BR112015008005B1

BR112015008005B1 - Sistema para controle de ar de admissão para motor de combustão interna de múltiplos cilindros

Info

Publication number: BR112015008005B1
Application number: BR112015008005-7A
Authority: BR
Inventors: Kenneth D. Dudek
Original assignee: Fca Us Llc
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2021-03-23
Also published as: CN104919169B; MX368672B; US9038591B2; BR112015008005A2; EP2912298B1; WO2014058608A1; CN104919169A; MX2015004650A; EP2912298A1; US20140096734A1

Abstract

SISTEMA PARA CONTROLE DE AR DE ADMISSÃO PARA MOTOR DE COMBUSTÃO DE MÚLTIPLOS CILINDROS. Um sistema de controle de admissão para um motor de combustão de múltiplos cilindros com válvulas de controle posicionadas nas passagens de admissão que podem variar a área em seção transversal dos dutos de admissão para aumentar velocidade de admissão de ar em baixas velocidades de motor. O sistema de controle inclui uma armação interna que pode ser inserida em uma tubulação inferior após fabricação. A armação interna inclui uma pluralidade de válvulas de charneira que são acionadas por um desenho de ligação de quatro barras, que é acionada por um conjunto de engrenagens hipóides. O sistema de controle controla um motor elétrico CC interno que aciona um conjunto de engrenagens de acionamento sem fim, que por sua vez aciona o conjunto de engrenagens hipóides para engatar ou retrair as válvulas de charneira nas passagens de admissão.

Description

SISTEMA PARA CONTROLE DE AR DE ADMISSÃO PARA MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA DE MÚLTIPLOS CILINDROS

CAMPO

[001] A presente revelação se refere a um sistema de controle para o coletor de admissão de um motor de combustão de múltiplos cilindros e, mais particularmente, a um sistema para controlar uma válvula de controle de movimento de carga (“CMCV”) para aumentar a velocidade da mistura arcombustível.

ANTECEDENTES

[002] Sistemas de coletores de admissão convencionais de motores de combustão interna para carros de passageiros e veículos comerciais são genericamente projetados para eficiência máxima em velocidades de motor elevada ou média elevada. Tais coletores têm tipicamente áreas em seção transversal fixas sem provisão para ajustar a velocidade do fluxo de mistura de arcombustível em velocidades baixa-média ou baixa. Com uma seção transversal fixa, a velocidade da mistura de ar-combustível diminui em velocidades de motor baixas ou baixos giros por minutos (“RPMs”). Como resultado, esses motores são perceptivelmente ineficientes em termos de potência e consumo de combustível quando o motor está operando em RPMs baixos.

[003] Certos sistemas de coletor de admissão de ar anteriores foram projetados para aumentar a velocidade de ar por diminuir a seção transversal dos dutos de admissão em baixos RPMs. Por exemplo, desenvolvimentos recentes em coletores de admissão implementaram uma placa de válvula plana posicionada no duto de admissão que é fixado em um lado do duto de admissão por um pivô único. Em baixos RPMs, a placa de válvula é acionada para girar em torno do pivô único para diminuir a área em seção transversal do duto de admissão.

[004] O objetivo de tais desenhos da técnica anterior é aumentar a velocidade da mistura de ar-combustível durante períodos de baixos RPMs (isto é, baixas velocidades de motor) para assegurar operação mais suave e mais eficiente do motor em termos de potência e eficiência. Entretanto, tais sistemas também têm muitas desvantagens incluindo o torque significativo aplicado ao pivô único durante operação do motor, que compromete a estrutura e operação do sistema de coletor. Além disso, tais sistemas têm uma falha de desenho em que a ponta da placa de válvula não estende mais próxima à câmara de combustão quando a placa de válvula está na posição estendida (isto é, a seção transversal menor), reduzindo a eficácia de aumentar a velocidade de combustível de ar na câmara de combustão. Tal desenho requer um flange de montagem maior na superfície de orifício de admissão de cabeça para acomodar a vedação de superfície de montagem e ter a ponta de placa de válvula perto da câmara de combustão. Por conseguinte, há necessidade de aperfeiçoamento na técnica.

SUMÁRIO

[005] Em uma forma, a presente revelação fornece um sistema de controle de admissão para controlar um CMCV para aumentar a velocidade da mistura de ar-combustível. Mais particularmente, o sistema fornece um coletor de admissão mais baixa com dutos de admissão de área variável. O sistema inclui uma pluralidade de válvulas de controle, isto é, válvulas de membrana, que são acionadas para reduzir a área em seção transversal dos dutos de admissão. Ao fazer isso, o sistema de controle tira proveito da inércia de carga mais elevada desenvolvida em passagens de área em seção transversal baixa em baixas velocidades de motor e condições de fluxo de gás, enquanto também fornece aumentos em área em seção transversal para alto desempenho em velocidades de motor elevadas e condições de carga onde taxas de fluxo de carga são suficientemente elevadas. O fabricante pode definir o sistema de controle para engatar ou retrair as válvulas de membrana com base em variação de variáveis de condição de acionamento incluindo velocidade do motor, carga do motor e similares.

