cilindro. No curso de expansão, a primeira válvula de saída 16 pode então ser aberta mais do que no curso de compressão.
[0072] Em particular, a segunda válvula de saída 16 é aberta pelo quarto came 46 na faixa entre um ângulo de manivela de 120° antes de TDC e um ângulo de manivela de 40° antes de TDC, em particular em um ângulo de manivela de aproximadamente 80° antes de TDC, no curso de saída e é então mantido aberto, por exemplo, em um ângulo de manivela de aproximadamente 120°.
[0073] A curva de controle de válvula combinada C conduz à descompressão dupla do gás de exaustão comprimido no duto de exaustão, assim resultando em uma ação de travagem do motor. A primeira descompressão surge no final do curso da compressão por meio da primeira válvula de saída 16 aberta, através da qual gás comprimido é empurrado para fora da câmara de combustão 18 dentro do duto de exaustão. Durante o curso de expansão, o gás é sugado para fora do duto de exaustão e para dentro da câmara de combustão através da primeira
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19/23 válvula de saída 16 aberta. A segunda descompressão surge no final do curso de saída por meio da segunda válvula de saída 16 aberta, através da qual gás comprimido é empurrado para fora da câmara de combustão 18 para o duto de exaustão. A compressão dupla com descompressão subsequentemente adjacente é mostrada por meio de ilustração com referência a uma curva da pressão do cilindro D, que é ilustrada como uma linha contínua.
[0074] A Figura 7 ilustra o terceiro modo de operação em relação a uma curva de controle de válvula da segunda válvula de saída 16, uma curva de controle de válvula das válvulas de entrada 14 e uma pressão do cilindro. O terceiro modo de operação corresponde a uma temperatura dos gases de exaustão aumentando o modo de operação do cilindro 12 do motor de combustão interna 10. No modo de operação de aumento da temperatura do gás de exaustão, o cilindro correspondente 12 é disparado. O modo de operação de aumento da temperatura do gás de exaustão é realizado se for desejado aumentar uma temperatura do gás de exaustão.
[0075] Em determinadas situações, o modo de operação de aumento da temperatura do gás de exaustão pode ser desejável durante a operação do motor de combustão interna 10. Por exemplo, pode ser desejado regenerar um filtro de partícula, para o qual o propósito de uma temperatura de gás de exaustão entre 300° C e 350° C podem ser necessários. Também é possível que, durante uma partida a frio do motor de combustão interna 10, uma temperatura de gás de exaustão mínima se destina a ser alcançada rapidamente a fim de garantir uma operação desejada de um conversor catalítico SCR. Em particular abaixo de uma temperatura de 150° C, a conversão de óxidos de nitrogênio em um conversor catalítico SCR pode ser insuficiente. Se o veículo motorizado é operado adicionalmente sob uma carga fraca, por exemplo entre 600 rpm e 1000 rpm, um nível de temperatura de gás de exaustão pode geralmente ser comparativamente baixo.
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20/23 [0076] O cilindro 12 pode ser operado no modo de operação de aumento da temperatura do gás de exaustão se o porta-cames 34 tiver uma posição axial na qual o segundo came 42 e o quarto came 44 estão operativamente conectados às primeira e segunda válvulas de saída 16. Além disso, o dispositivo de mudança 28 pode ser ativado.
[0077] A ativação do dispositivo de mudança 28 tem o efeito de que a elevação do segundo came 42, ou seja, a parte C1 da Figura 6, é compensada pelo curso livre L. O segundo came 42 não abre a primeira válvula de saída 16 durante todo um ciclo de controle. Conforme é indicado pela curva de controle de válvula E (linha tracejada), a segunda válvula de saída 16 esta aberta, o quarto came 44 no final do Curso de saída e é fechada novamente no início de um curso de admissão, correspondente à parte C2 da Figura 6. Por exemplo, um perfil de pressão do cilindro pode surgir no cilindro disparado 12 de acordo com a curva F (linha sólida).
[0078] O aumento de temperatura no modo de operação de aumento da temperatura do gás de exaustão surge do fato de que o trabalho do circuito de troca de carga é significativamente aumentado. Este aumento segue da compressão inicial do gás de exaustão no cilindro 12 no curso de saída e da descompressão subsequente na proximidade do TDC. Isso resulta em um circuito girando para a esquerda (processo canhoto) no diagrama p V (pressão p-volume V-diagrama) que gera trabalho negativo e um aumento na temperatura do gás de exaustão. Ao mesmo tempo, o trabalho adicional de troca da carga tem que ser compensado no circuito de alta pressão, que conduz a um aumento na quantidade da injeção (do combustível), que igualmente conduz a um aumento na temperatura do gás de exaustão.
