BR112021008498A2

BR112021008498A2 - motor de combustão interna e um método de fabricação do mesmo

Info

Publication number: BR112021008498A2
Application number: BR112021008498-3A
Authority: BR
Inventors: Vethanayagam Jayajothi Johnson; Boobalan Mani; Harne Vinay Chandrakant; Senthilkumar Bharaniram
Original assignee: Tvs Motor Company Limited
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2019-10-27
Publication date: 2021-08-03
Also published as: CN112912597B; WO2020089930A1; EP3874134A1; CO2021005588A2; CN112912597A

Abstract

MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA E UM MÉTODO DE FABRICAÇÃO DO MESMO. A presente matéria fornece um motor de combustão interna (101) para um veículo (100). O motor de combustão interna inclui pelo menos uma cabeça de cilindro (203). A pelo menos uma cabeça de cilindro inclui pelo menos uma porta de ingresso (301). Uma câmara de combustão para receber carga de ingresso de um dispositivo de suprimento de combustível através de pelo menos uma porta de ingresso é fornecida. Pelo menos uma porta de escape (304), que tem capacidade de expelir gases queimados por combustão da câmara de combustão à atmosfera através de um cano de escape (200) do veículo é fornecida. A pelo menos uma porta de escape tem uma porção a montante (310) em adjacência à câmara de combustão e uma porção a jusante (307) em adjacência a uma abertura de entrada (201) do cano de escape. A porção a jusante da porta de escape tem uma primeira área de corte transversal (APT) substancialmente igual a ou substancialmente menor do que uma segunda área de corte transversal (APE) da abertura de entrada do cano de escape.

Description

“MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA E UM MÉTODO DE FABRICAÇÃO DO MESMO” CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente matéria refere-se a um motor de combustão interna para um veículo de duas ou três rodas e, mais particularmente, se refere a um sistema de escape do motor de combustão interna.

ANTECEDENTES

[0002] Em geral, em um veículo automotor, um motor de combustão interna (IC) inclui um sistema de ingresso para suprir ar e combustível ao motor de IC. Um sistema de escape conecta o motor de combustão interna a um silenciador do veículo. Em geral, o gás de escape gerado em uma câmara de combustão do motor de IC é descarregado para a atmosfera. No veículo automotor, uma porta de escape do motor de IC é conectada a um cano de escape do sistema de escape que possibilita a descarga dos gases queimados por combustão para a atmosfera. Em geral, a posição da porta de escape está sujeita a orientação específica de montagem do motor no veículo que tem desafios de modelo e acondicionamento associados à mesma. Além disso, para reduzir de modo eficaz emissões dos gases de escape que estão saindo do motor, é importante posicionar um conversor catalítico o mais próximo possível da porta de escape. No entanto, na maioria dos veículos automotores, posicionar de modo ideal o conversor catalítico também se torna um desafio, o que se dá principalmente devido à restrição de modelo do veículo automotor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0003] A descrição detalhada é feita em referência a uma lambreta de duas rodas do tipo para montar em conjunto com as figuras anexas. Os mesmos números são usados em todos os desenhos para fazer referência a recursos e componentes similares.

[0004] A Figura 1 retrata uma vista do lado direito de um veículo de duas rodas exemplificador, de acordo com uma modalidade da presente matéria.

[0005] A Figura 2 ilustra uma vista do lado direito de um motor de combustão interna que inclui seu sistema de escape, de acordo com a modalidade conforme retratado na Figura 1.

[0006] A Figura 3 (a) ilustra uma vista frontal em corte transversal de um conjunto de cabeça de cilindro do motor de combustão interna, de acordo com uma implementação da presente matéria.

[0007] A Figura 3 (b) ilustra uma vista em corte transversal da porta de escape obtida na seção Z-Z do motor retratado na Figura 3 (a), de acordo com uma implementação da presente matéria.

[0008] A Figura 3 (c) ilustra uma vista em corte transversal da porta de escape obtida na seção XX-XX do motor retratado na Figura 3 (a), de acordo com uma implementação da presente matéria.

[0009] A Figura 3 (d) ilustra uma vista em corte transversal da porta de escape obtida na seção YY-YY do motor retratado na Figura 3 (a), de acordo com uma implementação da presente matéria.

[0010] A Figura 4 (a) ilustra uma vista em corte transversal do sistema de escape do motor de combustão interna, de acordo com uma primeira modalidade da presente matéria.

[0011] A Figura 4 (b) ilustra uma vista em corte transversal do sistema de escape do motor de combustão interna, de acordo com uma segunda modalidade da presente matéria.

[0012] A Figura 5 ilustra uma vista em corte transversal da porta de escape do motor de combustão interna, de acordo com outra modalidade da presente matéria.

[0013] A Figura 6 (a) retrata uma curva característica de temperatura de gás de escape no sistema de escape do motor de combustão interna, de acordo com uma modalidade da presente matéria.

[0014] A Figura 6 (b) ilustra uma vista em corte transversal de um sistema de escape convencional que retrata a interseção da porta de escape e do cano de escape.

[0015] A Figura 6 (c) ilustra uma vista em corte transversal do sistema de escape que retrata a interseção da porta de escape e do cano de escape, de acordo com uma modalidade da presente matéria.

[0016] A Figura 7 retrata uma curva característica do torque de motor do motor de combustão interna, de acordo com uma modalidade da presente matéria.

[0017] A Figura 8 retrata um método de fabricação da cabeça de cilindro de acordo com uma modalidade da presente matéria.

[0018] A Figura 9 ilustra uma vista em corte transversal do conjunto de cabeça de cilindro da presente matéria que retrata uma passagem de porta de ingresso e uma passagem de porta de escape com um macho de areia integrado disposto na mesma.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0019] Em geral, o motor de combustão interna que tem ciclo de 4 cursos é popular. O ciclo de 4 cursos começa com um curso de ingresso e termina em um curso de escape. A combustão da mistura de ar e combustível que é comprimida durante o curso de compressão e então queimada por combustão resulta, assim, no curso de potência. Os gases queimados por combustão são transmitidos ao sistema de escape da cabeça de cilindro. Em geral, o desempenho do veículo depende de vários parâmetros que incluem a mistura de ar e combustível que é suprida durante o ingresso. No entanto, em determinadas condições, o desempenho do motor também depende da natureza dos gases de escape que são transmitidos para fora. Por exemplo, agentes contaminantes na câmara de combustão criados durante o processo de combustão afetam as propriedades de lubrificação na câmara de combustão. Isso, por sua vez, aumenta o atrito, o que afeta o desempenho do veículo.

[0020] Adicionalmente, uma extremidade a montante do cano de escape é conectada à porta de escape da cabeça de cilindro. O silenciador é tanto disposto voltado para um lado lateral do veículo como é disposto ao longo de um centro de veículo e tipicamente a jusante do motor com cano de escape sendo rotacionado entre os dois, de modo a possibilitar a descarga de gases de escape em direção à extremidade a jusante do veículo, sendo que a extremidade a montante do cano de escape que é conectada ao conjunto de cabeça de cilindro inclui uma porção de dobra para se conectar à porta de escape, que é geralmente disposta tanto em um lado voltado para frente da cabeça de cilindro como em um lado voltado para baixo da cabeça de cilindro. Isso exige tipicamente roteamento complexo do cano de escape com uma porção de dobra. Adicionalmente, a vedação eficaz na porção de união ou interface do cano de escape com o conjunto de cabeça de cilindro proporciona alta demanda no perfil assim como a precisão geométrica dos componentes de interface; que é crucial para garantir sistema à prova de vazamento. Além disso, as temperaturas operacionais (cargas térmicas) são altas em grande proximidade da cabeça de cilindro devido a sua proximidade com a câmara de combustão e isso também adiciona aos desafios de ter uma junta eficaz na interface. A fabricação do cano de dobra é também complexa e difícil envolvendo desafios de fabricação como efeito de retorno elástico do material, dobras, deformação, etc. Alcançar o perfil de dobra frequentemente necessita de processo de múltiplos estágios tornando isso não muito econômico para atender à precisão geométrica.

[0021] Além disso, quaisquer lacunas que aparecem na interface de junta com o conjunto de cabeça de cilindro podem causar vazamento indesejado, perda de desempenho, ruído, contaminação e fraca durabilidade da vida de redutor de rosca do sistema de trem de potência inteira como um todo. Adicionalmente, essa porção de dobra também afeta o fluxo de gás de escape, através dos mesmos, o que afeta o desempenho do motor. Além disso, a presença de porção de dobra afeta o fluxo de gás de escape criando resistência que afeta de modo adverso o desempenho. Além disso, o gás de escape pode resultar em ruído de escape indesejado. Além disso, a força estrutural do cano de escape é baixa na porção de dobra no cano de escape visto que a porção de dobra sofre afinamento de parede na superfície externa do cano de escape na porção de dobra. Isso pode resultar em quebra ou falha na porção de dobra. Além disso, a combinação de estresses e cargas térmicas de fabricação em canos de exaustão tendem a causar ferrugem especialmente na porção de extremidade a montante resultando em falha do cano de escape. É também um fenômeno comum que o perfil complexo do cano de escape se torne incômodo de desmontar e para serviço da montagem de motor.

