BR112015011560B1

BR112015011560B1 - tubo sensor de fluxo de massa de ar

Info

Publication number: BR112015011560B1
Application number: BR112015011560-8A
Authority: BR
Inventors: Pal AXELSSON
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2021-02-02
Also published as: US9880033B2; SE1251367A1; EP2929299A4; KR101770359B1; SE538092C2; BR112015011560A2; KR20150079972A; US20150300855A1; EP2929299B1; WO2014088487A1; EP2929299A1

Abstract

TUBO SENSOR DE FLUXO DE MASSA DE AR. A invenção pertence a um tubo sensor de massa de ar (116) para um motor de combustão, que compreende uma abertura de entrada (124) para ar, uma abertura de saída (126) para ar e um sensor de massa de ar (118) disposto dentro do tubo (116) entre as aberturas de entrada e saída (124, 126). Uma primeira seção de alimentação (através) (128) para o ar é disposta a montante do sensor de massa de ar (118) e o sensor de massa de ar (118) é disposto em uma segunda seção de alimentação (através) (130) para o ar e as primeira e segunda seções de alimentação (através) (128,130) são deslocadas em um ângulo uma em relação à outra. A invenção também pertence a um motor de combustão que compreende tal tubo sensor de massa de ar (116).

Description

FUNDAMENTO E TÉCNICA RELACIONADA

[0001] A invenção pertence a um tubo sensor de fluxo de massa de ar e a um motor de combustão, que compreende tal tubo sensor de fluxo de massa de ar de acordo com o preâmbulo das Reivindicações de Patente independentes.

[0002] Sensores de fluxo de massa de ar são utilizados para determinar o fluxo de admissão de ar para um motor de combustão, por exemplo, um motor em um veículo, ou para finalidades industriais ou marinhas. É muito importante ter conhecimento do valor do fluxo em massa corrente de um duto de admissão de ar para o motor de combustão, uma vez que este valor é utilizado em diversos cálculos e modelagens, que são realizados por um ou diversos dispositivos de controle eletrônico no veículo. O dispositivo de controle eletrônico emite sinais para o motor de combustão de modo que ele é acionado de maneira otimizada em relação a desempenho e emissões emitidas. O sensor de fluxo de ar pode, contudo, gerar valores de fluxo em massa que devem ser ajustados devido a características dependentes de sensor, ou condições exclusivas para a utilização corrente.

[0003] Na instalação de um sensor de fluxo de ar em um sistema de motor de combustão, é assim importante que uma calibração do sensor de fluxo de ar seja realizada na instalação, de modo que valores corretos de medição do fluxo de massa de ar sejam distribuídos para o dispositivo de controle.

[0004] Atualmente, um processo de ajustamento é também aplicado para sensores de fluxo de ar, o qual tem lugar enquanto dirigindo, por exemplo, em veículos de mercadorias pesadas, tais como caminhões e ônibus. Em utilizações industriais ou marinhas do motor, as circunstâncias são usualmente mais específicas, o que pode conduzir a que cada motor requeira ajustamento individual na calibração. Os valores de fluxo em massa que são gerados por tal sensor de fluxo de ar são ajustados com base em um fator de correção. Este procedimento de ajustamento pode ser realizado mais ou menos frequentemente durante a operação do motor.

[0005] Tipos diferentes de instalação conduzem a requisitos diferentes em relação ao sensor de fluxo de ar com relação à capacidade, silenciar e espaço disponível. Assim, diferentes tipos de componentes e conceitos foram desenvolvidos para montar sensores de fluxo de ar em motores de combustão.

[0006] A US 4.624.134 é relativa a um sensor de fluxo de ar para um motor decombustão em um veículo. Um sensor de fluxo de ar é colocado dentro de um dutode contorno em um tubo encurvado que é conectado entre uma admissão de ar e omotor de combustão. Esta construção obriga precisão de medição aumentada do fluxo de massa de ar.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] A despeito da técnica precedente, existe uma necessidade para desenvolver um tubo sensor de fluxo de massa de ar para instalação fácil e rápida em diferentes sistemas de motor de combustão, sem a necessidade por calibração de um sensor de massa de ar disposto dentro do tubo sensor de massa de ar. Existe também uma necessidade para prover um tubo sensor de massa de ar que possa ser instalado em espaços confinados e assim requeira pouco espaço, enquanto ao mesmo tempo seja fácil e rápido para instalar, sem qualquer necessidade por calibração do sensor de massa de ar.