[006] Na modalidade exemplar, o coletor de admissão inferior inclui uma montagem de armação interna que pode ser inserida no coletor inferior após montagem parcial (isto é, montagem e teste da montagem de armação interna) produzindo maior controle de fabricação. A montagem de armação interna inclui as válvulas de membrana que são acionadas por um desenho de ligação de quatro barras. Cada válvula de membrana é acoplada a uma ligação de acionamento que é acionada por um conjunto de engrenagem hipóide. O conjunto de engrenagem hipóide é por sua vez acionado por um conjunto de engrenagens de acionamento sem fim que é acionado por um motor elétrico CC. O sistema de controle controla o motor elétrico CC para acionar o sistema para engatar ou retrair as válvulas de membrana com base em condições predefinidas e/ou variáveis definidas pelo fabricante.

[007] Áreas adicionais de aplicabilidade da presente revelação se tornarão evidentes a partir da descrição detalhada e reivindicações fornecidas a seguir. Deve ser entendida que a descrição detalhada, incluindo modalidades reveladas e desenhos, é de natureza meramente exemplar destinada somente a fins de ilustração e não pretendem limitar o escopo da invenção, sua aplicação ou uso. Desse modo, variações que não se afastam da essência da invenção pretendem estar compreendidos no escopo da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] As figuras 1A e 1B são vistas em perspectiva da montagem de armação interna do coletor de admissão de acordo com uma modalidade exemplar;

[009] A figura 2 é uma vista em perspectiva do coletor inferior de acordo com uma modalidade exemplar;

[010] A figura 3 é uma vista em perspectiva dos componentes de acionamento internos da montagem de armação interna de acordo com uma modalidade exemplar;

[011] A figura 4 é uma vista em perspectiva aumentada dos componentes de acionamento internos da montagem de armação interna de acordo com uma modalidade exemplar;

[012] As figuras 5A e 5B são vistas em seção transversal bidimensionais da montagem de armação interna de acordo com uma modalidade exemplar; e

[013] As figuras 6A e 6B são vistas em perspectiva em seção transversal da montagem de armação interna instalada no coletor inferior de acordo com uma modalidade exemplar.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[014] A figura 1A ilustra uma vista em perspectiva da montagem de armação interna 100 do coletor de admissão de acordo com uma modalidade exemplar. Em particular, a montagem de armação interna 100 inclui um corpo principal moldado a partir de um plástico, um metal ou similar, que inclui seis válvulas de membrana 102(a)-102(f) que são posicionados nos seis dutos de ar de admissão 104(a)-104(f), respectivamente. Observa-se que a estrutura dos dutos de ar de admissão 104(a)-104(f) é definida parcialmente pela montagem de armação interna 100 (como recessos/entalhes curvos ou de formato substancialmente regular no corpo principal – vide, por exemplo, dutos de admissão 104(a) e 104(b) nas figuras 6A e 6B) e completa quando a montagem de armação interna 100 é instalada no coletor inferior 200, como será descrito em mais detalhe abaixo. Também, deve ser reconhecido que embora a montagem de armação interna 100 seja fornecida como uma modalidade exemplar para um motor V6 considera-se que o desenho descrito aqui pode ser empregado para qualquer motor de combustão do tipo V aplicável (por exemplo, motor V8) ou outro motor de combustão de múltiplos cilindros como um motor em linha de múltiplos cilindros, um motor do tipo W ou similares. Além disso, o número de válvulas de membrana na montagem de armação interna corresponde preferivelmente ao número de dutos de admissão. Por exemplo, um motor V8 teria uma montagem de armação interna com um corpo principal tendo oito válvulas de membrana na modalidade exemplar. É fornecido aqui um sistema de coletor de admissão com um mecanismo aperfeiçoado para reduzir a área em seção transversal dos dutos de admissão em baixas velocidades do motor.