[0079] É descrita aqui a modalidade particularmente preferencial exemplificativa de um comando variável de válvula permitindo operação normal, operação de travagem do motor e modo de operação de aumento da temperatura do gás de exaustão. Aponta-se que a possibilidade de
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21/23 controlar as válvulas de troca de gás, em particular do mesmo tipo (por exemplo válvulas de saída ou válvulas de entrada) diferentemente por meio de cames diferentemente configurados de um único porta-cames pode também ser usada para perceber outros modos de operação de motor. Um modo de operação normal pode, portanto, ser percebido, por exemplo, por meio de um primeiro came e de um terceiro came do porta-cames. Um modo de operação diferindo do mesmo pode ser percebido por meio do segundo came e quarto came, com as válvulas correspondentes sendo acionadas diferentemente pelo segundo came e quarto came. A combinação dos perfis de came ou da combinação dos mesmos produz o modo de operação diferente. Além disso, um ou mais dispositivos de mudança, como, por exemplo, divulgado neste documento, pode opcionalmente ser usado a fim de compensar um contorno de came, por exemplo, do segundo came e/ou do quarto came. Isto pode permitir um ou mais modos de operação diferentes adicionais, conforme é divulgado nesse documento do mesmo modo por meio de exemplo na forma do modo de operação de aumento da temperatura do gás de exaustão.
[0080] A invenção não é restrita às modalidades exemplificativas preferenciais descritas acima. Pelo contrário, um grande número de variantes e modificações são possíveis, as quais também fazem uso do conceito inventivo e, portanto, abrangem o escopo de proteção. Particularmente, a invenção também reivindica proteção para o tema para as características das reivindicações dependentes, independentemente das reivindicações referidas. Particularmente, as características da reivindicação independente 1 são também divulgadas de forma independente entre si. Além disso, as características das reivindicações dependentes também são divulgadas independentemente de todas as características da reivindicação independente 1 e, por exemplo, independentemente das características relativas à presença e/ou uma configuração do sistema de cames deslizantes, o porta-cames, o primeiro
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22/23 came, o segundo came, o terceiro came e/ou o quarto came da reivindicação independente 1.
Lista dos números de referência
Motor de combustão interna
Cilindro
Válvula de entrada
Válvula de saída
Câmara de combustão
Pistão
Comando variável de válvula
Dispositivo de transmissão de força
Sistema de cames deslizantes
Dispositivo de mudança
Virabrequim
Dispositivo de pós-tratamento de gás de exaustão
Porta-cames
Eixo
Faixa de engajamento
Primeiro came
Segundo came
Terceiro came
Quarto came
Receptáculo
Pistão de acionamento
Pistão de bloqueio
Elemento de compensação de movimento de válvula hidráulica
Corpo de contato
Sulco circunferencial
A Curva de controle da válvula de saída (modo de operação normal)
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23/23
B Curva de controle da válvula de entrada
C Curva de controle da válvula de saída (modo de travagem do motor)
C1 Primeira parte
C2 Segunda parte
D Perfil de pressão de cilindro (modo de travagem do motor)
E Curva de controle da válvula de saída (modo de operação de aumento da temperatura do gás de exaustão)
F Perfil de pressão do cilindro (modo de operação de aumento da temperatura do gás de exaustão)
L Curso livre
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Claims (15)

1. Comando variável de válvula (22) para um motor de combustão interna (10) com uma primeira válvula de troca de gás, particularmente, válvula de saída (16) e uma segunda válvula de troca de gás, particularmente, válvula de saída (16), caracterizado pelo fato de que compreende um sistema de cames deslizantes (26) que possui:
um porta-cames deslocável axialmente (34) que, para a primeira válvula de troca de gás, tem um primeiro came (40) e um segundo came (42) inclinado axialmente com respeito ao mesmo, e, para a segunda válvula de troca de gás, tem um terceiro came (44) e um quarto came (46) inclinado axialmente com respeito ao mesmo, em que:
dependendo de uma posição axial do porta-cames (34) ou o primeiro came (40) está posicionado para acionar a primeira válvula de troca de gás e o terceiro came (44) está posicionado para acionar a segunda válvula de troca de gás ou o segundo came (42) está posicionado para acionar a primeira válvula de troca de gás e o quarto came (46) está posicionado para acionar a segunda válvula de troca de gás;
o primeiro came (40), o segundo came (42), o terceiro came (44) e o quarto came (46) diferem de um came de levantamento zero;
o primeiro came (40) e o terceiro came (44) são idênticos no desenho; e o segundo came (42) e o quarto came (46) diferem no desenho.
2. Comando variável de válvula (22), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, dispositivos de transmissão de força separados (24), para a conexão operativa do primeiro came (40) e do segundo came (42) à
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2/5 primeira válvula de troca de gás e para conexão operativa do terceiro came (44) e do quarto came (46) para a segunda válvula de troca de gás.