[0008] O objetivo da presente invenção é assim fornecer um tubo sensor de massa de ar que seja fácil e rápido para instalar.

[0009] Outro objetivo da invenção é prover um tubo sensor de massa de ar no qual um sensor de massa de ar não precisa ser calibrado na instalação.

[0010] É outro objetivo da invenção prover um tubo sensor de massa de ar que pode ser instalado em espaços confinados e assim requeira pouco espaço e no qual o sensor de massa de ar não precisa ser calibrado na instalação.

[0011] Outro objetivo da invenção é prover um tubo sensor de massa de ar com pequenas dimensões, com o qual uma medição cuidadosa do fluxo de massa de ar através do tubo possa ser realizada.

[0012] Estes objetivos são alcançados com um tubo sensor de massa de ar do tipo especificado no início, o qual é caracterizado pelos aspectos especificados na Reivindicação de Patente 1.

[0013] Com tal tubo sensor de massa de ar é possível realizar uma medição cuidadosa do fluxo de massa de ar para o motor de combustão sem que um processo de calibração especial deva ser realizado na instalação do tubo sensor de massa de ar no sistema de admissão do motor de combustão. Uma vez que o processo de calibração não precisa ser realizado, a instalação é fácil de completar e pode ser completada em um tempo curto. Projetando o tubo sensor de massa de ar com uma primeira seção de alimentação para o ar à montante do sensor de massa de ar e arranjando o sensor de massa de ar em uma segunda seção de alimentação para o ar e arranjando às primeira e segunda sessões de alimentação em um deslocamento angular uma em relação à outra, o tubo sensor de massa de ar pode ser projetado com pequenas dimensões. O tubo sensor de massa de ar requer assim pouco espaço, e pode ser instalado em espaços confinados.

[0014] Os objetivos acima são alcançados também com um motor de combustão do tipo especificado no início, que é caracterizado pelos aspectos especificados na Reivindicação de Patente 11.

[0015] Outros aspectos e vantagens da invenção estão estabelecidos nas descrições de exemplo abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DE DESENHOS

[0016] Abaixo está uma descrição, como um exemplo, de modalidades preferidas da invenção com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[0017] A figura 1 mostra uma vista lateral esquemática de um veículo com um tubo sensor de massa de ar de acordo com a presente invenção,

[0018] A figura 2 mostra uma vista em perspectiva esquemática do projeto geométrico do duto de ar no tubo sensor de massa de ar, de acordo com a presente invenção,

[0019] A figura 3 mostra uma vista em seção transversal de uma primeira modalidade de um tubo sensor de massa de ar, de acordo com a presente invenção,

[0020] A figura 4 mostra uma vista em seção transversal da primeira modalidade do tubo sensor de massa de ar de acordo com a presente invenção, deslocado por 90 graus em relação à vista em seção transversal na figura 3,

[0021] A figura 5 mostra uma vista em perspectiva da primeira modalidade do tubo sensor de massa de ar, de acordo com a presente invenção,

[0022] A figura 6 mostra uma vista em perspectiva de uma primeira modalidade do tubo sensor de massa de ar, de acordo com a presente invenção,

[0023] A figura 7 mostra uma vista em seção transversal da segunda modalidade do tubo sensor de massa de ar de acordo com a presente invenção, e

[0024] A figura 8 mostra uma vista em seção transversal da segunda modalidade do tubo sensor de massa de ar de acordo com a presente invenção, deslocado por 90 graus em relação à vista em seção transversal na figura 7 ao longo da linha IIX-IIX na figura 7.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