[0022] Em geral, motores convencionais são dotados de cabeça de cilindro no qual a porta de escape é fornecida no lado oposto à porta de ingresso. No caso de portas que tem corte transversal circular, o diâmetro da porta de escape e o da porta de ingresso são decididos com base nos requisitos de configuração de motor e desempenho. Alternativamente, no caso de portas que têm corte transversal não circular, por exemplo, de formato oval, a área de corte transversal da porta de escape e o da porta de ingresso é levado em consideração. Por exemplo, quanto maior o volume de expulsão do motor, maior será o diâmetro ou área de corte transversal das portas para inserir lançar para fora essa quantidade de mistura de combustível de ar à câmara de combustão do motor e a partir da mesma. De maneira geral, o diâmetro ou área de corte transversal da porta de ingresso(s) do motor é maior do que a da porta (ou portas) de escape. Isso é principalmente devido ao fato de que, durante o curso de sucção, uma grande quantidade de mistura de combustível de ar tem de ser extraída em diferença de pressão não significante entre a cabeça de cilindro e a atmosfera. Por outro lado, os gases de escape da câmara de combustão são enviados da porta de escape, quando a diferença de pressão entre a cabeça de cilindro e a atmosfera é significativa. No processo, é também essencial maximizar a eficiência de combustão para poder gerar potência máxima assim como garantir emissões mínimas.

[0023] Para essa extremidade, as cabeças de cilindro convencionalmente conhecidas são dotadas de uma ou mais portas de escape que têm um diâmetro ou área de corte transversal que aumenta gradualmente da sede de válvula à saída de porta. Tipicamente, canos de exaustão têm uma construção com sua extremidade se conectando à porta de escape alargada, isto é, as extremidades do cano de escape que se unem a porta de escape região são alargadas para poderem se conectar aos flanges de montagem da porta de escape. No entanto, o diâmetro ou área de corte transversal do cano de escape em sua face de união com a saída da porta de escape permanece substancialmente menor do que o diâmetro ou área de corte transversal da saída da porta de escape. Tal construção foi necessária para obter as características de desempenho desejadas do motor tal como aumento no torque de baixa extremidade; aumento na velocidade de gás de escape, sem dificultar a taxa de fluxo dos gases de escape.

[0024] Em geral, fornecer um alargamento na face de união do cano de escape feito de metal de aço envolve processos de usinagem tediosos e o alargamento resultante também carece de consistência. Além disso, tais sistemas de escape geralmente conhecidos nos quais a porta de escape diâmetro ou área de corte transversal aumenta gradualmente da sede de válvula até a face de união do cano de escape, e que tem cano de escape cujo diâmetro ou área de corte transversal na face de união é substancialmente menor do que o diâmetro de saída ou área de corte transversal da porta de escape tende a encarar vários outros problemas tais como aqueles mencionados nos parágrafos precedentes, por exemplo, ausência de vedação eficaz na porção de união ou interface do cano de escape com o conjunto de cabeça de cilindro, que proporciona alta demanda no perfil assim como a precisão geométrica dos componentes de interface o que evita obter um sistema à prova de vazamento, embora a taxa de fluxo dos gases de escape e o desempenho desejado do motor sejam geralmente obtidos.

[0025] Tipicamente, para minimizar as emissões, os sistemas de escape são dotados de um ou mais conversores catalíticos para obter controle de emissão desejado. Para obter melhores resultados, é imperativo obter desativação precoce de tais conversores catalíticos para saída de desempenho aprimorada dos conversores catalíticos. Desse modo, sistemas de escape convencionalmente conhecidos projetados com capacidade de obter características de desempenho de motor desejadas podem ainda falhar em obter controle de emissão ideal. Adicionalmente na técnica conhecida, sistemas de controle de circuito fechado com oxigênio ou sensor de lambda são fornecidos para também intensificar o controle de emissão. No entanto, tais sistemas conhecidos sofrem de alto fluxo volumétrico de gases de escape, o que faz com que os mesmos tenham de trabalhar com fraco torque de baixa extremidade e o outro compreende conforme destacado no parágrafo subsequente.

[0026] Sistemas de escape típicos que têm porta de escape, cujo diâmetro ou área de corte transversal aumenta gradualmente até a face de união com o cano de escape e o diâmetro ou área de corte transversal do cano de escape na face de união que é substancialmente menor do que o diâmetro de saída ou área de corte transversal da porta de escape, tende a reduzir a velocidade dos gases de escape que alcança o um ou mais conversores catalíticos, que são dispostos a jusante no cano de escape. Isso se deve ao fato de que o corte transversal externo expandido da porta de escape e a face de união correspondente do cano de escape que tem um diâmetro ou área de corte transversal substancialmente menor do que o diâmetro de saída ou área de corte transversal da porta de escape, tende a aumentar a pressão e taxa de fluxo, mas resulta em reduzir a velocidade dos gases de escape. A redução na velocidade dos gases de escape significa a temperatura dos gases de escape alcançando o um ou mais conversores catalíticos também cai, o que, na maioria dos casos, afeta a desativação precoce do conversor catalítico.

[0027] Várias tentativas foram realizadas no passado fornecendo-se uma passagem de escape escalonada na porta de escape. No entanto, tais tentativas não foram possíveis para obter o efeito desejado de aumento a eficiência do conversor catalítico sem comprometer o desempenho do motor em determinados pontos operacionais e sem afetar o torque e potência do motor. Por exemplo, tentativas foram realizadas no passado para reduzir a resistência de escape e aprimorar o processo de escape formando-se a porta de escape torcida de modo espiralado, o que faz com que os gases de escape queimados por combustão circulem de modo espiralado antes de serem conduzidos para fora. No entanto, tais configurações foram mais viáveis em motores de dois cursos em que não há válvulas. Além disso, tentar tal configuração em um motor de quatro cursos é mais custoso e não propenso a render o desempenho desejado do motor. Tentativas também foram realizadas para aumentar a eficiência de descarga dos gases de escape em vista de aprimorar a saída geral do motor. Em vista de obter tal objetivo, a porta de escape foi configurada para incluir uma combinação de uma região inchada voltada para dentro e uma unidade venturi externa. No entanto, tal construção da porta de escape poderia resultar em aumento da pressão e uma velocidade de saída de queda dos gases de escape para os fins de obter uma taxa de fluxo aumentada. Pelo contrário, a presente matéria é tem por objetivo aumentar a velocidade dos gases de escape, para os quais uma queda de pressão é criada, a perda iminente de taxa de fluxo é compensada pelo perfil da porta de escape, o ângulo de chanfro do corte transversal reduzido e o comprimento da terra fornecida na face de saída da porta de escape da presente matéria.

[0028] Desse modo, há uma necessidade de um motor de combustão interna que tem sistema de escape que aborda as desvantagens supracitadas e outras desvantagens na técnica anterior. Ao mesmo tempo, o sistema de escape deve possibilitar a obtenção de um controle de emissão ideal, aprimorar o desempenho e oferecer resistência reduzida para fluxo de gases de escape, sem afetar o torque de motor e potência. Além disso, a montagem e desmontagem do cano de escape para manutenção ou de outro modo devem se tornar incômodas.

[0029] Portanto, a presente matéria fornece um sistema de escape para um motor de combustão interna que inclui um sistema de escape que tem capacidade de aprimorar o desempenho do motor em pontos operacionais específicos.

[0030] Além disso, a presente matéria garante que os problemas voltados na técnica existente em relação ao alargamento do cano de escape, o que resulta em falta de consistência em relação à precisão geométrica dos componentes de interface que evita obter um sistema à prova de vazamento, sejam superados. A presente matéria tem por objetivo obter a consistência desejada de projeto do sistema de escape reduzindo-se amplamente a variação de projeto. Para obter os objetivos acima, a presente matéria fornece um sistema de escape, nos quais as características de fluxo são transferidas do cano de escape e incorporadas na porta de escape, sem comprometer a necessidade de torque e potência do motor.

[0031] Em uma implementação, a presente matéria fornece aumento de velocidade de gás de escape para obter desativação precoce de conversores catalíticos fornecidos a jusante do cano de escape, especialmente em sua fase fria.

