BRPI0407683B1 - motor radial - Google Patents

Abstract

"motor radial". um motor radial de quatro tempos compreende cilindros (3), dispostos radialmente com relação a um eixo de transmissão (7) do motor radial (1) e pistões (5) associados aos cilindros (3), os pistões (5) sendo conectados ao eixo de transmissão (7) por meio das respectivas bielas (6) que são suportadas giravelmente em uma manivela articulada (8) do eixo de transmissão (7).

Description

"MOTOR RADIAI." A invenção se refere a um motor de combustão interna radial, especificamente a um motor de combustão interna radial para aeronaves. A invenção se refere, adieionalmente, a um helicóptero provido com um motor de ciclo Otto possuindo três cilindros dispostos em uma configuração de V duplo, o cilindro sendo colocado em intervalos angulares de 120° um do outro, com relação a um eixo de transmissão do motor. São conhecidos motores de combustão interna radiais para aeronaves, compreendendo cilindros que são obtidos dentro de um bloco e são dispostos radialmente, com relação a um eixo geométrico longitudinal do motor, em intervalos angulares constantes. Um respectivo pistão está associado a cada cilindro.

Tais pistões acionam, por meio de bielas, um eixo de transmissão posicionado ao longo do eixo geométrico. O eixo de transmissão, por sua vez, aciona um rotor conectado às hélices ou às pás, para a propulsão de uma aeronave, especificamente, para a propulsão de um aeroplano ou de um helicóptero. São conhecidos os motores de dois tempos, nos quais os cilindros são obtidos dentro de um bloco de cilindro que, durante operação, gira ao redor do eixo geométrico do eixo de transmissão, dessa forma travando os pistões que movem-se simultânea e alternadamente dentro dos respectivos cilindros.

Os motores mencionados anteriormente compreendem, adicionalmente, um bloco de cabeçote estacionário que circunda o bloco de cilindro e dentro do qual o bloco de cilindro pode girar.

Cada bloco de cilindro compreende uma câmara de combustão definida por uma cavidade obtida no bloco de cilindro e por uma superfície do bloco de cabeçote cooperando com a cavidade.

Durante a rotação do bloco de cilindro, a cavidade se volta para zonas diferentes da superfície mencionada anteriormente.

Em uma zona da superfície mencionada anteriormente, é obtida uma abertura, através da qual uma mistura de combustível é fornecida dentro da câmara de combustão.

Em uma zona adicional da superfície mencionada anteriormente, uma abertura adicional é obtida, através da qual as fumaças de descarga produzidas pela combustão da mistura de combustível mencionada anteriormente, são evacuadas da câmara de combustão.

Quando o bloco de cilindro gira com relação ao bloco de cabeçote, cada cavidade é fabricada para interagir na seqüência com a abertura mencionada anteriormente e a abertura mencionada adicionalmente, pelo que, permitindo alimentação e descarga subseqüentes dos cilindros.

Em outras palavras, nos motores revelados acima, as operações de temporização ocorrem graças ao movimento do bloco de cilindro com relação ao bloco de cabeçote.

Nos motores revelados acima, são providos tubos de entrada e tubos de descarga, que são conectados à abertura mencionada adicionalmente e à abertura adicional mencionada anteriormente, respectivamente, os tubos de entrada e os tubos de descarga estendendo-se significativamente ao longo do eixo geométrico do eixo de transmissão.

Isso significa que o eixo de transmissão possui uma extensão consideravelmente longitudinal e conseqüentemente um peso maior. Adicionalmente, o eixo de transmissão é fabricado de materiais de alto desempenho que são submetidos ao processamento dedicado, o que envolve altos custos.

Como o eixo de transmissão é mais pesado, a razão entre a força gerada pelo motor e o peso do último é insatisfatória. São adicionalmente conhecidos os motores de quatro tempos, os quais compreendem um cilindro de bloco estacionário, isto é, um cilindro de bloco que não é provido com movimento rotacional, diferente do que é revelado com referência aos motores de dois tempos mencionados acima. Cada cilindro dos motores de quatro tempos é provido com válvulas de entrada, que controlam a liberação de uma mistura de combustivel para uma câmara de combustão obtida no cilindro.

Cada cilindro é provido, adicionalmente com válvulas de descarga, que controlam a evacuação das fumaças de descarga produzidas pela combustão da mistura combustivel de uma câmara de combustão. Em um primeiro tipo de motor de quatro tempos, cada cilindro é conectado ao eixo de transmissão, por meio de uma biela conectada a uma manivela correspondente articulada, obtida no eixo de transmissão.

Uma desvantagem dos motores desse tipo é que o eixo de transmissão é muito longo e portanto muito pesado.