[0025] A figura 1 mostra uma vista lateral esquemática de um veículo 100, cujo veículo 100 é equipado com um motor de combustão 102 para acionar o veículo. Para esta finalidade o veículo compreende uma linha de acionamento convencional que, entre outros, compreende a roda de acionamento 104 do veículo 100, uma caixa de engrenagem 106 e um eixo de transmissão 108. O motor de combustão 102 é equipado com um sistema de entrada 110 que compreende um filtro de ar 112, um turbocompressor 114 e um tubo sensor de massa de ar 116. No sistema de entrada 110 do motor de combustão 102 o filtro de ar 112 é disposto à montante do tubo sensor de massa de ar 116 e o turbocompressor 114 é disposto à jusante do tubo sensor de massa de ar 116. O tubo sensor de massa de ar 116 compreende um sensor de massa de ar 118 que é conectado a um dispositivo de controle 120. O dispositivo de controle 120 é também conectado ao motor de combustão 102 para controlar diferentes parâmetros, tal como suprimento de combustível para o motor de combustão 102.

[0026] A figura 2 mostra uma vista em perspectiva esquemática do projeto geométrico do duto de ar 122 no tubo sensor de massa de ar 115. O tubo sensor de massa de ar 116 compreende uma abertura de entrada 124 para ar, uma abertura de saída 126 para ar e um sensor de massa de ar 118 disposto no tubo 116 entre a entrada e as aberturas de saída 124, 126. As aberturas de entrada e de saída 1241, 26 têm uma forma de seção transversal essencialmente circular, que pode ser facilmente conectada ao sistema de entrada 110 do motor de combustão 102. As aberturas de entrada e de saída 124, 126 podem, contudo, ter outras formas de seção transversal, para se ajustarem à forma do sistema de entrada 102 do motor de combustão 110.

[0027] Uma primeira seção de alimentação 128 para o ar é disposta à montante do sensor de massa de ar 118. O sensor de massa de ar 118 é disposto dentro de uma segunda seção de alimentação 130 para o ar. As primeira e segunda seções de alimentação 128, 130 constituem um estreitamento do tubo 116. As primeira esegunda seções de alimentação 128, 130 podem ter uma forma de seção transversal essencialmente retangular, porém outras formas de seção transversal também são possíveis. As primeira e segunda seções de alimentação 128, 130 são projetadas para controlar o fluxo de ar no duto de ar 122 do tubo sensor de massa de ar 116 para a área onde o sensor de massa de ar 118 está localizado, de modo que o ar passa o sensor de massa de ar 116 com um escoamento de ar essencialmente laminar, e com uma pressão de ar que essencialmente corresponde à pressão atmosférica.

[0028] Um elemento de controle de ar para fluxo laminar 132 é disposto à montante da primeira seção de alimentação 128, cujo elemento de controle de ar 132 é preferivelmente conformado em colmeia, isto é, projetado preferivelmente com uma estrutura de favo de mel (colmeia), isto é, com células hexagonais em um plano, e que se estendem perpendicularmente no sentido deste plano. Outras formas do elemento de controle de ar 132 também são possíveis, tal como um formato “raster”. O fluxo de ar que passa o elemento de controle de ar 132 será laminar e consolidado em uma coluna conformada, fluxo laminar através da primeira seção de alimentação 128. A primeira e a segunda seções de alimentação 128, 130 são deslocadas em um ângulo, uma em relação à outra e, preferivelmente, com um deslocamento angular que é essencialmente a 90 graus. Assim, o fluxo de ar que passa através da primeira seção de alimentação 128 será expandida em uma direção para ser comprimida ao mesmo tempo em uma direção que está em um deslocamento angular de 90 graus em relação à primeira direção. Quando o ar passa assim pelo sensor de massa de ar 118 disposto na segunda seção de alimentação 131, o fluxo do ar é essencialmente laminar e a pressão de ar essencialmente corresponde à pressão atmosférica. O ar também, através das primeira e segunda seções de alimentação 128, 130, foi controlado para a área onde o sensor de massa de ar 118 está localizado. As definições utilizadas, montante e jusante, estão relacionadas à direção do fluxo de ar no duto de ar 122 do tubo sensor de massa de ar 116 e no sistema de entrada 110 do motor de combustão 102.

