BR102020025856A2

BR102020025856A2 - Camisa de cilindro fundida, método de produção de uma camisa de cilindro fundida e motor de combustão interna

Info

Publication number: BR102020025856A2
Application number: BR102020025856-7A
Authority: BR
Inventors: Rafael Bettini Rabello
Original assignee: Mahle Metal Leve S.A.; Mahle International Gmbh
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2021-04-06
Also published as: BR102020025856A8; BR102020025856B1

Abstract

camisa de cilindro fundida, método de produção de uma camisa de cilindro fundida e motor de combustão interna. a presente invenção refere-se a uma camisa de cilindro para motores de combustão interna compreendendo diâmetro externo bruto de fundição com textura rugosa e um recesso que circunda a camisa. em particular a camisa de cilindro fundida (10) para um motor de combustão interna compreendendo uma superfície exterior (20) do diâmetro de fundição com textura rugosa, a camisa compreendendo um recesso (1) circundante à camisa (10), o recesso (1) estando localizado a uma distância (2) do topo da camisa (10), o recesso compreender uma altura (3) a partir da distância (2) do topo da camisa, em que a distância (2) e a altura (3) do recesso (1) são configuradas para associação do recesso (1) a ao menos um meio de refrigeração.

Description

[001] A presente invenção refere-se a uma camisa de cilindro para motores de combustão interna compreendendo diâmetro externo bruto de fundição com textura rugosa. Em particular, a camisa de cilindro compreende um recesso que circunda a camisa.

Descrição do Estado da Técnica

[002] Em motores de combustão que possuem um bloco do motor feito de uma liga de alumínio, camisas de cilindro são geralmente inseridos nos furos de cilindro do bloco do motor. Os cilindros consistem em seções de tubos cilíndricos e suas superfícies internas definem o espaço de combustão da câmara de combustão do motor.

[003] As superfícies externas são frequentemente usinadas para conferir à superfície exterior um determinado relevo. Este relevo permite que haja uma maior superfície para prover melhor aderência ao material do bloco. No caso de uma superfície rugosa, essa textura garante a adesão da camisa de cilindro ao bloco do motor quando o bloco é fundido ao redor da camisa.

[004] Além disso, é comum que os motores de combustão possuam cilindros feitos de metal diferente do bloco do motor de modo a garantir um melhor desempenho dos mesmos, pois, geralmente, o material de cilindro possui melhores propriedades tribológicas (fricção, desgaste e lubrificação durante o contato entre superfícies sólidas) em movimento relativo e mecânicas do que o material do bloco do motor.

[005] A aderência entre esses dois materiais é um dos fatores mais importantes que afetam o desempenho do motor uma vez que as saliências da superfície exterior rugosa fornecem uma ligação mecânica entre o diâmetro externo da camisa e o bloco do motor.

[006] Os diâmetros externos da camisas como os descritos nas patentes US 10215128B2 e US7383805B2 garantem uma melhor aderência, formando uma superfície exterior rugosa que fornece uma área superficial com mais saliências externas que criam uma ligação mecânica entre o diâmetro externo da camisa e o bloco do motor. Assim, ao controlar o tamanho e a dispersão das saliências, estas patentes garantem uma boa aderência.

[007] De todo modo, ao longo dos anos o conhecimento tecnológico proporcionou o aperfeiçoamento de tais camisa de cilindro fundida, como seu método de produção.

[008] Referidos aperfeiçoamentos podem ser encontrados no documento BR102019026045-9, que descreve sobre propriedades mais uniformes na camisa revestida por meio do achatamento/nivelamento das saliências mais altas e da criação de novas cavidades, obtendo, desta forma, um melhor controle sobre as dimensões de cilindro além de uma uniformidade de aderência aprimorada.

[009] No tocante à lubrificação, refrigeração e melhor dissipação de calor, os blocos de motor compreendem dutos tubulares através dos quais circulam água de arrefecimento e o óleo de lubrificação, du- tos estes que se apresentam no sentido do movimento do pistão, ou seja, do espaço de combustão da câmara de combustão do motor.