Em um tipo adicional de motor de quatro tempos, um dos pistões é conectado diretamente a uma manivela articulada do eixo de transmissão por meio de um tirante principal, enquanto os pistões restantes são conectados ao tirante principal mencionado anteriormente, por meio de bielas.

Uma desvantagem dos motores do último tipo é que a conexão entre o tirante principal e as bielas possui uma configuração geométrica complicada e assimétrica.

Uma desvantagem adicional dos motores desse tipo é que o tirante principal está sujeito a um estado de tensão especificamente intenso que pode causar a sua falha.

Adicionalmente, nos motores de quatro tempos é necessário prover um alto número de válvulas de entrada para gerar uma turbulência que distribui a mistura de combustível dentro da câmara de combustão de uma maneira ótima.

Tal alto número de válvulas de entrada permite que substancialmente toda a mistura combustível seja efetivamente afetada pela combustão, de modo a otimizar o desempenho dos motores.

Ainda uma desvantagem adicional dos motores de quatro tempos é que o alto número de válvulas com as quais eles são providos torna os mesmos pesados e aumenta suas dimensões totais.

Adicionalmente, uma vez que os elementos de acionamento, tais como, carnes e braços oscilantes estão associados a cada válvula, altas forças de inércia são geradas como resultado.

Ainda uma desvantagem adicional dos motores revelados acima é que vibrações torsionais significativas são produzidas durante a operação e essas vibrações em um motor instalado em uma aeronave, afetam adversamente o manuseio da aeronave e prejudicam o conforto dos pilotos e passageiros, se existir. 0 tamanho das vibrações torsionais é proporcional ao comprimento do eixo geométrico do eixo de transmissão. As vibrações torsionais são ccnseqüentemente acentuadas nos motores que possuem um eixo de transmissão de comprimento considerável, em outras palavras, em motores de dois e quatro tempos, nos quais cada biela está associada a uma manivela articulada respectiva.

Um objetivo da invenção é o de prover motores de combustão interna radiais aperfeiçoados, especificamente motores radiais para aeronaves.

Outro objetivo é aumentar a razão entre a força gerada pelos motores de combustão interna radiais e o peso dos motores.

Um objetivo adicional da invenção é reduzir as vibrações torsionais geradas durante a operação dos motores de combustão interna radiais.

Ainda um objetivo adicional da invenção é obter um motor radial provido com maior eficiência.

De acordo com a invenção, um motor radial de quatro tempos é provido compreendendo cilindros dispostos radialmente, com relação ao eixo de transmissão do motor radial e pistões associados aos cilindros, os pistões sendo conectados ao eixo de transmissão, por meio das respectivas bielas, caracterizado pelo fato de que as bielas são suportadas giravelmente sobre uma manivela articulada do eixo de transmissão.

Devido a esse aspecto da invenção, é possível obter-se um motor radial de quatro tempos possuindo um eixo de acionamento com um comprimento reduzido e peso limitado. 0 motor radial de quatro tempos de acordo com a invenção é, portanto, provido com razão mais vantajosa entre a força gerada pelo motor e o peso do motor, se comparado aos motores da técnica anterior.

Uma vez que o comprimento do eixo de acionamento é inferior aquele dos eixos dos motores radiais da técnica anterior, é possível limitar significativamente as vibrações torsionais do motor.

Em razão da invenção, é também possível obter-se um motor radial de quatro tempos que possua dimensões totais moderadas. Adicionalmente, o uso em um helicóptero de um motor possuindo cilindros dispostos em uma configuração de V duplo, os cilindros sendo colocados em intervalos angulares de 120° um do outro, permite que uma distribuição de massa otimizada seja obtida. Além disso, em razão das dimensões totais reduzidas, é possível obter-se exploração aperfeiçoada dos espaços com relação aos motores conhecidos. A invenção pode ser melhor entendida e realizada com referência aos desenhos anexos, que mostram uma concretização exemplar e não limitante, na qual: A figura 1 é uma vista em seção transversal de um motor radial de quatro tempos e um motor radial de quatro tempos; A figura 2 é uma vista em seção longitudinal do motor radial da figura 1; A figura 3 é uma vista em detalhes da figura 1, mostrando um sistema de temporização para a liberação da mistura de combustível para dentro e para expulsão das fumaças de descarga de um cilindro do motor radial; A figura 4 é uma vista em detalhe da figura 2, mostrando velas de iqnição para iqnição da mistura de combustível dentro dos cilindros; A figura 5 é uma seção esquemática que mostra o dispositivo de válvula de distribuição associado ao motor e dispositivo de acionamento para acionar o dispositivo de válvula de distribuição; A figura 6 é urna vista plana esquemática do motor da figura 1; A figura 7 é uma vista lateral esquemática de um helicóptero, pelo que o motor radial da figura 1 é instalado; A figura 8 é uma vista de cima do helicóptero da figura 7.