[015] Como mostrado, as seis válvulas de membrana 102(a)-102(f) ilustradas na figura 1A estão em uma posição retraída resultando em seções transversais substancialmente consistentes dos dutos de admissão. Acionadas por um conjunto de engrenagem hipóide que é mostrado nas figuras 3 e 4 e descritas abaixo, as válvulas de membrana 102(a)-102(f) podem ser acionadas para reduzir a área em seção transversal dos dutos de ar de admissão 104(a)- 104(f) para aumentar eficazmente a velocidade de ar à medida que o ar entra nas câmaras de combustão do motor durante admissão. Esse efeito é particularmente útil quando o motor está operando em RPMs baixos e a velocidade de ar de admissão é mais baixa. Como será descrito em mais detalhe abaixo, a velocidade de ar aumentada cria rotação e turbulência adicionais para o movimento de carga na câmara de combustão. Além disso, observa-se que embora a modalidade exemplar descrita aqui empregue conjuntos de engrenagens específicos, incluindo um conjunto de engrenagem hipóide e um conjunto de engrenagem de acionamento de sem fim, para acionar as válvulas de membrana, considera-se que uma variedade de mecanismos de acionamento pode ser usada para acionar as válvulas de membrana do coletor CMCV dependendo de fatores incluindo função, embalagem, custos, precisão exigida, capacidade de fabricação e outros fatores de mercado. Tais mecanismos de acionamento incluem acionamento direto com motor elétrico, acionamento direto com acionador a vácuo, somente conjuntos de roda dentada, somente conjunto de engrenagem de acionamento sem fim, acionamentos de cremalheira e pinhão, mecanismos de braço de alavanca, porcas e rosca de parafuso, conjuntos de engrenagem helicoidal, mecanismos do tipo came, e acionamento de motor elétrico ou vácuo para todos os mecanismos mecânicos. Deve ser reconhecido por uma pessoa versada na técnica com base na revelação da presente invenção que tais mecanismos podem ser implementados na armação interna 100 para acionar o desenho de ligação de quatro barras e efetivamente acionar as seis válvulas de membrana 102(a)-102(f) de acordo com exigências de desenho com base na configuração de motor específica e/ou fatores mencionados acima.

[016] A figura 1B ilustra a montagem de armação interna 100 com as seis válvulas de membrana 102(a)-102(f) em uma posição estendida ou engatada. Como será descrito em detalhe abaixo, cada das válvulas de membrana 102(a)-102(f) é construída como parte de um mecanismo de ligação de quatro barras no qual a ligação de acionamento ou ligação superior é girada em torno de seu pivô pelo conjunto de engrenagem hipóide. Especificamente, na operação do conjunto de engrenagem hipóide fazendo com que cada válvula de membrana estenda para dentro das passagens dos respectivos dutos de admissão, reduzindo efetivamente a área em seção transversal. Como será mostrado nas figuras 6A e 6B, utilizando um desenho de ligação de quatro barras, as válvulas de membrana estendem para fora e para baixo para dentro do duto de admissão. Como resultado, a ponta da válvula de membrana é preferivelmente posicionada à montante de um entalhe de vedação, por exemplo, um entalhe de vedação de anel-O (discutido abaixo com relação aos números de referência 240(a) e 240(b)) na superfície de montagem de cabeça quando na posição retraída, porém também posicionado próximo à ponta do injetor de combustível quando está na posição engatada. Além disso, utilizando o desenho de ligação de quatro barras como oposto a um pivô único, as válvulas de membrana criam um ângulo de abordagem mais baixo para a velocidade de ar quando está fluindo para dentro do duto de admissão, criando um bocal mais eficiente na ponta do injetor com uma velocidade de ar mais elevada na ponta do injetor. Preferivelmente, o ângulo de aproximação é 25º ou inferior, embora a modalidade exemplar não deva ser limitada de modo algum a esse ângulo e como discutido abaixo, o projetista do motor pode ajustar os comprimentos das ligações às válvulas de membrana para ajustar o movimento e posicionamento das válvulas de membrana nos dutos de admissão.

[017] A figura 2 ilustra o coletor inferior 200 de acordo com uma modalidade exemplar. Considera-se que a montagem de armação interna 100 pode ser fabricada e montada separadamente a partir do coletor inferior 200 e subsequentemente inserida no coletor inferior 200. Após inserção, a montagem de armação interna 100 pode ser vedada ao coletor inferior 200 utilizando qualquer processo de soldagem apropriado como soldagem por fricção ou similar.

[018] Como mostrado, o coletor inferior 200 inclui seis orifícios de admissão 2104(a)-204(f) que correspondem aos dutos de admissão 104(a)-104(f) da montagem de armação interna 100 discutida acima com relação às figuras 1A e 1B. Cada orifício de admissão é posicionado no coletor inferior 200 para alinhar substancialmente ou totalmente com cada duto de admissão correspondente após a montagem de armação interna 100 ser inserida e vedada. Como observado acima, os dutos de admissão são totalmente definidos após a montagem de armação interna 100 ser instalada no coletor inferior 200. Como deve ser reconhecido por uma pessoa versada na técnica, ar entra nos orifícios de admissão 204(a)-204(f) durante operação do motor e desloca para baixo através de dutos de admissão 104(a)-104(f) antes de sair para orifícios de admissão respectivos nas cabeças e então para câmaras de combustão. Além disso, seis entalhes de vedação, como entalhes de anel-O, 216(a)-216(f) são fornecidos em torno de cada dos seis orifícios de admissão 204(a)-204(f), respetivamente. Vantajosamente essas vedações são contínuas de modo a evitar vazamento de ar durante operação do motor. Na modalidade exemplar, os entalhes são mostrados como entalhes de anel-O, porém a revelação não deve ser de modo algum assim limitada.