[0032] Em uma implementação, a presente matéria fornece um motor de combustão interna para um veículo de duas ou três rodas. Em particular, a presente matéria fornece um motor de combustão interna de quatro cursos. Mais particularmente, a presente matéria fornece um motor de combustão interna de quatro cursos; sendo que o motor tem um cilindro único. O motor de combustão interna tipicamente inclui pelo menos uma cabeça de cilindro. A pelo menos uma cabeça de cilindro inclui pelo menos uma porta de ingresso. Uma câmara de combustão que recebe carga de ingresso de um dispositivo de suprimento de combustível através de pelo menos uma porta de ingresso é fornecida. A cabeça de cilindro é também dotada de pelo menos uma porta de escape com capacidade de expelir gases queimados por combustão da câmara de combustão à atmosfera através de um cano de escape do veículo. O conjunto de motor consiste em pelo menos uma vela de ignição.

[0033] A pelo menos uma porta de escape tem uma porção a montante em adjacência à câmara de combustão e uma porção a jusante em adjacência a uma abertura de entrada do cano de escape. A porção a jusante da porta de escape tem um primeiro diâmetro ou área de corte transversal substancialmente igual a um segundo diâmetro ou área de corte transversal da abertura de entrada do cano de escape em uma face de união do cano de escape com a porta de escape.

[0034] Em uma implementação, a porta de escape da presente matéria tem uma porção intermediária disposta adjacente à porção a jusante. Além disso, o segundo diâmetro ou área de corte transversal da abertura de entrada do cano de escape é aproximadamente 1,10 a 1,20 vezes o primeiro diâmetro ou área de corte transversal da porção a jusante da porta de escape. Em uma implementação, a porta de escape tem uma primeira região que conecta uma porção a montante da porta de escape e a porção intermediária e uma segunda região que conecta a porção a jusante e a porção intermediária.

[0035] Em uma modalidade, a porção intermediária tem um projeto de perfil específico da porta de escape, por exemplo, um corte transversal reduzido dotado de um ângulo predeterminado que varia de 3º a 20º. O corte transversal reduzido tem um diâmetro a montante ou área de corte transversal substancialmente maior do que um diâmetro a jusante ou área de corte transversal.

[0036] Além disso, em uma modalidade, a segunda região da porta de escape tem um comprimento que varia aproximadamente entre 2,5 mm e 4 mm, enquanto o primeiro diâmetro varia aproximadamente entre 15 mm e 25 mm.

[0037] Em uma implementação, o cano de escape inclui pelo menos uma unidade conversora catalítica disposta em uma distância predeterminada da porta de escape, por exemplo, em uma distância de aproximadamente entre 175 mm e 300 mm do corte transversal reduzido da porta de escape. O cano de escape também inclui um sensor de oxigênio disposto entre a porta de escape e a unidade conversora catalítica. Em uma modalidade, o sensor de oxigênio é disposto substancialmente mais próximo da unidade conversora catalítica, por exemplo em uma distância de aproximadamente entre 15 mm e 20 mm a montante da unidade conversora catalítica.

[0038] Em uma implementação, a porção intermediária da porta de escape recebe pelo menos um conduto de saída de injeção de ar secundário e, em outra modalidade, a porta de escape é dotada de um conduto de recirculação de gás de escape em vez de pelo menos um conduto de saída de injeção de ar secundário.

[0039] Além disso, em uma implementação, a presente matéria fornece um motor de combustão interna para um veículo de duas ou três rodas. O motor de combustão interna tipicamente inclui pelo menos uma cabeça de cilindro. A pelo menos uma cabeça de cilindro inclui pelo menos uma porta de ingresso. Uma câmara de combustão que recebe carga de ingresso de um dispositivo de suprimento de combustível através de pelo menos uma porta de ingresso é fornecida. A cabeça de cilindro é também dotada de pelo menos uma porta de escape com capacidade de expelir gases queimados por combustão da câmara de combustão à atmosfera através de um cano de escape do veículo. A pelo menos uma porta de escape tem uma porção a montante em adjacência à câmara de combustão e uma porção a jusante em adjacência a uma abertura de entrada do cano de escape. A porção a jusante da porta de escape tem um primeiro diâmetro ou área de corte transversal substancialmente menor do que um segundo diâmetro ou área de corte transversal da abertura de entrada do cano de escape em uma face de união do cano de escape com a porta de escape. Em uma modalidade, o segundo diâmetro ou área de corte transversal da abertura de entrada do cano de escape é aproximadamente 1,2 a 1,5 vezes o primeiro diâmetro ou área de corte transversal da porção a jusante da porta de escape.

[0040] Ademais, em uma outra implementação, a presente matéria fornece um motor de combustão interna para um veículo de duas ou três rodas. O motor de combustão interna tipicamente inclui pelo menos uma cabeça de cilindro. A pelo menos uma cabeça de cilindro inclui pelo menos uma porta de ingresso. Uma câmara de combustão que recebe carga de ingresso de um dispositivo de suprimento de combustível através de pelo menos uma porta de ingresso é fornecida. A cabeça de cilindro é também dotada de pelo menos uma porta de escape com capacidade de expelir gases queimados por combustão da câmara de combustão à atmosfera através de um cano de escape do veículo. A pelo menos uma porta de escape tem uma porção a montante em adjacência à câmara de combustão e uma porção a jusante em adjacência a uma abertura de entrada do cano de escape. A porção a jusante da porta de escape tem um primeiro diâmetro ou área de corte transversal substancialmente menor do que um segundo diâmetro ou área de corte transversal da abertura de entrada do cano de escape em uma face de união do cano de escape com a porta de escape. A porta de escape tem uma porção intermediária disposta adjacente à porção a jusante. A porta de escape tem uma primeira região que conecta a porção a montante da porta de escape e a porção intermediária e uma segunda região que conecta a porção a jusante e a porção intermediária. A porção intermediária tem um corte transversal reduzido dotado de um ângulo predeterminado que varia de 3º a 20º.

[0041] A presente matéria também fornece um método de fabricação uma cabeça de cilindro de um motor de combustão interna que tem pelo menos uma porta de escape. O método inclui as etapas de formar um macho de areia integrado que tem um diâmetro escalonado ou área de corte transversal antes de pelo menos uma distância predeterminada que varia entre 6 mm e 12 mm a partir de uma porção a jusante da porta de escape. Essa etapa é seguida formando-se um elemento de localização além do diâmetro escalonado ou área de corte transversal do macho de areia integrado, e recebendo-se o elemento de localização do macho de areia integrado por um macho de metal.

[0042] Em uma implementação, o processo de formação descrito acima inclui formação integral da pelo menos uma porta de escape em conjunto com pelo menos uma porta de ingresso e uma câmara de combustão. Além disso, o método envolve a etapa de fundição de matriz de baixa pressão (LPDC).

[0043] Em uma implementação, a presente matéria fornece uma cabeça de cilindro na qual a porta de escape é dotada de um diâmetro ou área de corte transversal que é substancialmente mais próxima ao diâmetro ou área de corte transversal do cano de escape, mas que não é perfeitamente compatível com o diâmetro ou área de corte transversal da porção de saída da porta de escape. Em uma modalidade, a presente matéria envolve criar uma porção escalonada na fundição da porta de escape. A modificação é realizada no ponto de saída da porta para uma largura de aproximadamente 6 a 12 mm em direção à extremidade da porta. O comprimento da segunda região da porta de escape que varia aproximadamente entre 2,5 mm e 4 mm garante que a terra mínima necessária para montar o cano de escape à porta é mantida após usinagem sobre e acima de quaisquer variações de produção que podem aparecer.

[0044] Além disso, a falta de consistência do processo de alargamento de metal de aço é compensada pelo processo de fundição que envolve a formação de macho de areia integrado para a porta de escape, que alcança a consistência desejada, reduzindo assim quaisquer variações no processo com uma tolerância de + 0,2 mm de diâmetro ou de modo correspondente à área de corte transversal. Além disso, o processo de fundição da cabeça de cilindro que envolve a formação de macho de areia possibilita a obtenção de acabamento de superfície necessário. Levando quaisquer variações de fabricação em consideração, a presente matéria alcança uma razão de diâmetro ou área de corte transversal da saída da porção da porta para a da entrada do diâmetro de cano de escape ou área de corte transversal que varia de 1:1 a 1:1,3, o que ajuda a obter o aprimoramento desejado de eficiência de conversor catalítico sem comprometer o motor desempenho.

[0045] Em uma modalidade, a área de corte transversal da porta da sede de válvula, ou o diâmetro correspondente da porta na sede de válvula é próximo a 20 mm. Desse modo, o diâmetro da porta aumenta da porta próxima à sede de válvula até que a mesma alcance a porção intermediária de porta, depois da qual, a mesma reduz na porção de saída da porta de escape. Isso ajuda a obter a restrição desejada no fluxo de saída, o que aumenta a velocidade de gás de escape. Além disso, em uma implementação, o aumento de velocidade de gás é diretamente proporcional à área da saída região da porta de escape obtida como resultado de redução de diâmetro ou área de corte transversal da porção de saída da porta de escape como resultado do corte transversal reduzido antes da porção de saída da porta de escape.