Com referência às figuras 1 a 6, um motor radial de quatro tempos 1 é mostrado, o qual compreende um bloco de cilindro 2, onde três cilindros 3 são obtidos, os quais são dispostos radialmente com relação ao eixo longitudinal 4 do motor radial 1, em intervalos angulares de 120° um do outro.

Durante a operação do motor radial 1, o bloco de cilindro 2 é mantido em uma configuração estacionária.

Dentro de cada cilindro 3, um pistão 5 desliza, o qual é conectado por meio de uma biela 6 a um eixo de transmissão 7, estendendo-se ao longo do eixo geométrico longitudinal 4.

Cada biela 6 compreende uma primeira extremidade 27 giravelmente acoplada ao respectivo pistão 5, e uma segunda extremidade 28, oposta à primeira extremidade 27, giravelmente acoplada ao eixo de transmissão 7.

As segundas extremidades 28 das três bielas 6 são _ giravelmente suportadas em uma mesma manivela articulada 8 do eixo de transmissão 7. Isso permite que a extensão longitudinal do eixo de transmissão 7 seja limitada e ao invés disso um eixo de transmissão leve seja obtido dessa forma.

Em razão da invenção, é possivel obter-se um motor radial 1, onde a razão entre a força gerada pelo motor e o peso do motor seja de 2,17 HP/kg, quanto oposto a uma razão de aproximadamente 1,69 HP/kg medida nos motores fabricados de acordo com a técnica anterior.

Em razão de sua leveza, o motor de acordo com a invenção é especificamente apropriado para ser instalado em aeroplanos que podem flutuar, sem um piloto a bordo dos mesmos.

Tais aeroplanos podem ser usados vantajosamente para realizar reconhecimento, por exemplo, nas esferas militar e meteorológica, ou para impedir e monitorar incêndios.

Um cabeçote 9 onde as aberturas 29 são obtidas está associado a cada cilindro 3, as válvulas de distribuição 10 sendo associadas às aberturas 29.

As válvulas de distribuição 10 compreendem um par de válvulas de entrada 10a e um par de válvulas de descarga 10b.

Um braço oscilante 12 está associado a cada válvula de distribuição 10, o braço oscilante 12 sendo articulado em relação ao cabeçote 9, em uma de suas zonas intermediárias 17. O braço oscilante 12 compreende uma primeira porção de extremidade 30, que interage com a válvula de distribuição 10 e uma segunda porção de extremidade 31, cooperando com uma extremidade 20 da vareta de depressão 13. A vareta de depressão 13 compreende, adicionalmente, uma extremidade adicional 22, oposta à extremidade 20, que interage com um elemento de carne 14, possuindo um perfil apropriadamente conformado, que é integral com um eixo 15. O eixo 15 é girado pelo eixo de transmissão 7, por exemplo, pela engrenagem de transmissão.

Durante a operação, o elemento de came 14 causa um deslocamento da vareta de depressão 13 paralelamente ao seu eixo geométrico longitudinal. A vareta de depressão 13, por sua vez, por meio do braço oscilante 12, controla a válvula de distribuição 10.

Em razão das varetas de depressão 13, é possível obter-se um motor radical provido com maior confiabilidade, especificamente é possível obter-se um motor mais confiável que aqueles da técnica anterior, onde os braços oscilantes são controlados diretamente pelos carnes que são integrais com um eixo girado por uma correia que conecta o eixo ao eixo de transmissão.

Nos motores da técnica anterior, a correia mencionada anteriormente constitui, de fato, um componente importante que deve ser freqüentemente alterado por questões de segurança.

Adicionalmente, os elementos de acionamento rígido, isto é, as varetas de depressão 13, permitem obtenção de maior precisão na transmissão do movimento entre o eixo de transmissão 7 e os braços oscilantes 12, em comparação ao que ocorre com os elementos de transmissão flexíveis da técnica anterior.

Cada cilindro 3 é provido com três velas de ignição 16 dispostas em paralelo a um eixo geométrico longitudinal 19 do cilindro 3 e repousando em um plano passando através do eixo geométrico longitudinal 19, mencionado anteriormente, e contendo o eixo de transmissão 7.

As válvulas de entrada 10 são dispostas, de modo que o par de válvulas de entrada 10a e o par de válvulas de saída 10b são posicionados no lado oposto com relação ao plano mencionado anteriormente.