[010] Atualmente, para que os dutos tubulares apresentem um melhor desempenho de suas funções, alguns modelos de blocos de motor compreendem furos de refrigeração entre os furos do cilindro do motor, no sentido perpendicular dos dutos tubulares, de modo a formar uma ponte entre dutos tubulares opostos.

[011] Assim, quando os blocos de motor compreendem tais furos de refrigeração entre os furos do cilindro do motor, restringe-se a aplicação de camisas de cilindro com diâmetro externo de fundição rugo- sa.

[012] Isto por que, devido a uma maior espessura de parede, os pequenos furos entre os furos do cilindro do motor não são compatíveis para uso com estas camisas aperfeiçoadas com diâmetro externo de fundição rugosa.

[013] Em outras palavras, a incompatibilidade ocorre por causa da interferência das saliências e cavidades de diferentes formatos e estruturas do diâmetro externo da camisa de fundição rugosa com os pequenos furos de refrigeração.

Objetivos da Invenção

[014] Um primeiro objetivo da presente invenção é prover uma camisa de cilindro fundida e um método de produção de uma camisa de cilindro fundida em que juntamente às características de densidade, tamanho e formato das saliências e cavidades do diâmetro externo da camisa de fundição rugosa, é provido um recesso compatível com blocos de motor que compreendem furos de refrigeração entre os furos do cilindro.

[015] Um segundo objetivo da presente invenção é prover uma camisa de cilindro fundida e um método de produção de uma camisa de cilindro fundida em que o recesso apresente características dimensionais compatíveis com quaisquer blocos de motor que compreendem furos de refrigeração entre os furos do cilindro.

Breve Descrição da Invenção

[016] A presente invenção refere-se a uma camisa de cilindro fundida para um motor de combustão interna compreendendo uma superfície exterior como uma superfície rugosa, a camisa compreendendo um recesso circundante à camisa, o recesso estar localizado a uma distância do topo da camisa, o recesso compreender uma altura a partir da distância do topo da camisa, em que a distância e a altura do recesso são configuradas para associação do recesso a ao menos um meio de refrigeração.

[017] Em uma concretização possível, a camisa compreende recesso correspondendo a 0,5% a 5,0% do diâmetro externo máximo da camisa.

[018] Em uma concretização possível, a camisa compreende recesso correspondendo a 2,6% do diâmetro externo máximo da camisa.

[019] Em uma concretização possível, a camisa compreende recesso com distância de 8 mm a 20 mm do topo da camisa.

[020] Em uma concretização possível, a camisa compreende recesso com distância de 11,85 mm do topo da camisa.

[021] Em uma concretização possível, a camisa compreende recesso com altura de 5% a 20% da altura total da camisa.

[022] Em uma concretização possível, a camisa compreende recesso com altura de 8,6% da altura total da camisa.

[023] Em uma concretização possível, a camisa compreende recesso com formato retangular com um ângulo inicial entre 20o e 60o e um raio inicial entre 0,5 mm e 5 mm.

[024] Em uma concretização possível, a camisa compreende recesso com formato circular com um raio de curvatura entre 4 mm e 24 mm.

[025] A presente invenção ainda contempla um método de produção de uma camisa de cilindro fundida para um motor de combustão interna, compreendendo as etapas de:revestir um molde para vazamento centrífugo com um refratário para formação de uma superfície exterior, derramar um material de fundição no molde para formação de cilindro, após o endurecimento do material, realizar uma etapa de usinagem para formação de um recesso na superfície exterior rugosa, o recesso estando localizado a uma distância do topo da camisa e compreendendo uma altura a partir da distância do topo da camisa, em que a distância e a altura do recesso são configuradas para associação do recesso a ao menos um meio de refrigeração.

[026] Em uma concretização possível, a etapa de usinagem é configurada para formar um recesso compreendendo de 0,5% a 5,0% do diâmetro externo máximo da camisa.

[027] Em uma concretização possível, a etapa de usinagem é configurada para formar um recesso compreendendo distância ser de 8 mm a 20 mm do topo da camisa.

[028] Em uma concretização possível, a etapa de usinagem é configurada para formar um recesso compreendendo altura ser de 5% a 20% da altura total da camisa.