[019] O coletor inferior 200 também compreende seis dutos (por exemplo, três mostrados como 206(a)-206(c)) que são fornecidos para injetores de combustível para cada das câmaras de combustão do motor e são posicionados adjacentes a cada dos dutos de admissão 104(a)-104(f), respectivamente. O coletor inferior 200 inclui ainda cobertura 208 que é afixada ao coletor inferior 200 e à montagem de armação interna 100, que veda os dois componentes juntos. Preferivelmente, a cobertura 208 inclui uma abertura 212 (não necessariamente mostrada em escala) que é fornecida para cabos de energia para conectar um motor elétrico CC interno (discutido abaixo) a uma fonte de energia externa, como o sistema eletrônico do veículo. Como adicionalmente mostrado, uma superfície externa 210 da montagem de armação interna 100 é ilustrada na figura 2 após a montagem de armação interna ter sido inserida no coletor inferior 200. Deve ser adicionalmente reconhecido que o coletor inferior 200 inclui furos adicionais que são fornecidos para fixar o mesmo, através de parafusos ou similares, à montagem de armação interna 100 após ser inserido. Por exemplo, aberturas 214(a) e 214(b) são fornecidas de tal modo que parafusos possam ser inseridos para fixar e vedar o coletor inferior 200 à montagem de armação interna 100. Por fabricar a montagem de armação interna 100 como um mecanismo separado a partir do coletor inferior 200, o fabricante é capaz de montar e testar a montagem de armação interna, incluindo os múltiplos conjuntos de engrenagens e válvulas de membrana, antes da instalação final.

[020] A figura 3 ilustra uma vista em perspectiva dos componentes de acionamento internos da montagem de armação interna 100 de acordo com uma modalidade exemplar. Para fins ilustrativos, a figura 3 ilustra somente qua tro das seis válvulas de membrana 102(c)-102(f). Válvulas de membrana 102(a) e 102(b) não são mostradas na figura 3 de modo a ilustrar mais claramente os componentes de acionamento internos. Como mostrado, a montagem de armação interna 100 compreende em geral dois elementos de acionamento 106(a) e 106(b) que incluem cada, eixos horizontais cada um acoplado a três braços 108(a), 110(a), 112(a) e 108(b), 110(b), 112(b), respectivamente, que, são preferivelmente uniformemente posicionados entre si. Esses braços servem como as ligações de acionamento (isto é, ligações superiores) para o mecanismo de ligação de quatro barras e são acoplados a válvulas de membrana respectivas. Por exemplo, como mostrado na figura 3, a ligação de acionamento 112(a) é acoplada à válvula de membrana 102(c), ligação de acionamento 10(b) é acoplada à válvula de membrana 102(d), ligação de acionamento 110(b) é acoplada à válvula de membrana 102(e), e ligação de acionamento 112(b) é acoplada à válvula/membrana 102(f). Além disso, cada ligação de acionamento é acoplada a sua respectiva membrana por qualquer pino mecânico, como seria entendido por uma pessoa com conhecimentos comuns na técnica, para criar um pivô de tal modo que a ligação de acionamento possa girar em torno de seu pivô com relação à válvula de membrana. Na modalidade exemplar, considera-se que cada dos elementos de acionamento 106(a) e 106(b) e seu conjunto respectivo de três ligações de acionamento é fabricado como um componente único utilizando qualquer material adequado como alumínio, plástico, magnésio ou similar. Como resultado, questões de acúmulo de tolerância são reduzidas durante operação e ao longo do tempo, o que também permite eficazmente tolerâncias de fabricação maiores e menos custos em peças individuais. Entretanto, também se observa que em uma modalidade alternativa, os elementos de acionamento 106(a) e 106(b) podem ser fabricados separadamente e os conjuntos respectivos de ligações de acionamento podem ser subsequentemente afixados aos elementos de acionamento 106(a) e 106(b) por quaisquer técnicas adequadas.

[021] Como adicionalmente mostrado, os dois elementos de acionamento 106(a) e 106(b) são acionados por um conjunto de engrenagens hipóides. Especificamente, cada elemento de acionamento 106(a) e 106(b) inclui um eixo e uma roda acionada respectiva 116(a) e 116(b) (isto é, uma roda acionada do conjunto de engrenagens hipóides) que é acoplada à engrenagem de acionamento hipóide 118 (isto é, uma roda acionadora) do conjunto de engrenagens hipóides. Na modalidade exemplar, os eixos dos dois elementos de acionamento 106(a) e 106(b) são preferivelmente posicionados em um ângulo de 90º a partir do eixo do conjunto de engrenagens hipóides. Mais particularmente, a engrenagem de acionamento hipóide 118 inclui um eixo vertical 120 que estende para baixo em um ângulo de 90º a partir da engrenagem acionadora 118 e ele próprio é acoplado a uma roda acionada 122 estendendo em um plano horizontal a partir do eixo vertical 120. A engrenagem de acionamento hipóide 118 e cada das rodas acionadas 116(a) e 116(b) formam um conjunto de engrenagens hipóides e são coletivamente mencionados aqui como o conjunto de engrenagens hipóides.