[0046] Em continuação do que foi descrito no parágrafo precedente, em uma implementação, uma ação de bocal causada devido ao corte transversal reduzido fornecido voltado para a extremidade da porta de escape da presente matéria, ajuda a aumentar a velocidade dos gases de escape. Esse fenômeno reforça o movimento rápido dos gases de escape ao CAT em uma maior taxa volumétrica sem resultar em queda de temperatura dos gases de escape. Desse modo, a desativação mais rápida do CAT é obtida.

[0047] Além disso, a ação de bocal causada devido ao corte transversal reduzido fornecido voltado para a extremidade da porta de escape transfere rapidamente os gases de escape da porta de escape ao cano de escape e através do mesmo ao silenciador em direção à extremidade do cano de escape. Isso resulta em rápida remoção dos gases diluídos na câmara de combustão para o próximo ciclo de combustão. Desse modo, a eficiência volumétrica é intensificada. Isso também ajuda em melhor inalação e em aprimorar o torque de baixa extremidade do motor. Isso, por sua vez, aumenta o desempenho do motor nos pontos operacionais desejados.

[0048] Além disso, os sistemas de escape geralmente conhecidos são dotados de saída de injeção de ar secundária (SAI) nas portas de escape para aprimorar a conversão de gases de emissão, tais como NOx, HC e CO. Desse modo, fornecer uma saída de SAI no corte transversal reduzido da porta de escape ajuda em aprimorar a sucção devido ao vácuo criado no corte transversal reduzido. Além disso, isso também garante que mais oxigênio seja disponibilizado no conversor catalítico disposto a jusante do cano de escape. Isso possibilita o aprimoramento da eficiência de conversor catalítico e do desempenho do motor.

[0049] Setas, quando forem fornecidas no canto superior direito nos desenhos, retratam a direção em relação ao veículo, em que uma seta F denota direção frontal, uma seta R indica direção traseira, uma seta UP denota direção para cima, uma seta DW denota direção para baixo, uma seta RH denota lado direito e uma seta LH denota lado esquerdo.

[0050] A Figura 1 ilustra um veículo de duas rodas (100), que é um veículo automotor exemplificador, que tem um motor de IC (101) que é verticalmente disposto. Preferencialmente, o motor de IC (101) é um motor de IC do tipo cilindro único. O veículo de duas rodas compreende uma roda frontal (110), uma roda traseira (103), um membro de armação (102) mostrado esquematicamente, um tanque de combustível (121) e sede (106). O membro de armação (102) inclui um cano de cabeça (111), um tubo principal (não mostrado), um tubo inferior (não mostrado), e trilhos de sede (não mostrados). O cano de cabeça (111) sustenta um eixo de direção (não mostrado) e duas suspensões frontais telescópicas (114) (somente uma mostrada) é anexada ao eixo de direção através de um suporte inferior (não mostrado). As duas suspensões frontais telescópicas (114) sustentam a roda frontal (110). A porção superior da roda frontal (110) é coberta por uma para-lama frontal (115) montado na porção inferior da suspensão frontal telescópica (114) na extremidade do eixo de direção. Um guidão (108) é fixado ao suporte superior (não mostrado) e pode rotacionar a ambos os lados. Um farol (109), um protetor de visor (não mostrado) e conjunto de instrumentos (não mostrados) é disposto em uma porção superior do cano de cabeça (111). O tubo inferior pode ser localizado na frente do motor de IC (101) e se estende de modo inclinado para baixo a partir do cano de cabeça (111). O tubo principal é localizado acima do motor de IC (101) e se estende para trás a partir do cano de cabeça (111). O motor de IC (101) é montado na parte frontal pelo tubo inferior e conecta a parte traseira do motor de IC (101) na porção traseira do tubo principal.

[0051] Um tanque de combustível (121) é montado na porção horizontal do tubo principal (112). Trilhos de sede são unidos ao tubo principal e se estendem para trás para sustentar uma sede (106). Um braço giratório traseiro

(não mostrado) é conectado ao membro de armação (102) para girar verticalmente, e uma roda traseira (103) é conectada à extremidade traseira do braço giratório traseiro (118). Em geral, o braço giratório traseiro é sustentado por uma suspensão mono traseira (117) (conforme ilustrado na presente modalidade) ou duas suspensões em qualquer lado do veículo de duas rodas. Uma unidade de farol traseiro (não mostrada) é disposta na extremidade do veículo de duas rodas na parte traseira da sede (106). Um trilho de agarramento (105) é também fornecido na parte traseira dos trilhos de sede. A roda traseira (103) disposta abaixo da sede (106) gira pela força de direcionamento do motor de IC (101) transmitida através de uma correia de transmissão (116) a partir do motor de IC (101). Uma para-lamas traseiro (127) é disposto acima da roda traseira (103).

[0052] A Figura 2 ilustra uma vista de lado direito de um motor de combustão interna (101) que inclui seu sistema de escape, de acordo com a modalidade conforme retratado na Figura 1. Em uma modalidade, o motor de combustão interna (101) inclui um conjunto de cabeça de cilindro (210) que tem uma cabeça de cilindro (203) e uma cobertura de cabeça de cilindro (202) montada no topo da cabeça de cilindro (203). Em uma modalidade, o motor de combustão interna (101) é um motor de cilindro único. Mais particularmente, em uma modalidade, o motor de combustão interna (101) é um motor de combustão interna de quatro cursos (101). Em outra modalidade alternativa, o motor de combustão interna (101) pode incluir mais do que uma cabeça de cilindro (203), ou uma pluralidade de cilindros. Em uma modalidade, a cabeça de cilindro (203) da presente matéria inclui uma ou mais portas (não mostradas nessa figura). Por exemplo, uma porta de escape (não vista nessa figura) do motor de combustão interna (101) possibilita a saída dos gases de escape decorrentes da combustão da mistura de ar e combustível que ocorre dentro da câmara de combustão (não mostrada) do motor de combustão interna (101). Os gases que saem da porta de escape são transportados através de um cano de escape (200) do sistema de escape do motor de combustão interna (101). Em uma modalidade, o cano de escape (200) inclui uma abertura de entrada (201) que é conectada à porta de escape (não vista nessa figura) do motor de combustão interna (101) para possibilitar percurso suave dos gases de escape de saída.

[0053] Em uma modalidade, a cabeça de cilindro (203) do motor de combustão interna (101) é montada no topo de um bloco de cilindro (204), que, em conjunto com o cárter (205), permite movimento para cima e para baixo do pistão (não visto nessa figura) do motor de combustão interna (101) para efetuar queima ideal da mistura de ar e combustível que entra na câmara de combustão. Em uma modalidade, o cano de escape (200) da presente matéria inclui uma primeira dobra (208) adjacente à abertura de entrada (201) e uma segunda dobra (209) mais distante da primeira dobra (208). Em uma modalidade, a distância entre a primeira dobra (208) e a segunda dobra (209) é definida por um espaço vertical disponível entre a porta de escape e a folga terrestre (C) mostrada na Figura 1 do veículo (100). Em uma modalidade, o motor (101) inclui pelo menos uma vela de ignição. Em uma modalidade, o veículo (100) é um veículo do tipo para montar. A distância entre a primeira dobra (208) e a segunda dobra

(209) também depende, por exemplo, do diâmetro da roda frontal (não mostrada nessa figura) e a roda traseira (não mostrada nessa figura) e a base de roda entre ambas as rodas.

[0054] Em uma modalidade, o cano de escape (200) inclui pelo menos uma unidade conversora catalítica (206). Com máxima particularidade, o cano de escape (200) inclui a pelo menos uma unidade conversora catalítica (206) substancialmente mais próxima da porta de escape da cabeça de cilindro, em particular, a unidade conversora catalítica (206) é disposta entre a primeira dobra (208) e a segunda dobra (209) do cano de escape (200). Em uma modalidade, a pelo menos uma unidade conversora catalítica (206) é um conversor pré-catalítico ou um conversor catalítico auxiliar, que é fornecido a montante de um conversor catalítico principal no sistema de escape da presente matéria. Em uma modalidade alternativa, o conversor catalítico principal (não mostrado) é disposto dentro do conjunto de silenciador (130) do sistema de escape da presente matéria. Em uma modalidade, quando mais próximo da unidade conversora catalítica (206) à porta de escape, maior é a eficiência da unidade conversora catalítica (206). Em uma modalidade, a unidade conversora catalítica é disposta em uma distância predeterminada que varia aproximadamente entre 175 mm e 225 mm a partir da uma seção de afunilamento da dita porta de escape (não vista nessa figura).