[029] Em uma concretização possível, a etapa de usinagem é configurada para formar um recesso compreendendo um dentre um formato retangular e um formato circular.

[030] A presente invenção ainda contempla um motor de combustão interna compreendendo ao menos uma camisa de cilindro fundida.

Breve Descrição dos Desenhos

[031] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:

[032] Figura 1 - é uma vista em perspectiva da camisa de cilindro da presente invenção em uma configuração considerada preferencial;

[033] Figura 2 - é um detalhe em corte da vista lateral da camisa de cilindro da presente invenção em uma configuração considerada alternativa; e

[034] Figura 3 - é um detalhe em corte da vista lateral da camisa de cilindro da presente invenção em uma configuração considerada alternativa.

Descrição detalhada da invenção

[035] Conforme mostrado no conjunto de figuras, a presente invenção refere-se a uma camisa de cilindro fundida 10 para um motor de combustão interna compreendendo uma superfície exterior 20 do diâmetro de fundição com textura rugosa.

[036] Detalhadamente, conforme mostrado nas figuras 2 e 3, a camisa 10 compreende um recesso 1 circundante à camisa 10, o recesso 1 estando localizado a uma distância 2 do topo da camisa 10, o recesso compreender uma altura 3 a partir da distância 2 do topo da camisa, em que a distância 2 e a altura 3 do recesso 1 são configuradas para associação do recesso 1 a ao menos um meio de refrigeração.

[037] Cumpre notar que, de um modo preferencial, mas não limitativo, os meios de refrigeração sendo um dentre um orifício de refrigeração de água e um orifício de óleo de lubrificação

[038] Adicionalmente, os orifícios de refrigeração e ou lubrificação formando uma ponte entre os dutos tubulares do bloco do motor.

[039] Assim, vantajosamente, o recesso 1 da presente invenção prove à camisa de cilindro fundida 10 um melhor desempenho no tocante à lubrificação, refrigeração e melhor dissipação de calor ao mesmo tempo que se mantém as propriedades mais uniformes na camisa compreendendo diâmetro externo bruto de fundição com textura rugosa.

[040] Logo, de um modo vantajoso, a presente invenção compreende uma combinação aprimorada das características de dimensão e de produção de um recesso 1 em uma camisa de cilindro fundida 10 com uma superfície externa dotada de textura rugosa.

[041] A camisa 10, de acordo com a presente invenção, compreende recesso 1 correspondendo a 0,5% a 5,0% do diâmetro externo máximo da camisa 10, preferencialmente, a 2,6% do diâmetro externo máximo da camisa 10.

[042] Vantajosamente, a faixa de 0,5% a 5,0% permite que a camisa objeto da presente invenção possa cumprir com suas funções de modo aprimorado ao mesmo tempo que permite a associação da camisa a ao menos um meio de refrigeração.

[043] Ademais, quaisquer valores na faixa de 0,5% a 5,0% são admissíveis ao objeto da presente invenção.

[044] Além disso, de um modo preferencial, mas não limitativo, o recesso pode adicionalmente estar a uma distância 2 de 8 mm a 20 mm do topo da camisa 10, preferencialmente, sendo de 11,85 mm do topo da camisa 10 e\ou o recesso 1 pode compreender uma altura 3 de 5% a 20% da altura total da camisa 10, preferencialmente, sendo de 8,6% da altura total da camisa 10.

[045] Cumpre notar que quaisquer valores nas faixas de valores de 8 mm a 20 mm para a distância 2 até o topo e de 5% a 20% para a altura 3 do recesso são admissíveis objeto da presente invenção.

[046] Assim, vantajosamente, a camisa da presente invenção é configurada para associação com quaisquer meios de refrigeração mantendo-se suas funções de modo aprimorado.

[047] Em continuidade, conforme mostrado na figura 2 e 3, adicionalmente, de um modo alternativo e não limitativo, a camisa de cilindro fundida 10, objeto da presente invenção compreende um recesso 1 com formato retangular ou circular.

[048] Detalhadamente, conforme mostrado na figura 2, no formato retangular, o recesso da presente invenção pode adicionalmente compreender um ângulo inicial 4 entre 20o e 60o e um raio inicial 5 entre 0,5 mm e 5 mm.