[022] Além disso, um conjunto de engrenagens de acionamento sem fim é fornecido para acionar o conjunto de engrenagens hipóides. Especificamente, o conjunto de engrenagens de acionamento sem fim compreende a roda acionada 122 e uma engrenagem de acionamento sem fim 124. Durante operação, a engrenagem de acionamento sem fim 124 é acionada por um motor elétrico CC 126. Como seria esperado por aqueles versados na técnica, o motor elétrico CC 126 fornece energia fazendo com que a engrenagem de acionamento sem fim 124 gire a roda acionada 122 e, por sua vez, acione o conjunto de engrenagens hipóides acionando as válvulas de membrana para uma posição engatada. De modo semelhante, para retirar as válvulas de membrana para uma posição retraída, o motor elétrico CC 126 aciona a engrenagem de acionamento sem fim 124 para girar na direção oposta. É adicionalmente observado que as válvulas de membrana não são somente configuradas para estarem em uma posição engatada ou retraída. Ao invés disso, a engrenagem de acionamento sem fim 124 pode girar para graus variáveis que por sua vez fariam com que as válvulas de membrana acionem para uma posição parcialmente engatada (por exemplo, 50% engatada – 50% estendida para o duto de admissão). Esse resultado pode ser desejado pelo fabricante do veículo se o motor do veículo estiver operando em uma velocidade média, por exemplo. Além disso, na modalidade exemplar, não é necessário para o motor elétrico CC 126 fornecer continuamente energia para a engrenagem de acionamento sem fim 124 para manter as válvulas de membrana em uma posição engatada. Ao invés disso, energia é somente aplicada durante o processo de extensão ou retração, que tem o efeito de minimizar a carga sobre o alternador.

[023] A figura 4 ilustra uma vista em perspectiva aumentada dos componentes de acionamento internos da montagem de armação interna 100 de acordo com uma modalidade exemplar e discutida acima com relação à figura 3. Especificamente, três válvulas de membrana 102(a), 102(b) e 102(e), por exemplo, são mostradas como sendo acopladas aos componentes de acionamento por ligações de acionamento respectivas 108(a), 110(a) e 110(b), respectivamente. Por sua vez, as ligações de acionamento são respectivamente acopladas a elementos de acionamentos 106(a) e 106(b), que são acionados pelo conjunto de engrenagens hipóides como discutido acima. Como adicionalmente mostrado, o bujão 128 é fornecido no topo do conjunto de engrenagens hipóides e um bloco piloto 130 é posicionado entre o bujão e o topo do conjunto de engrenagens hipóides. Uma mola interna (vide a figura 3) no bloco piloto 130 é adicionalmente fornecida para aumentar pressão para baixo no conjunto de engrenagens hipóides. Esse bloco piloto acionado por mola 130 resulta preferivelmente em folga zero para o mecanismo de acionamento do conjunto de engrenagens hipóides mesmo após desgaste considerável durante operação do motor.

[024] Como ilustrado adicionalmente na figura 4, a engrenagem de acionamento sem fim 124 estende a partir do motor elétrico CC 126 e é acoplado à roda acionada 122. Uma cunha mecânica 132 tendo uma mola 134 pode ser posicionada externa à engrenagem de acionamento sem fim 124, aplicando eficazmente pressão para dentro no conjunto de engrenagens sem fim. Essa cunha acionada por mola provê preferivelmente folga zero para o mecanismo de acionamento da engrenagem de acionamento sem fim 124. Além disso, como seria entendido por uma pessoa versada na técnica, a combinação de pressão para baixo, vertical sendo aplicada pelo bloco piloto acionado por mola 130 no conjunto de engrenagens hipóides e pressão para dentro horizontal sendo aplicada ao acionador de engrenagem de acionamento sem fim 124 pela cunha mecânica 132 minimiza qualquer folga que existiria, de outro modo, em tais sistemas de engrenagem mecânica.

[025] Além disso, nas modalidades exemplares, a montagem de armação interna 100 também é preferivelmente dotada de uma roda dentada 136 posicionada na extremidade da engrenagem de acionamento sem fim 124 adjacente ao motor elétrico CC 126. A roda dentada 136 serve coo uma roda acionadora para um codificador 142 (vide as figuras 5A e 5B) que tem a roda acionada 140 do conjunto de roda dentada e pode ser posicionada adjacente a e acionada pela roda dentada 136. Vantajosamente, o codificador 142 é girado pelo conjunto de rodas dentadas para ler posições das válvulas para posicionamento variável por toda a faixa de operação. Na modalidade exemplar, a razão de engrenagem entre a roda dentada 136 e a roda acionada 140 do codificador 142 é preferivelmente 4:1 ou mais elevada para fornecer um codificador preciso ainda assim relativamente barato.