[0029] A figura 3 mostra uma vista em seção transversal de uma primeira modalidade de um tubo sensor de massa de ar 116. De acordo com a primeira modalidade, as aberturas de entrada e de saída 124, 126 têm um eixo geométrico central substancialmente coincidente 134. As aberturas de entrada e de saída 124, 126 têm uma forma de seção transversal substancialmente circular, que pode facilmente ser conectada ao sistema de entrada 110 do motor de combustão 102 através de áreas de conexão circulares no tubo sensor de massa de ar 116. A seção transversal mostra que a primeira seção de alimentação 128 constitui um estreitamento do tubo 116. Uma vez que a primeira e a segunda seções de alimentação 128, 130 são deslocadas em um ângulo, uma em relação à outra, e preferivelmente com um deslocamento angular que é substancialmente de 90 graus, a figura 3 não mostra que a seção de alimentação constitui um estreitamento. Contudo, ela mostra que o duto de ar 122 expande em uma direção no sentido da segunda seção de alimentação 130. A figura também mostra que o sensor de massa de ar 118 é disposto na segunda seção de alimentação 130.

[0030] A figura 4 mostra uma vista em seção transversal da primeira modalidade do tubo sensor de massa de ar 116 deslocado por 90 graus em relação à vista de seção transversal na figura 3. Esta vista mostra como o duto de ar 122 converge em uma direção no sentido da segunda seção de alimentação 130. Assim, o fluxo de ar que passa através da primeira seção de alimentação 128 será expandido em uma direção em um ângulo reto em relação ao eixo geométrico central 134 do tubo 116, para ser comprimido ao mesmo tempo em uma direção em um ângulo reto em relação ao eixo geométrico central do tubo 134, cujas direções estão em um deslocamento angular de 90 graus uma em relação à outra.

[0031] A figura 5 mostra uma vista em perspectiva da primeira modalidade do tubo sensor de massa de ar 116. O elemento de controle de ar 132 é disposto na abertura de entrada 124. O tubo sensor de massa de ar 116 tem contornos exteriores que formam a primeira e segunda seções de alimentação 128, 130. O sensor de massa de ar 118 é montado em uma abertura lateral 136 no tubo sensor de massa de ar 116 na segunda seção de alimentação 130, e sobre o exterior do tubo sensor de massa de ar 116 existe um conector 138 para conexão ao dispositivo de controle 120.

[0032] A figura 6 mostra uma vista em perspectiva de uma segunda modalidade de um tubo sensor de massa de ar 216. De acordo com a segunda modalidade, as aberturas de entrada e de saída 224, 226 têm eixos geométricos centraissubstancialmente direcionados ortogonalmente 234, obrigando que o tubo sensor de massa de ar 216 possa ser adaptado para uma instalação que requeira um sistema de entrada encurvado para o motor de combustão 102. O elemento de controle de ar 232 é disposto na abertura de entrada 224. O tubo sensor de massa de ar 216 tem contornos exteriores que formam as primeira e segunda seções de alimentação 228, 230. O sensor de massa de ar 218 é montado em uma abertura lateral 236 dentro do tubo sensor de massa de ar 216, na segunda seção de alimentação 230, e tem sobre o exterior do tubo sensor de massa de ar 216 um conector 238 para conexão ao dispositivo de controle 120. Como mostrado na figura 6, as aberturas de entrada e de saída 224, 226 têm eixos geométricos centrais substancialmente direcionadosortogonalmente 234. Outras direções dos eixos geométricos centrais 234 nas aberturas de entrada e de saída 224, 236 são também possíveis, onde as direções dos eixos geométricos centrais 234 nas aberturas de entrada e de saída 224, 226 diferem uma da outra.