[049] Já no formato circular, conforme mostrado na figura 3, o recesso da presente invenção pode adicionalmente compreender um raio de curvatura 6 entre 4 mm e 24 mm.

[050] Cumpre notar que quaisquer valores nas faixas de valores de 20o e 60 para o ângulo inicial 4, bem como de 0,5 mm e 5 mm para o raio inicial 5 e de 4 mm e 24 mm para o raio de curvatura 6 do recesso são admissíveis objeto da presente invenção.

[051] Assim, vantajosamente, a camisa da presente invenção é configurada para associação com quaisquer meios de refrigeração mantendo-se suas funções de modo aprimorado.

[052] As realizações alternativas do objeto da invenção podem ser melhores compreendidos a partir da tabela abaixo.Tabela 1

[053] Ainda, em uma realização preferencial, mas não limitativa, o objeto da invenção, camisa de cilindro fundida 10, é dotado de uma superfície exterior 20 compreendendo diâmetro externo bruto de fundição com textura rugosa, a camisa 10 compreendendo um recesso 1 com formato circular, o recesso 1 correspondendo à 2,6% do diâmetro externo máximo da camisa 10 e estando localizado a uma distância 2 de 11,85 mm do topo da camisa 10 e compreendendo uma altura 3 de 8,6% da altura total da camisa 10, e uma raio de curvatura 6 de 16 mm.

[054] Adicionalmente, de um modo preferencial, mas não limitativo, a superfície exterior 20 compreende altura entre 0,1 e 0,6 mm e o diâmetro de fundição com textura rugosa sendo dotado de uma pluralidade de saliências e cavidades, em que as cavidades são dispostas em uma quantidade de 4 a 15 por 0,5 mm e a densidade das saliências sendo de 110 a 300 saliências/cm2.

[055] A presente invenção também se refere a um método de produção de uma camisa de cilindro 1 fundida, em que o diâmetro externo de fundição com textura rugosa pode ser formado aspergindo-se um revestimento cerâmico em um molde durante um processo de fundição centrífuga.

[056] Primeiro, o molde é aspergido com um revestimento cerâmico enquanto gira para que a superfície do molde seja recoberta de maneira uniforme. Em seguida, um material de fundição, é derramado dentro do molde e deixado endurecer. O molde está em rotação durante os processos de fundição e solidificação.

[057] Cumpre notar que de um modo preferencial, mas não limitativo, o material de fundição para camisas de cilindros pertence ao grupo de ligas fundidas de ferro e alumínio. Outros elementos da liga podem incluir cromo, níquel, molibdênio ou manganês. Eles fortalecem a superfície e, assim, reduzem o atrito formando, por exemplo, bainita e perlita ultrafina.

[058] Já o material do diâmetro externo da camisa corresponde a qualquer tipo de material refratário aplicável a invenção configurada para atender as características técnicas da superfície exterior 20 que compreende diâmetro externo bruto de fundição com textura rugosa.

[059] Por fim, a camisa de cilindro passa por uma etapa de usi- nagem para formação de um recesso.

[060] Detalhadamente, o método de produção de uma camisa de cilindro fundida 1, para um motor de combustão interna, compreendendo as etapas de:revestir um molde para vazamento centrífugo com um refratário para formação de uma superfície exterior 20, derramar um material de fundição no molde para formação de cilindro 10, após o endurecimento do material de fundição, o método compreendendo ainda realizar uma etapa de usinagem para formação de um recesso 1 na superfície exterior 20 compreendendo diâmetro externo de fundição com textura rugosa, o recesso 1 estando localizado a uma distância 2 do topo da camisa 10 e compreendendo uma altura 3 a partir da distância 2 do topo da camisa, em que a distância 2 e a altura 3 do recesso 1 são configuradas para associação do recesso 1 a ao menos um meio de refrigeração.

[061] Tal como anteriormente descrito, em uma realização alternativa, de um modo preferencial, mas não limitativo, a etapa de usina- gem sendo configurada para formar um recesso compreendendo de a 0,5% a 5,0% do diâmetro externo máximo da camisa 10 e\ou uma distância 2 de 8 mm a 20 mm do topo da camisa 10 e\ou uma altura 3 de 5% a 20% da altura total da camisa 10.