[026] As figuras 5A e 5B representam vistas em seção transversal bidimensionais da montagem de armação interna 100 de acordo com uma modalidade exemplar. Como mostrado na figura 5A, as válvulas de membrana 102(a) e 102(d) são ilustradas na posição retraída. De modo semelhante, na figura 5B, as válvulas de membrana 102(a) e 102(d) são ilustradas na posição engatada. Deve ser reconhecido que embora válvulas de membrana 102(a) e 102(d) sejam mostradas nas figuras 5A e 5B, isso é para fins ilustrativos como uma vista em seção transversal está sendo retratada. Alternativamente, válvulas de membrana 102(b) ou 102(c) poderiam ser fornecidas no lado direito da montagem de armação interna 100 e válvulas de membrana 102(e) ou 102(f) poderiam ser fornecidas no lado esquerdo da montagem de armação interna 100 para essa vista em seção transversal.

[027] As duas figuras 5A e 5B ilustram bujão 128, bloco piloto acionado por mola 130, o conjunto de rodas dentadas (isto é, roda dentada 136 e roda acionada 140) e o codificador 142. Além disso, ligações de acionamento 108(a) e 108(b) acoplam os eixos respectivos dos elementos de acionamento 106(a) e 106(b) às válvulas de membrana 102(a) e 102(d) e ligações inferiores 138(a) e 138(b) acoplam as válvulas de membrana 102(a) e 102(d) à montagem de armação interna 100. Como mostrado adicionalmente, ligações inferiores 138(a) e 138(b) são individualmente fixadas no meio das válvulas de membrana respectivas por uma junta pivô e também sã fixadas na extremidade inferior à montagem de armação interna 100 por uma junta pivô. Além disso, deve ser reconhecido que cada das seis válvulas de membrana são todas conectadas à montagem de armação interna utilizando ligações inferiores iguais ou similarmente projetadas.

[028] Como mostrado, a figura 5B ilustra válvulas de membrana 102(a) e 102(d) em uma posição engatada na qual o conjunto de engrenagens hipóides acionou o eixo do elemento de acionamento 106(a) para girar em uma direção horária e o eixo do elemento de acionamento 106(b) para girar em uma direção anti-horária. Como resultado, a ligação de acionamento 108(a) forçou a válvula de membrana 102(a) para baixo fazendo com que a ponta da válvula de membrana 102(a) também estenda para baixo e para fora para a direita. De modo semelhante, a ligação de acionamento 108(b) também forçou a válvula de membrana 102(d) para baixo fazendo com que a ponta da válvula de membrana 102(d) estenda para baixo e para fora para a esquerda.

[029] Deve ser reconhecido que o desenho de ligação de quatro barras é compreendido de uma primeira barra (isto é, a válvula de membrana), uma segunda barra (isto é, a ligação de acionamento), uma terceira barra (isto é, a ligação inferior), e uma quarta barra (isto é, a montagem de armação interna entre a ligação de acionamento e a ligação inferior). Por exemplo, com referência à válvula de membrana 102(a) nas figuras 5A e 5B, a ligação de acionamento 108(a) é conectada à armação interna 100 pelo primeiro elemento de acionamento 106(a) em um primeiro ponto de conexão 144 e a um primeiro pivô 146 da válvula de membrana 102(a). Deve ser reconhecido que o primeiro ponto de conexão 144 é mostrado como o ponto central do primeiro elemento de acionamento 106(a). Além disso, a ligação inferior 136(a) é conectada a armação interna em um pivô 148 e em um segundo pivô 140 da válvula de membrana 102(a). Como discutido acima, a ligação de acionamento 108(a) aciona o movimento da válvula de membrana 102(a) e pivô 146 da válvula de membrana 102(a) permite que a ligação de acionamento 108(a) gire com relação à válvula de membrana 102(a). Além disso, o segundo pivô 150 da válvula de membrana 102(a) e pivô 148 da armação interna 100 permite que a ligação inferior 138(a) gire com relação à válvula de membrana 102(a) e à armação interna 100, respectivamente. Deve ser entendido que a mesma configuração, embora não mostrada nas figuras 5A e 5B, é usada para cada das válvulas de membrana no sistema exemplar.

[030] Considera-se que o mecanismo de ligação de quatro barras per mite que a válvula de membrana 102(a) mova com movimentos de composto diferentes com base nas necessidades da configuração de motor específica. Como observado acima, essas configurações de motor diferentes podem incluir em linha, tipo v, tipo w ou similar, e podem incluir ainda variações no tipo de motor, isto é, configuração de orifício de admissão, tamanho e localização e similar. Também se considera que os quatro pontos pivôs 144, 146, 148 e 150 da ligação de acionamento 108(a) e ligação inferior 138(a), respectivamente, podem ser ajustados em relação mútua e em relação ao sistema de eixo de motor principal de modo que o sistema CMCV possa ser otimizado para a configuração de motor específica. Mais particularmente, os comprimentos da ligação de acionamento 108(a) em relação ao comprimento da ligação inferior 138(a) podem ser de comprimentos diferentes como projetado pelo projetista de motor para fornecer o movimento de deslocamento efetivo necessário com a finalidade, como mencionado acima, de simultaneamente posicionar a ponta da membrana da válvula 102(a) para ser mais próxima à parede de duto interno oposto e para posicionar a ponta mais próxima à sede de válvula de orifício de admissão. Por ajustar a posição dos quatro pontos pivôs 144, 146, 148 e 150, o movimento da ponta da válvula de membrana 102(a) pode variar muito de uma configuração de motor para outra confirmação de motor como necessário. Na modalidade exemplar, o movimento da válvula de membrana 102(a) após acionamento seria de um formato de ranhura ao invés de um arco verdadeiro ou uma elipse verdadeira, porém normalmente mudando seu raio momentâneo por toda a sua faixa operacional.