[0055] Em uma modalidade, um sensor de oxigênio (207) é disposto substancialmente mais próximo e a montante da unidade conversora catalítica (206). Por exemplo, em uma modalidade, o sensor de oxigênio (207) é disposto em uma distância de cerca de 15 mm a 20 mm a montante da unidade conversora catalítica (206).

[0056] A Figura 3 (a) ilustra uma vista frontal em corte transversal do conjunto de cabeça de cilindro (210) do motor de combustão interna (101), de acordo com uma implementação da presente matéria. Em uma modalidade, o conjunto de cabeça de cilindro (210) da presente matéria tem pelo menos uma porta de ingresso (301) que permite a entrada de mistura de ar e combustível na câmara de combustão (não mostrada). Em uma modalidade, a porta de ingresso (301) tem como base uma sede de válvula de ingresso (302) em uma junta em que uma válvula de ingresso é disposta em uma abertura de disposição de válvula de ingresso (303) no conjunto de cabeça de cilindro (210). Em uma modalidade, o conjunto de cabeça de cilindro (210) inclui pelo menos uma porta de escape (304) disposta no outro lado da porta de ingresso (301). Em uma modalidade alternativa, o conjunto de cabeça de cilindro (210) pode incluir mais do que uma porta de escape (304). Em uma modalidade, a porta de escape (304) tem como base uma sede de válvula de escape (305) de uma válvula de escape (306). Em uma modalidade, a porção da porta de escape (304) que é próxima à sede de válvula de escape (305) é uma porção a montante (310). Em uma modalidade, o diâmetro da porção a montante (310) da porta de escape (304) é aproximadamente 20 mm. Em uma modalidade, uma porção intermediária (308) da porta de escape (304) divide a porta de escape (304) em duas regiões, viz., uma primeira região (311) que é mais do que três quartos da porta de escape inteira (304) que se estende entre a porção a montante (310) e a porção intermediária (308), e uma segunda região (312) que é substancialmente igual a ou menor do que um quarto da porta de escape inteira

(304) que se estende entre a porção intermediária (308) e uma porção a jusante (307) da porta de escape (304). Em uma modalidade, a porção intermediária (308) é disposta em aproximadamente uma distância de 6 mm a 12 mm a partir da porção a jusante (307) da porta de escape (304).

[0057] Em uma modalidade, a porção intermediária (308) da porta de escape (304) inclui um corte transversal reduzido (309). Em uma modalidade, o corte transversal reduzido (309) pode incluir uma seção de afunilamento. Em uma modalidade, o corte transversal reduzido (309) é dotado de um ângulo predeterminado de 3º a 20º, por exemplo, um ângulo de afunilamento que varia de 3º a 20º. Por exemplo, em uma modalidade, o corte transversal reduzido (309) tem um diâmetro a montante ou área de corte transversal substancialmente maior do que um diâmetro a jusante ou área de corte transversal. Em uma modalidade, o comprimento da segunda região (312) da porta de escape (304) varia aproximadamente entre 2,5 mm e 4 mm, o que garante que a terra mínima necessária para montar o cano de escape (não visto nessa Figura) na porta (304) seja mantida. Além disso, em uma modalidade alternativa, o conjunto de cabeça de cilindro (210) inclui duas portas de escape com base em duas sedes de válvula de escape de duas válvulas de escape correspondentes. Nessa modalidade, ambas as portas de escape convergem a montante do corte transversal reduzido (309), que, em seguida, une o cano de escape de maneira similar à da modalidade anterior que contém a porta de escape única (304).

[0058] A Figura 3 (b) ilustra uma vista em corte transversal da porta de escape (304) tomada na seção Z-Z do motor retratado na Figura 3 (a), de acordo com uma implementação da presente matéria.

A Figura 3 (c) ilustra uma vista em corte transversal da porta de escape (304) tomada na seção XX-XX do motor retratado na Figura 3 (a), de acordo com uma implementação da presente matéria.

A Figura 3 (d) ilustra uma vista em corte transversal da porta de escape (304) tomada na seção YY-YY do motor retratado na Figura 3 (a), de acordo com uma implementação da presente matéria.

Em uma modalidade, o diâmetro ou área de corte transversal da porta de escape na seção Z-Z, que está na primeira região da porta de escape (304), conforme retratado na Figura 3 (b) é substancialmente menor do que o diâmetro ou área de corte transversal da porta de escape na seção XX- XX, que está na porção intermediária (308) da porta de escape (304) conforme retratado na Figura 3 (c). De modo similar, o diâmetro ou área de corte transversal da porta de escape (304) na seção XX-XX, que é na porção intermediária (308) da porta de escape (304) é maior do que o diâmetro ou área de corte transversal da porta de escape na seção YY-YY, que é tomado na segunda região (312) da porta de escape (304) conforme retratado na Figura 3 (d). As per outra modalidade, o perfil da porta de escape pode ser qualquer corte transversal não circular, por exemplo, como um formato de D mostrado na Figura 3(b), e de modo similar, o formato da porta de escape na porção intermediária (308) assim como a porção a jusante (307) pode ser um corte transversal não circular.

Em tais modalidades, a área de corte transversal equivalente da porta de escape na porção a montante (310) é maior do que a área de corte transversal equivalente da porta de escape (304) na porção intermediária (308), e a área de corte transversal da porta de escape (304) na porção a jusante (307) é menor do que a área de corte transversal da porção intermediária (308). Tal configuração específica possibilita obter maior velocidade de gases de escape, eficiência volumétrica aumentada sem comprometer a taxa de fluxo dos gases de escape.

[0059] A Figura 4 (a) ilustra uma vista em corte transversal de um primeiro sistema de escape (400a) exemplificador do motor de combustão interna (101), de acordo com uma modalidade da presente matéria. Em uma modalidade, o primeiro sistema de escape (400a) exemplificador inclui uma primeira área de corte transversal (ApT) da porção a jusante (307) da porta de escape (304) substancialmente igual a uma segunda área de corte transversal (APE) da abertura de entrada (201) do cano de escape (200).

[0060] Em uma modalidade, a segunda área de corte transversal (APT) da abertura de entrada (201) do cano de escape (200) é aproximadamente 1,10 a 1,20 vezes a da primeira área de corte transversal (ApT) da porção a jusante (307) da porta de escape (304), isto é, ambas as áreas de corte transversal são substancialmente iguais, mas não são compatíveis. Em uma modalidade, o cano de escape (200) é anexado à porta de escape (304) por meio de um flange de montagem (401), que é confortavelmente montado na região de montagem da porção a jusante (307) da porta de escape (304). Além disso, em uma modalidade, a porção intermediária (308) da porta de escape (304) inclui um corte transversal reduzido (309). Em uma modalidade, o corte transversal reduzido (309) pode incluir um corte transversal de afunilamento (309-1). Em uma modalidade, o corte transversal de afunilamento (309-

1) é dotado de um ângulo predeterminado de 3º a 20º, por exemplo, um ângulo de afunilamento que varia de 3º a 20º.

[0061] A Figura 4 (b) ilustra uma vista em corte transversal de um segundo sistema de escape (400b) exemplificador do motor de combustão interna (101), de acordo com uma modalidade da presente matéria. Em uma modalidade, o segundo sistema de escape (400b) exemplificador inclui uma primeira área de corte transversal (APT) da porção a jusante (307) da porta de escape (304) substancialmente igual a uma segunda área de corte transversal (APE) da abertura de entrada (201) do cano de escape (200). Além disso, em uma modalidade, a porção intermediária (308) da porta de escape (304) inclui um corte transversal reduzido (309). Em uma modalidade, o corte transversal reduzido (309) pode incluir um corte transversal de fusão suave (309-2). Em uma modalidade, o corte transversal de fusão suave (309-2) é dotado de um ângulo predeterminado de 3º a 20º.

[0062] A Figura 4 (c) ilustra uma vista em corte transversal de um terceiro sistema de escape (400c) exemplificador do motor de combustão interna (101), de acordo com uma modalidade da presente matéria. Em uma modalidade, o segundo sistema de escape (400b) exemplificador inclui a primeira área de corte transversal (APT) da porção a jusante (307) da porta de escape (304) substancialmente menor do que a segunda área de corte transversal (APE) da abertura de entrada (201) do cano de escape (200).

[0063] Em uma modalidade, a segunda área de corte transversal (APE) da abertura de entrada (201) do cano de escape (200) é aproximadamente 1,2 a 1,5 vezes a da primeira área de corte transversal (APT) da porção a jusante

(307) da porta de escape (304). Em uma modalidade, o cano de escape (200) é anexado à porta de escape (304) por meio do flange de montagem (401), que é confortavelmente montado na região de montagem da porção a jusante (307) da porta de escape (304). Além disso, em uma modalidade, a porção intermediária (308) da porta de escape (304) inclui um corte transversal reduzido (309). Em uma modalidade, o corte transversal reduzido (309) pode incluir um corte transversal de afunilamento (309-1). Em uma modalidade, o corte transversal de afunilamento (309-1) é dotado de um ângulo predeterminado de 3º a 20º, por exemplo, um ângulo de afunilamento que varia de 3º a 20º.