[062] Quaisquer faixas de valores em relação à camisa, a distância do topo e a altura do recesso face aos valores acima descritos são admissíveis ao objeto da invenção.

[063] Assim, vantajosamente, a camisa de cilindro de motor 10, objeto da invenção, apresenta uma etapa de usinagem adicional de modo a prover um recesso 1 que circunda a camisa permitindo manter a espessura necessária da parede para alocar os pequenos furos de refrigeração do bloco de motor.

[064] Mais vantajosamente, a etapa de usinagem resultando al-ternativamente em uma forma retangular ou circular.

[065] A presente invenção sendo aplicada a um motor de com- bustão interna que compreende ao menos uma camisa de cilindro fundida 10 descrita no presente pedido.

[066] Apesar da descrição das realizações particulares acima, a presente invenção pode ser realizada de maneiras análogas, podendo apresentar modificações em sua forma de implementação, de modo que o escopo de proteção da invenção se limita tão somente pelo teor das reivindicações anexas, incluindo todas as possíveis variações equivalentes atreladas às figuras.

Claims

1. Camisa de cilindro fundida (10) para um motor de combustão interna compreendendo uma superfície exterior (20) do diâmetro de fundição com textura rugosa, a camisa compreendendo um recesso (1) circundante à camisa (10), caracterizada pelo fato do o recesso (1) estar localizado a uma distância (2) do topo da camisa (10), o recesso compreender uma altura (3) a partir da distância (2) do topo da camisa, em que a distância (2) e a altura (3) do recesso (1) são con-figuradas para associação do recesso (1) a ao menos um meio de re-frigeração.

2. Camisa (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da profundidade do recesso (1) corresponder a 0,5% a 5,0% do diâmetro externo máximo da camisa (10).

3. Camisa (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da profundidade do recesso (1) corresponder a 2,6% do diâmetro externo máximo da camisa (10).

4. Camisa (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da distância (2) ser de 8 mm a 20 mm do topo da camisa (10).

5. Camisa (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da distância (2) ser de 11,85 mm do topo da camisa (10).

6. Camisa (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da altura (3) do recesso ser de 5% a 20% da altura total da camisa (10).

7. Camisa (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da altura (3) do recesso ser de 8,6% da altura total da camisa (10).

8. Camisa (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do recesso (1) compreender formato retangular com um ângulo inicial (4) entre 20o e 60o e um raio inicial (5) entre 0,5 mm e 5 mm.

9. Camisa (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do recesso (1) compreender formato circular com um raio de curvatura (6) entre 4 mm e 24 mm.

10. Método de produção de uma camisa de cilindro fundida (1), para um motor de combustão interna, o método compreendendo as etapas de: revestir um molde para vazamento centrífugo com um refratário para formação de uma superfície exterior (20), derramar um material de fundição no molde para formação de cilindro (10), após o endurecimento do material de fundição, o método sendo caracterizado pelo fato de realizar uma etapa de usinagem para formação de um recesso (1) na superfície exterior (20) do diâmetro de fundição com textura rugosa, o recesso (1) estando localizado a uma distância (2) do topo da camisa (10) e compreendendo uma altura (3) a partir da distância (2) do topo da camisa, em que a distância (2) e a altura (3) do recesso (1) são con-figuradas para associação do recesso (1) a ao menos um meio de re-frigeração.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato da etapa de usinagem ser configurada para formar um recesso compreendendo de a 0,5% a 5,0% do diâmetro externo máximo da camisa (10).

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato da etapa de usinagem ser configurada para formar um recesso compreendendo distância (2) ser de 8 mm a 20 mm do topo da camisa (10).

13. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato da etapa de usinagem ser configurada para formar um recesso compreendendo altura (3) ser de 5% a 20% da altura total da camisa (10).

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato da etapa de usinagem ser configurada para formar um recesso compreendendo um dentre um formato retangular e um formato circular.

15. Motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de compreender ao menos uma camisa de cilindro fundida (10), tal como definida na reivindicação 1.