[031] As figuras 6A e 6B ilustram vistas em perspectiva em seção transversal da montagem de armação interna 100 instalada no coletor inferior 200 quando as válvulas de membrana estão em uma posição retraída (figura 6A) e, alternativamente, em uma posição engatada (figura 6B). Deve ser reconhecido que muitos dos componentes de acionamento discutidos acima não são mostrados em detalhe nas figuras 6A e 6B e não serão descritos novamente com relação a essas figuras.

[032] As figuras 6A e 6B são fornecidas para ilustrar o posicionamento das válvulas de membrana nos respectivos dutos de admissão. Primeiramente, como mostrado na figura 6A, válvulas de membrana 102(a) e 102(d) são mostradas em uma posição retraída de tal modo que dutos de admissão 104(a) e 104(d) sejam dotados de uma área em seção transversal substancialmente uniforme. Por conseguinte, à medida que ar entra nos orifícios de admissão 204(a) e 204(d) e desloca para baixo através dos dutos de admissão 104(a) e 104(d), o ar desloca em uma velocidade/taxa substancialmente igual no ponto em que entra nos orifícios de admissão 204(a) e 204(d) até o ponto onde sai dos dutos de admissão para dentro das câmaras de combustão. O percurso de fluxo de ar é ilustrado, por exemplo, por uma linha tracejada no duto de admissão 104(d). Como mostrado adicionalmente, o duto 206(a) é posicionado no coletor inferior de admissão 200 adjacente ao duto de admissão 104(a). Embora não mostrado nas figuras 6A e 6B, injetores de combustível são afixados em cada dos seis dutos como discutido acima. Como é bem sabido por aqueles versados na técnica, durante o curso de admissão do ciclo de combustão de motor, combustível é injetado nas câmaras de combustão e misturado com o ar que está saindo dos dutos de admissão na superfície de montagem de cabeça. Observa-se que somente o duto 206(a) é mostrado nesse desenho em perspectiva embora deva ser reconhecido quem um duto para um injetor de combustível também é fornecido adjacente ao duto de admissão 104(d).

[033] Como mostrado adicionalmente na figura 6B, válvulas de membrana 102(a) e 102(d) são mostradas na posição engatada. Como discutido em detalhe acima, o conjunto de engrenagens hipóides é fornecido para acionar as válvulas de membrana 102(a) e 102(d) para uma posição estendida utilizando um desenho de mecanismo de ligação de quatro barras. Por estender as válvulas de membrana 102(a) e 102(d) para dentro dos dutos de admissão 104(a) e 104(d), a área em seção transversal dos dutos de admissão é efetivamente reduzida. Como resultado, a velocidade de ar de admissão é aumentada, criando efetivamente rotação e turbulência adicionais para o movimento de carga na câmara de combustão. O percurso de fluxo de ar é ilustrado, por exemplo, por uma linha tracejada no duto de admissão 104(d) e o ângulo de aproximação aproximadamente 25º na modalidade exemplar, embora seja reiterado que a revelação não deve ser de modo algum limitada a essa dimensão. A figura 6B ilustra o ângulo de aproximação 250 (isto é, ângulo 250 é mostrado como 155º - 180º menos 25º). Adicionalmente, deve ser reconhecido que por posicionar as pontas das válvulas de membrana em proximidade estreita com as pontas dos injetores de combustível, o ar de admissão está em sua velocidade mais elevada no ponto de mistura de ar-combustível. Também como seria entendido por uma pessoa com conhecimentos comuns na técnica, a curvatura e formato das válvulas de membrana podem ser ajustados para variar a turbulência como assegurado pelo desenho de coletor de admissão.