[0064] A Figura 4 (d) ilustra uma vista em corte transversal de um quarto sistema de escape (400d) exemplificador do motor de combustão interna (101), de acordo com uma modalidade da presente matéria. Em uma modalidade, o quarto sistema de escape (400d) exemplificador inclui uma primeira área de corte transversal (APT) da porção a jusante (307) da porta de escape (304) substancialmente menor do que a segunda área de corte transversal (APE) da abertura de entrada (201) do cano de escape (200). Além disso, em uma modalidade, a porção intermediária (308) da porta de escape (304) inclui um corte transversal reduzido (309). Em uma modalidade, o corte transversal reduzido (309) pode incluir um corte transversal de fusão suave (309-2). Em uma modalidade, o corte transversal de fusão suave (309-2) é dotado de um ângulo predeterminado de 3º a 20º.

[0065] A Figura 5 ilustra um terceiro sistema de escape exemplificador (500) que retrata uma vista em corte transversal da porta de escape (304) do motor de combustão interna, de acordo com outra modalidade da presente matéria. Em uma modalidade, a porção intermediária (308), mais particularmente, o corte transversal reduzido (309) da porta de escape (304) é dotado de um ponto de inserção (502) para receber pelo menos um conduto de saída de injeção de ar secundário (501). Em uma implementação, fornecer o conduto de saída de injeção de ar secundário (501) no corte transversal reduzido (309) da porta de escape (304) ajuda a aprimorar a sucção devido ao vácuo criado no corte transversal reduzido (309). Além disso, isso também garante que mais oxigênio seja disponibilizado no conversor catalítico (não mostrado nessa figura) disposto a jusante do cano de escape (200). Isso possibilita aprimorar a eficiência de conversor catalítico e o desempenho do motor em pontos operacionais desejados.

[0066] A Figura 6 (a) retrata uma primeira curva característica (600) de temperatura de gás de escape no sistema de escape do motor de combustão interna, de acordo com uma modalidade da presente matéria. Em uma modalidade exemplificadora, a primeira curva característica (600) retrata duas curvas variadas, viz., uma primeira curva de temperatura (601) para um motor com cabeça de cilindro convencional, e uma segunda curva de temperatura (602) para um motor com cabeça de cilindro aprimorada conforme descrito na presente matéria. Em uma modalidade, a temperatura de gases de escape que se deslocam através da porta de escape (304) e ao cano de escape (200) tem uma queda mais acentuada no caso da primeira curva de temperatura (601) que tem um conjunto de cabeça de cilindro convencional em comparação com a segunda curva de temperatura (602) que emprega o conjunto de cabeça de cilindro aprimorado conforme descrito na presente matéria.

A razão para essa queda mais acentuada nos gases de escape temperatura é a estrutura aprimorada da porta de escape (304) em sua saída em que a mesma é unida ao cano de escape (200). No caso da cabeça de cilindro convencional, a porta de escape aumenta gradualmente em seu diâmetro ou área de corte transversal da sede de válvula até a porção a jusante da porta de escape (304). Ou, em contrário, a porta de escape (304) do conjunto de cabeça de cilindro (210) da presente matéria envolve um aumento inicial na área de corte transversal e uma redução de área de corte transversal voltada para a extremidade da porta de escape (304), conforme pode ser observado a partir da Figura 3 (a), 3 (b), 3 (c) e 3 (d). Além disso, os sistemas de escape convencionais também incluem a abertura de entrada do cano de escape (200) que tem um diâmetro ou área de corte transversal que é menor do que o diâmetro ou área de corte transversal da porta de escape (304) em sua porção a jusante (307). Em tal caso, a velocidade dos gases de escape que saem da porta de escape (304) não mostra um aumento significativo à medida que os mesmos adentram na passagem de cano de escape.

Por exemplo, no caso da cabeça de cilindro convencional, em uma distância de aproximadamente 200 mm a partir da porta de escape, em que o conversor catalítico se destina a ser localizado, a temperatura dos gases de escape cai para próximo de 12 a 14% do que no caso da cabeça de cilindro aprimorada da presente matéria.

Tal queda acentuada nos gases de escape temperatura se deve à perda de velocidade na corrente de gás de escape.

O impacto dos sistemas de escape convencionais na velocidade de gás de escape de saída é adicionalmente descrito em referência à Figura 6 (b) e à Figura 6 (c) fornecida abaixo.

[0067] A Figura 6 (b) ilustra uma vista em corte transversal de um sistema de escape convencional (600(b)) que retrata a interseção da porta de escape e do cano de escape. Enquanto isso, a Figura 6 (c) ilustra uma vista em corte transversal de um sistema de escape (600(c)) exemplificador que retrata a interseção da porta de escape e do cano de escape, de acordo com uma modalidade da presente matéria. Conforme pode ser observado do sistema de escape convencional (600 (b)), a área de corte transversal do cano de escape (200') convencional diminui abruptamente na face de união da porta de escape (304'). Tal mudança abrupta (603') na área de corte transversal tende a criar turbulência no fluxo de gás de escape. Em contrário, o sistema de escape (600 (c)) da presente matéria conforme visto na Figura 6 (c), fornece uma redução de área de corte transversal dentro da porta de escape (304), o que não somente ajuda a aumentar a velocidade de gás de escape desse ponto em diante, mas também garante que exista uma transição mais suave de fluxo de gás de escape, evitando assim qualquer turbulência no fluxo de gás de escape causada devido a tal redução de área de corte transversal em direção à porção a jusante (307) da porta de escape (304).

[0068] Além disso, a redução de área de corte transversal em direção à porção a jusante (307) da porta de escape (304) do sistema de escape (600(c)) da presente matéria, garante que a alta pressão dentro da porta de escape (304) seja totalmente utilizada para obter aumento eficaz de velocidade de gás de escape sem nenhuma perda. Em contrário,

qualquer aumento na velocidade dos gases de escape que pode ser observada no sistema de escape convencional (600 (b)), experimentará queda de pressão no cano de escape (200'), que causará impacto no aumento eficaz na velocidade de gás de escape.

[0069] Por outro lado, a cabeça de cilindro aprimorada da presente matéria é dotada de um corte transversal reduzido quando os gases de escape que sai da câmara de combustão se aproximam da porção a jusante da porta de escape (304). O corte transversal reduzido, e em particular, o ângulo afunilado fornecido garante que a velocidade dos gases de escape que flui passando o corte transversal reduzido aumente. Além disso, no caso dos sistemas de escape exemplificadores da presente matéria, o diâmetro ou área de corte transversal da abertura de entrada do cano de escape (200) varia entre 1,10 a 1,20 vezes que do diâmetro ou área de corte transversal da porção a jusante da porta de escape (304), tal configuração da porta de escape e o cano de escape face de união em combinação com o corte transversal reduzido e o ângulo do corte transversal reduzido garante que a velocidade dos gases de escape no passagem de cano de escape não caia significativamente. Por exemplo, em uma distância de aproximadamente 175 mm a 220 mm do corte transversal reduzido da porta de escape (304), a unidade conversora catalítica (206) é disposta no cano de escape (200). A velocidade dos gases de escape que alcança a unidade conversora catalítica (206) da presente matéria é alta o suficiente de modo que a temperatura dos gases de escape seja pelo menos 12 a 14% maior do que no caso da cabeça de cilindro convencional, possibilitando assim uma desativação precoce da unidade conversora catalítica (206), o que, por sua vez aumenta a eficiência da unidade conversora catalítica (206).

[0070] A Figura 7 retrata uma segunda curva característica (700) do torque de motor do motor de combustão interna, de acordo com uma modalidade da presente matéria. Em uma modalidade, a segunda curva característica (700) retrata uma primeira curva de torque (701) para motor com cabeça de cilindro convencional e uma segunda curva de torque (702) para motor com cabeça de cilindro aprimorada conforme descrito na presente matéria. Em uma modalidade, a primeira curva de torque (701) tem um torque significativamente baixo (Nm) em baixa velocidade de motor (rpm) conforme comparado à segunda curva de torque (702). Tal aumento significativo no torque de motor em baixa velocidade de motor na cabeça de cilindro aprimorada da presente matéria é obtida como resultado do projeto de perfil específico da porta de escape (304), por exemplo, um corte transversal reduzido (309). O aumento na velocidade dos gases de escape no corte transversal reduzido da porta de escape (304) garante que há um aprimoramento no torque de baixa extremidade do motor e isso também intensifica o desempenho do motor em determinados pontos operacionais específicos.