3. Comando variável de válvula (22), de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que um primeiro dispositivo de transmissão de força (24) e/ou um segundo dispositivo de transmissão de força (24) tem/têm um dispositivo de mudança (28), que em particular pode ser ligado, para mudar uma transmissão de um contorno de came do came conectado operativamente respectivamente.
4. Comando variável de válvula (22), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um primeiro dispositivo de transmissão de força (24) e/ou um segundo dispositivo de transmissão de força (24) tem/têm um dispositivo de curso livre (28), que em particular pode ser ligado, pelo menos parcialmente compensando, em particular, compensando completamente, uma transmissão de um contorno de came do came conectado operativamente respectivamente.
5. Comando variável de válvula (22), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro came (40) e o terceiro came (44) têm desenho projetado como cames de válvula de saída normais; e/ou o primeiro came (40) e o terceiro came (44) têm desenho projetado para manter a primeira válvula de troca de gás e a segunda válvula de troca de gás abertas durante um curso de saída.
6. Comando variável de válvula (22), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo came (42) tem desenho projetado para manter a primeira válvula de troca de gás fechada e subsequentemente abrir a mesma no curso de compressão a fim levar à descompressão do gás.
7. Comando variável de válvula (22), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo came (42) tem desenho projetado para, pelo menos temporariamente, manter a
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3/5 primeira válvula de troca de gás aberta no curso de expansão a fim de admitir gás.
8. Comando variável de válvula (22), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o quarto came (46) tem desenho projetado para manter a segunda válvula de troca de gás fechada e subsequentemente abrir a mesma no curso de saída a fim de levar à descompressão do gás.
9. Comando variável de válvula (22), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo came (42) e o quarto came (46), quando combinados juntos trazem um modo de travagem do motor, em particular com uma primeira descompressão de gás no curso de compressão, admissão de gás no curso de expansão e/ou uma segunda descompressão de gás no curso de saída.
10. Comando variável de válvula (22), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o quarto came (46) e um dispositivo de curso livre ativado (28) para, em particular, compensar completamente um contorno de came do segundo came (42) trazendo aproximadamente um modo de aumento da temperatura do gás de exaustão, particularmente, com descompressão de gás no curso de saída.
11. Comando variável de válvula (22), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o quarto came (46) tem desenho projetado para abrir a segunda válvula de troca de gás, especificamente no curso de saída.
após uma primeira metade do curso de saída; e/ou na faixa entre um ângulo de manivela de 120° antes de TDC e um ângulo de manivela de 40° antes de TDC; e/ou na faixa entre um ângulo de manivela de 100° antes de TDC e 60° antes de TDC; e/ou
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4/5 na faixa entre um ângulo de manivela de 90° antes de TDC e 70° antes de TDC; e/ou em um ângulo de manivela de 80° antes do TDC.
12. Comando variável de válvula (22), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o quarto came (46) tem desenho projetado para manter a segunda válvula de troca de gás aberta:
em menos do que um ângulo de manivela de 160°, um ângulo de manivela de 150°, um ângulo de manivela de 140° e/ou um ângulo de manivela de 130°; e/ou em mais do que um ângulo de manivela de 80°, um ângulo de manivela de 90°, um ângulo de manivela de 100° e/ou um ângulo de manivela de 110°; e/ou em um ângulo de manivela de 120°.
13. Comando variável de válvula (22), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo came (42) tem desenho projetado para abrir a primeira válvula de troca de gás, especificamente no curso de compressão.
após uma primeira metade do curso de compressão; e/ou na faixa entre um ângulo de manivela de 120° antes de TDC e um ângulo de manivela de 40° antes de TDC; e/ou na faixa entre um ângulo de manivela de 100° antes de TDC e 60° antes de TDC; e/ou na faixa entre um ângulo de manivela de 90° antes de TDC e 70° antes de TDC; e/ou em um ângulo de manivela de 80° antes do TDC.
14. Comando variável de válvula (22), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo came (42) tem desenho projetado para manter a primeira válvula de troca de gás aberta:
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5/5 em menos do que um ângulo de manivela de 400°, um ângulo de manivela de 350°, um ângulo de manivela de 330° e/ou um ângulo de manivela de 310°; e/ou em mais do que um ângulo de manivela de 200°, um ângulo de manivela de 250°, um ângulo de manivela de 270° e/ou um ângulo de manivela de 290°; e/ou em um ângulo de manivela de 300°.
15. Veículo motor, em particular veículo comercial, caracterizado pelo fato de ter um comando variável de válvula (22) de acordo com uma das reivindicações anteriores.
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