[034] Finalmente, como mostrado nas figuras 6A e 6B, entalhes de vedação contínua são fornecidos que estendem em torno da circunferência externa de cada dos orifícios de admissão (por exemplo, 216(a) e 216(b)) e os dutos de admissão (por exemplo, 240(a) e 240(b)) e são fornecidos para vedar os mesmos ao componente adjacente no coletor de admissão inferior 200. Na modalidade exemplar, vedações de anel-O contínuas são posicionadas nos entalhes de vedação 216(a), 216(b), 240(a) e 240(b). Utilizando superfícies de entalhe de vedação contínua (por exemplo, vedações de anel-O contínuas) ao invés de superfícies de entalhe de vedação dividida, vazamento de aro é evitado ou minimizado durante operação do motor. Além disso, por implementar o desenho de mecanismo de ligação de quatro barras para acionar as válvulas de membrana, as pontas de cada válvula de membrana permanecem acima dos entalhes de vedação 240(a) e 240(b) na posição retraída (como mostrado na figura 6B) e substancialmente adjacente às pontas dos injetores de combustível na posição engatada (como mostrado na figura 6A). É reiterado que por estender as pontas das válvulas de membrana para serem substancialmente adjacentes às pontas dos injetores de combustível, há queda mínima em velocidade de ar que de outro modo ocorre visto que as pontas da válvula de membrana são mais distantes para longe das pontas de injetor de combustível como seria entendido por uma pessoa com conhecimentos na técnica.

Claims

Sistema de controle de admissão para um motor de combustão interna de múltiplos cilindros, compreende:
um coletor tendo uma pluralidade de orifícios de admissão; e
uma montagem de armação interna configurada para ser inserida no coletor, a montagem de armação interna tendo:
um corpo principal com uma primeira pluralidade de recessos em um primeiro lado lateral da armação interna e uma segunda pluralidade de recessos em um segundo lado lateral da armação interna oposto ao primeiro lado lateral,
uma primeira pluralidade de válvulas de membrana que são individualmente posicionadas dentro da primeira pluralidade de recessos, respectivamente, e uma segunda pluralidade de válvulas de membrana que são individualmente posicionadas dentro da segunda pluralidade de recessos, respectivamente, CARACTERIZADO por cada uma das válvulas de membrana ser acoplada pivotantemente à montagem de armação interna por ligações mecânicas superior e inferior,
um primeiro eixo horizontal acoplado a pelo menos uma ligação mecânica superior que é acoplado a uma respectiva válvula dentre a primeira pluralidade de válvulas de membranas e a pelo menos uma ligação mecânica superior que é acoplado a uma respectiva válvula dentre a segunda pluralidade de válvulas de membranas, e
um segundo eixo horizontal acoplado a pelo menos uma ligação mecânica superior que é acoplado a uma respectiva válvula dentre a primeira pluralidade de válvulas de membranas e a pelo menos uma ligação mecânica superior que é acoplado a uma respectiva válvula dentre a segunda pluralidade de válvulas de membranas, e
em que quando a montagem de armação interna é inserida no coletor, a pluralidade de recessos da armação interna e o coletor, juntos, formam uma pluralidade de dutos de admissão que correspondem à pluralidade de orifícios de admissão do coletor.
Sistema de controle de admissão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro eixo horizontal é configurado para girar em uma primeira direção para acionar as válvulas de membrana acopladas ao mesmo para uma posição estendida nos respectivos dutos de admissão, e em que o segundo eixo horizontal é configurado para girar em uma segunda direção, oposta à primeira direção, para acionar as válvulas de membrana acopladas ao mesmo à uma posição estendida nos respectivos dutos de admissão.
Sistema de controle de admissão, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a montagem de armação interna compreende ainda um conjunto de engrenagens hipóides configurado para girar os primeiro e segundo eixos horizontais.
Sistema de controle de admissão, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a montagem de armação interna compreende ainda um bloco de cunha acionada por mola posicionado acima do conjunto de engrenagens hipóides.
Sistema de controle de admissão, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a montagem de armação interna compreende ainda um conjunto de engrenagens de acionamento sem fim acionado por um motor elétrico CC que é configurado para acionar o conjunto de engrenagens hipóides.
Sistema de controle de admissão, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a montagem de armação interna compreende ainda um bloco de cunha acionada por mola posicionado adjacente ao conjunto de engrenagens de acionamento sem fim.
Sistema de controle de admissão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que um mecanismo de ligação de quatro barras é definido pela pelo menos uma ligação mecânica superior, a pelo menos uma ligação mecânica inferior, uma válvula de membrana correspondente e o corpo principal da montagem de armação interna.
Sistema de controle de admissão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o coletor compreende ainda uma pluralidade de dutos de injeção de combustível adjacentes à pluralidade de coletores de admissão, respectivamente, e cada duto de injeção de combustível é configurado para receber um injetor de combustível.
Sistema de controle de admissão, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de válvulas de membrana é configurada para estender para dentro dos dutos de admissão respectivos de tal modo que a ponta de cada válvula de membrana é substancialmente adjacente a uma ponta de um injetor de combustível correspondente.
Sistema de controle de admissão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a montagem de armação interna compreende ainda um conjunto de rodas dentadas acoplado a um codificador configurado para determinar a posição da pluralidade de válvulas de membrana na pluralidade de dutos de admissão, respectivamente.
Sistema de controle de admissão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que motor de combustão interna de múltiplos cilindros é um motor de combustão do tipo V.