[0071] Em uma implementação, a ação de bocal causada devido à seção de perfil afunilado voltada para a extremidade da porta de escape (304) cria uma contrapressão ou restrição durante o período de sobreposição de válvula. Essa contrapressão facilita os gases de escape para impulsionar o pistão para baixo de modo eficaz e ajuda a aprimorar o torque de baixa extremidade do motor. Além disso,

o torque de baixa extremidade acima é obtido sem comprometer a faixa intermediária e o torque de alta extremidade. Na região de alta velocidade do motor, a ação de bocal causada devido à seção de perfil afunilado da porta de escape (304) auxilia em enviar os gases de escape rapidamente ao corpo de silenciador (130) sem nenhuma restrição para o próximo ciclo e intensificando assim a potência do motor.

[0072] A Figura 8 retrata um método (800) exemplificador de fabricação da cabeça de cilindro de acordo com uma modalidade da presente matéria. Em uma modalidade exemplificadora, o método (800) de fabricação a cabeça de cilindro da presente matéria envolve uma primeira etapa (805) de formação de um macho de areia integrado. A etapa (805) de formação do macho de areia integrado envolve a criação de um macho de areia que é integral à cabeça de cilindro em conjunto com a uma ou mais portas de ingresso e a uma ou mais portas de escape. Em uma modalidade, o macho de areia da porta de escape aprimorada da presente matéria é formado integralmente com o da cabeça de cilindro. Em uma segunda etapa (810), o método (800) envolve fornecer um diâmetro escalonado ou área de corte transversal antes da saída ou a porção a jusante da porta de escape (304). O diâmetro escalonado ou área de corte transversal fornecida voltada para a extremidade da porta de escape (304) possibilita a formação da porção de perfil afunilada da porta de escape (304) com as características desejadas de aumento da velocidade dos gases de escape sem causar uma queda de desempenho em termos de queda de torque de baixa extremidade do motor. Em uma terceira etapa (815), o método (800) envolve formar um elemento de localização para o macho de areia integrado além do diâmetro escalonado ou área de corte transversal. O elemento de localização formado desse modo garante que o macho de areia seja mantido de modo estável durante o processo de fundição e metal seja preenchido na garganta da porta de escape após o diâmetro escalonado ou área de corte transversal.

[0073] Em uma quarta etapa (820), o método (800) envolve receber o elemento de localização que é formado no macho de areia além do diâmetro escalonado ou área de corte transversal da porta de escape (304) por um macho de metal, que é mantido voltado para as extremidades do macho de areia. Em uma quinta etapa (825), o método (800) envolve fluxo de material, por exemplo, em uma modalidade exemplificadora, o material é uma liga de alumínio. É permitido que a liga de alumínio flua ao molde que contém o macho de areia. Em uma sexta etapa (830), o método (800) envolve fundição de matriz de baixa pressão (LPDC) da liga de alumínio no molde. Além disso, em uma sétima etapa (835), o método (800) envolve a remoção de portas ou passagens de ar do molde após a fundição de matriz de baixa pressão é realizada por um tempo predeterminado e em condições operacionais predeterminadas. Ademais, em uma oitava etapa (840), o método (800) envolve a limpeza da peça fundida; a limpeza envolve operações tais como rebarbação para remoção de bordas indesejadas e rebarbas da peça fundida. Em uma nona etapa (845), o método (800) envolve tratamento térmico da peça de molde de matriz por um tempo predeterminado e em condições operacionais predeterminadas. Além disso, em uma décima etapa (850), o método (800) envolve usinagem da cabeça de cilindro de molde. A usinagem é realizada para garantir que a razão desejada do ângulo afunilado ao comprimento da porta de escape (304) na segunda região que conecta a porção intermediária e a porção a jusante seja obtida. É importante obter a razão desejada descrita acima, conforme é crítico para obter o aumento desejado na velocidade dos gases de escape sem comprometer as características de desempenho tais como torque de baixa extremidade e potência.

[0074] A Figura 9 ilustra uma vista em corte transversal do conjunto de cabeça de cilindro da presente matéria que retrata uma passagem de porta de ingresso e uma passagem de porta de escape com um macho de areia integrado disposto na mesma. Em uma modalidade, o conjunto de cabeça de cilindro (210) da presente matéria é fundido com o auxílio do macho de areia integrado formado na mesma. Em uma modalidade, uma porta de ingresso macho de metal (901) é fornecida para reter o macho de areia inferior firmemente durante o processo de fundição descrito acima. Em uma modalidade, um macho de areia de porta de ingresso (903), um macho de areia de porta de escape (904) em conjunto com um macho de areia de câmara de combustão (905). Em uma modalidade, os machos de areia (903, 904, 905) da porta de ingresso, da porta de escape e da câmara de combustão são colados para formar o macho de areia integrado. Em uma modalidade, o macho de areia de porta de escape (904) é dotado de um diâmetro escalonado ou área de corte transversal (906) antes da porção de saída da porta de escape (304). Em uma implementação, um elemento de localização (907) é formado além do diâmetro escalonado ou área de corte transversal (906) da porta de escape (304), o que garante que o corte transversal reduzido necessário antes da porção a jusante da porta de escape (304) seja formado no conjunto de cabeça de cilindro de fundição (210) para efetuar o aumento na velocidade de gás de escape e aprimorar o torque de baixa extremidade sem comprometer o desempenho de motor. Em uma modalidade, o elemento de localização (907) é formado em um macho de metal de núcleo de escape (902).

[0075] Diversas modificações e variações da presente matéria são possíveis dentro do escopo da presente matéria, tendo em vista a revelação acima.

LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA

100 veículo 305 sede de válvula de escape 101 motor de combustão 306 válvula de escape interna 102 membro de armação 307 porção a jusante da porta 103 roda traseira de escape

105 trilho de agarramento 308 porção intermediária 106 sede 309 corte transversal reduzido 108 guidão 309-1 corte transversal de afunilamento 109 farol 309-2 corte transversal de 110 roda frontal fusão suave 111 cano de cabeça 310 porção a montante da 114 suspensão frontal porta de escape 115 para-lama frontal 311 primeira região da porta de escape 117 suspensão traseira 312 segunda região da porta 121 tanque de combustível de escape 130 conjunto de silenciador 400(a) primeiro sistema de 200 cano de escape escape exemplificador 201 abertura de entrada do 400(b) segundo sistema de cano de escape escape exemplificador 202 cobertura de cabeça de cilindro 203 cabeça de cilindro 401 flange de montagem 204 bloco de cilindro AEPT primeira área de corte 205 cárter transversal da porta de escape 206 unidade conversora AEPE segunda área de corte catalítica transversal do cano de 207 sensor de oxigênio escape 208 primeira dobra do cano de 500 terceiro sistema de escape escape exemplificador 209 segunda dobra do cano de escape 210 conjunto de cabeça de 501 conduto de saída de cilindro injeção de ar secundária 301 porta de ingresso 302 sede de válvula de 502 ponto de inserção da ingresso saída de injeção de ar secundária 303 válvula de ingresso 600 primeira curva 304 porta de escape característica

601 primeira curva de 820 quinta etapa do método temperatura para um motor exemplificador com cabeça de cilindro 825 sexta etapa do método convencional exemplificador 602 segunda curva de 830 sétima etapa do método temperatura para um motor exemplificador com cabeça de cilindro aprimorada 603 mudança abrupta na área 835 oitava etapa do método de corte transversal exemplificador 700 segunda curva 840 nona etapa do método característica exemplificador

701 primeira curva de torque 845 décima etapa do método para motor com cabeça de exemplificador cilindro convencional 702 segunda curva de torque para motor com cabeça de 850 décima-primeira etapa do cilindro aprimorada método exemplificador 800 método exemplificador de 901 macho de metal de porta fabricação da cabeça de de ingresso cilindro 805 primeira etapa do método 902 macho de metal de porta exemplificador de escape 903 macho de areia de porta de ingresso 810 segunda etapa do método 904 macho de areia de porta exemplificador de escape 905 macho de areia de câmara 814 terceira etapa do método de combustão exemplificador 906 diâmetro escalonado ou área de corte transversal 815 quarta etapa do método exemplificador 907 elemento de localização

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Motor de combustão interna (101) para um veículo (100), sendo que o dito motor de combustão interna (101) compreende: pelo menos uma cabeça de cilindro (203) de um conjunto de cabeça de cilindro (210), sendo que a dita pelo menos uma cabeça de cilindro (203) inclui pelo menos uma porta de ingresso (301); pelo menos uma vela de ignição; sendo que a pelo menos uma porta de ingresso (301) tem como base uma sede de válvula de ingresso (302) em uma junta em que uma válvula de ingresso é disposta em uma abertura de disposição de válvula de ingresso (303) no dito conjunto de cabeça de cilindro (210); pelo menos uma válvula de escape (306); uma câmara de combustão para receber carga de ingresso de um dispositivo de suprimento de combustível através de pelo menos uma porta de ingresso (301); e pelo menos uma porta de escape (304) com base em uma sede de válvula de escape (305) da dita válvula de escape (306), sendo que a dita pelo menos uma porta de escape (304) tem capacidade de expelir gases queimados por combustão da dita câmara de combustão à atmosfera através de um cano de escape (200) do dito veículo (100), sendo que a dita pelo menos uma porta de escape (304) tem uma porção a montante (310) em adjacência com a dita câmara de combustão e uma porção a jusante (307) em adjacência com uma abertura de entrada (201) do dito cano de escape (200), caracterizado por a dita porção a jusante (307) da dita porta de escape (304) ter uma primeira área de corte transversal (APT) substancialmente igual a uma segunda área de corte transversal (APE) da dita abertura de entrada (201) do dito cano de escape (200).

2. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita porta de escape (304) ter uma porção intermediária (308) disposta adjacente à dita porção a jusante (307).

3. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a dita porta de escape (304) ter uma primeira região (311) que conecta uma porção a montante (310) da dita porta de escape (304) e a dita porção intermediária (308) e uma segunda região (312) que conecta a dita porção a jusante (307) e a dita porção intermediária (308).

4. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a dita porção intermediária (308) ter um corte transversal reduzido (309) dotado de um ângulo predeterminado.

5. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o dito ângulo predeterminado variar de 3º a 20º.

6. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o dito corte transversal reduzido (309) incluir um corte transversal afunilado (309- 1) que tem uma área de corte transversal a montante substancialmente maior do que uma área de corte transversal a jusante.

7. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o dito corte transversal reduzido (309) incluir um corte transversal de fusão suave (309-2) que tem uma área de corte transversal a montante substancialmente maior do que uma área de corte transversal a jusante.

8. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a dita segunda região (312) da dita porta de escape (304) ter comprimento que varia aproximadamente entre 2,5 mm e 4 mm.

9. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita primeira área de corte transversal (APT) variar aproximadamente entre 175 mm2 a 490 mm2 (equivalente de 15 mm a 25 mm de diâmetro).

10. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito cano de escape (200) incluir pelo menos uma unidade conversora catalítica (206) disposta em uma distância predeterminada da dita porta de escape (304).

11. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o dito cano de escape (200) incluir um sensor de oxigênio (207) disposto entre a dita porta de escape (304) e a dita unidade conversora catalítica (206), sendo o dito sensor de oxigênio (207) disposto substancialmente mais próximo à dita unidade conversora catalítica (206).

12. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a dita pelo menos uma unidade conversora catalítica (206) ser disposta em uma distância predeterminada que varia aproximadamente entre 175 mm e 300 mm a partir de um corte transversal reduzido (309) da dita porta de escape (304).

13. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o dito sensor de oxigênio (207) ser disposto em uma distância predeterminada que varia aproximadamente entre 15 mm e 20 mm a montante da dita pelo menos uma unidade conversora catalítica (206).

14. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a dita porção intermediária (308) da dita porta de escape (304) receber pelo menos um conduto de saída de injeção de ar secundário (501).

15. Método (800) de fabricação de uma cabeça de cilindro (203) de um motor de combustão interna (l0l) que tem pelo menos uma porta de escape (304), sendo o dito método (800) caracterizado por compreender: formar (805) um macho de areia integrado (903, 904) que tem uma área de corte transversal escalonada antes de pelo menos uma distância predeterminada de uma porção a jusante (307) da dita porta de escape (304); formar (815) um elemento de localização (907) além da dita área de corte transversal escalonada (906) do dito macho de areia integrado (903, 904); e receber (820) o dito elemento de localização (907) do dito macho de areia integrado (903, 904) por meio de um macho de metal (901, 902).

16. Método (800), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a dita formação (805) do dito macho de areia integrado (903, 904) incluir formação integral da dita pelo menos uma porta de escape (304) em conjunto com pelo menos uma porta de ingresso (301) e uma câmara de combustão.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, em que o dito método (800) é caracterizado por compreender fundição de matriz de baixa pressão (LPDC).

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a dita formação (805) de um macho de areia integrado (903, 904) compreender a formação de (810) uma área de corte transversal escalonada antes pelo menos da dita distância predeterminada variar entre 6 mm e 12 mm a partir da dita porção a jusante da dita porta de escape (304).

19. Motor de combustão interna (101) para um veículo (100), sendo que o dito motor de combustão interna (101) compreende: pelo menos uma cabeça de cilindro (203) de uma montagem de cabeça de cilindro (210), sendo que a dita pelo menos uma cabeça de cilindro (203) inclui pelo menos uma porta de ingresso (301); pelo menos uma vela de ignição; sendo que a pelo menos uma porta de ingresso (301) tem como base uma sede de válvula de ingresso (302) em uma junta em que uma válvula de ingresso é disposta em uma abertura de disposição de válvula de ingresso (303) no dito conjunto de cabeça de cilindro (210); pelo menos uma válvula de escape (306); uma câmara de combustão para receber carga de ingresso de um dispositivo de suprimento de combustível através de pelo menos uma porta de ingresso (301); e pelo menos uma porta de escape (304) com base em uma sede de válvula de escape (305) da dita válvula de escape (305), sendo que a dita pelo menos uma porta de escape (304)

tem capacidade de expelir gases queimados por combustão da dita câmara de combustão à atmosfera através de um cano de escape (200) do dito veículo (100), sendo que a dita pelo menos uma porta de escape (304) tem uma porção a montante (310) em adjacência com a dita câmara de combustão e uma porção a jusante (307) em adjacência a uma abertura de entrada (201) do dito cano de escape (200), caracterizado por a dita porção a jusante (307) da dita porta de escape (304) ter uma primeira área de corte transversal (APT) substancialmente menor do que uma segunda área de corte transversal (APE) da dita abertura de entrada (201) do dito cano de escape (200).

20. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por a dita segunda área de corte transversal (APE) da dita abertura de entrada (201) do dito cano de escape (200) ser aproximadamente 1,2 a 1,5 vezes a dita primeira área de corte transversal (APT) da dita porção a jusante (307) da dita porta de escape (304).

21. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por a dita segunda área de corte transversal (APE) da dita abertura de entrada (201) do dito cano de escape (200) ser aproximadamente 1,10 a 1,20 vezes a dita primeira área de corte transversal (APT) da dita porção a jusante (307) da dita porta de escape (304).

22. Motor de combustão interna (101) para um veículo (100), sendo que o dito motor de combustão interna (101) compreende: pelo menos uma cabeça de cilindro (203) de um conjunto de cabeça de cilindro (210), sendo que a dita pelo menos uma cabeça de cilindro (203) inclui pelo menos uma porta de ingresso (301); pelo menos uma vela de ignição; a pelo menos uma porta de ingresso (301) tem como base uma sede de válvula de ingresso (302) em uma junta em que uma válvula de ingresso é disposta em uma abertura de disposição de válvula de ingresso (303) no dito conjunto de cabeça de cilindro (210); pelo menos uma válvula de escape (306); uma câmara de combustão para receber carga de ingresso de um dispositivo de suprimento de combustível através de pelo menos uma porta de ingresso (301); pelo menos uma porta de escape (304) com base em uma sede de válvula de escape (305) da dita válvula de escape (306), sendo que a dita pelo menos uma porta de escape (304) tem capacidade de expelir gases queimados por combustão da dita câmara de combustão à atmosfera através de um cano de escape (200) do dito veículo (100), sendo que a dita pelo menos uma porta de escape (304) tem uma porção a montante (310) em adjacência com a dita câmara de combustão e uma porção a jusante (307) em adjacência a uma abertura de entrada (201) do dito cano de escape (200), sendo que a dita porção a jusante (307) da dita porta de escape (304) tem uma primeira área de corte transversal (APT) substancialmente menor do que uma segunda área de corte transversal (APE) da dita abertura de entrada (201) do dito cano de escape (200); caracterizado por a dita porta de escape (304) ter uma porção intermediária (308) disposta adjacente à dita porção a jusante (307);

a dita porta de escape (304) ter uma primeira região (311) que conecta a dita porção a montante (310) da dita porta de escape (304) e a dita porção intermediária (308) e uma segunda região (312) que conecta a dita porção a jusante (307) e a dita porção intermediária (308); e a dita porção intermediária (308) ter um corte transversal reduzido (309) dotado de um ângulo predeterminado.

23. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por a dita primeira área de corte transversal (APT) variar aproximadamente entre 15 mm e 25 mm.

24. Motor de combustão interna (101), de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por o dito ângulo predeterminado variar de 3º a 20º.