[0033] A figura 7 mostra uma vista em seção transversal da segunda modalidade do tubo sensor de massa de ar 216. Esta mostra que as aberturas de entrada e de saída 224, 226 têm eixos geométricos centrais substancialmente direcionadosortogonalmente 234. As aberturas de entrada e de saída 224, 226 mostram uma forma de seção transversal essencialmente circular, que pode ser facilmente conectada ao sistema de entrada 110 do motor de combustão 102 através de áreas de conexão circulares no tubo sensor de massa de ar 216. A seção transversal mostra que a segunda seção de alimentação 230 constitui um estreitamento do tubo 216. Uma vez que a primeira e a segunda seções de alimentação 228, 230 são deslocadas em um ângulo uma em relação à outra, e preferivelmente com um deslocamento angular que é essencialmente de 90 graus, a figura 7 não mostra que a primeira seção de alimentação 228 constitui um estreitamento. A figura mostra que o sensor de massa de ar 218 é disposto na segunda seção de alimentação 230.

[0034] A figura 8 mostra uma vista em seção transversal da segunda modalidade do tubo sensor de massa de ar 216 deslocado por 90 graus em relação à vista em seção transversal na figura 7 e ao longo da linha IIX-IIX na figura 7. Na seção encurvada do tubo sensor de massa de ar 216 existe um estreitamento do duto de ar, cujo estreitamento constitui a primeira seção de alimentação 228. Esta vista mostra como o duto de ar 222 expande em uma direção no sentido da segunda seção de alimentação 230. Assim, o fluxo de ar que passa através da primeira seção de alimentação 228 será expandido em uma direção em um ângulo reto em relação ao eixo geométrico central 234 do tubo 216 para ser comprimido ao mesmo tempo em outra direção em um ângulo reto em relação ao eixo geométrico central 236 do tubo 216, cuja direção está em um deslocamento angular de 90 graus em relação uma à outra. Como mostrado na figura 8, o duto de ar 222 expande em uma direção no sentido da segunda seção de alimentação 230.

[0035] Os componentes e características especificadas acima podem, dentro da estrutura da invenção, ser combinados entre diferentes modalidades especificadas.

[0036] A descrição acima se refere, no mínimo em alguma extensão, a uma instalação em um veículo. O motor de combustão e seus componentes podem, de maneira análoga, de forma vantajosa, ser utilizados em outras aplicações, por exemplo, para finalidades industriais ou marinhas.

Claims

1. Tubo sensor de massa de ar (116; 216) para um motor de combustão (102), cujo tubo sensor de massa de ar compreende uma abertura de entrada (124; 224) para ar, uma abertura de saída (126; 226) para ar, e um sensor de massa de ar (118; 218) disposto no tubo (116; 216) entre as aberturas de entrada e saída (124; 224, 126: 226), cujas aberturas de entrada e saída (124; 224, 126; 226) têm uma forma de seção transversal que é adaptada à forma de um sistema de entrada do motor de combustão (102), caracterizadopelo fato de uma primeira seção de alimentação (128; 228) para o ar ser disposta à montante do sensor da massa de ar (118; 218), o sensor de massa de ar (118; 218) ser disposto em uma segunda seção de alimentação para o ar (130; 230), as primeira e segunda seções de alimentação (128; 228, 130; 230) constituírem um estreitamento do tubo (116; 216) e as primeira e segunda seções de alimentação (128; 228, 130; 230) serem deslocadas em um ângulo uma em relação à outra.

2. Tubo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de a primeira e a segunda seções de alimentação (128; 228, 130; 230) terem uma forma de seção transversal retangular.

3. Tubo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de as aberturas de entrada e saída (124; 224, 126: 226) terem uma forma de seção transversal circular.

4. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de o deslocamento angular entre a primeira e a segunda seções de alimentação (128; 228, 130; 230) ser 90°.

5. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadopelo fato de um elemento de controle de ar (132; 232) para fluxo laminar ser disposto à montante da primeira seção de alimentação (128; 228).

6. Tubo de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de o elemento de controle de ar (132; 232) ser conformado em colmeia.

7. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato de as aberturas de entrada e de saída (124; 126) terem um eixo geométrico central coincidente (134).

8. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de as aberturas de entrada e de saída (124; 226) terem eixos geométricos centrais (234) cujas direções diferem uma da outra.

9. Tubo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de as aberturas de entrada e de saída (124; 226) terem eixos geométricos centraisortogonalmente direcionados (234).

10. Motor de combustão (102), caracterizado pelo fato de compreender um tubo sensor de massa de ar (116; 216) conforme definido na reivindicação 1.