Em outras palavras, as velas de ignição 16 são interpostas entre o par de válvulas de entrada 10a e o par de válvulas de descarga 10b. Adicionalmente, conforme mostrado na figura 4, cada válvula de entrada - e cada válvula de descarga - é interposta entre duas velas de ignição adjacentes 16.

Uma vez que três velas de ignição 16 são providas em cada cilindro 3, é possível obter-se ignição completa da mistura de combustível, dessa forma reduzindo o consumo e limitando o número de válvulas de entrada 10a.

Como a ignição da combustão é simultânea em três zonas distintas do cilindro 3, a despeito do crue nossa ocorrer nos motores da técnica anterior, várias válvulas de entrada não são necessárias para criar turbulência para encorajar a ignição da mistura combustível. A disposição alternada das válvulas de entrada 10 e das velas de ignição 16, adicionalmente, permite combustão de toda a massa da mistura de combustível.

Adicionalmente, a combustão ocorre mais rápida e uniformemente, sendo causada simultaneamente em diferentes zonas da câmara de combustão.

Além disso, a presença de três velas de ignição dispostas na configuração revelada acima, permite que várias válvulas de entrada 10a sejam limitadas a duas, não obstante assegurando combustão eficaz.

Isso ainda permite que um motor radial seja obtido, compreendendo peso moderado e de dimensões totais limitadas. Adicionalmente, as forças de inércia, devido às válvulas e aos respectivos elementos de movimento são reduzidas.

Com referência às figuras 7 e 8, é mostrado um helicóptero 23 que é acionado por um motor radial 1, de acordo com a invenção. O motor radial 1 é ajustado ao helicóptero 23, de modo que o eixo geométrico longitudinal 4 do eixo de transmissão 7 esteja alinhado com um eixo longitudinal adicional 33 de um rotor principal 25, provido com lâminas de rotação 26.

Entre o eixo de transmissão 7 e o rotor principal 25 é empregada uma engrenagem de redução 24, o que permite que o rotor principal 25 sei a acionado rotacionalmente na velocidade desejada. A engrenagem de redução 24 é assim configurada de modo a permitir que o rotor principal 25 gire em uma direção oposta à direção na qual o eixo de acionamento 7 gira, de modo a reduzir os efeitos giroscópicos indesejados e para aperfeiçoar consequentemente o manuseio do helicóptero 23.

Deve ser observado que o motor radial 1 pode ser ajustado, alinhado com relação ao rotor principal 25, devido às suas dimensões totais reduzidas.

Adicionalmente, conforme o motor radial 1 e o rotor principal 25 são alinhados um com o outro, não é necessário prover elementos de direcionamento complexos para transmitir movimento entre os eixos mutuamente inclinados. "MOTOR RADIAL" REIVINDICAÇÕES

Claims (18)

1. - Motor radial de quatro tempos, compreendendo cilindros (3), dispostos radialmente com relação a um eixo de transmissão (7) do motor radial (1) e pistões (5) associados aos cilindros (3), os pistões (5) sendo conectados ao eixo de transmissão (7) por meio das respectivas bielas (6), CARACTERIZADO pelo fato de que as bielas (6) são suportadas giravelmente em uma manivela articulada ¢8) do eixo de transmissão (7).

2. - Motor radial de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, adicionalmente, um bloco de cilindro (2) onde os cilindros (3) são obtidos, o bloco de cilindro (2) é estacionário com relação ao dispositivo de cabeçote (9) do motor radial (1) .

3. - Motor radial de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que os cilindros compreendem três cilindros (3), dispostos em intervalos angulares de 120° um do outro.

4. - Motor radial de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que três velas de ignição (16) estão associadas a cada um dos cilindros (3) .

5. - Motor radial de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de válvula de distribuição (10) está associado a cada um dos cilindros (3).

6. - Motor radial de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de válvula de distribuição (10) está interposto entre duas velas de ignição adjacentes (16) .

7. - Motor radial de acordo com a reivindicação 5 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de válvula de distribuição (10) compreende um par de válvulas de entrada (10a).

8. - Motor radial de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de válvula de distribuição (10) compreende um par de válvulas de descarga (10b).

9. - Motor radial de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que as velas de ignição (16) são paralelas a um eixo geométrico longitudinal do cilindro (3) e reoousam sobre um olano passando através do eixo geométrico longitudinal e contatando o eixo de transmissão (7) .

10. - Motor radial de acordo com a reivindicação 9, como anexa à reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o par de válvulas de entrada (10a) e o par de válvulas de descarga (10b) estão dispostos em lados opostos com relação ao plano.

11. - MOtor radial de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a válvula de entrada (10a) do par de válvulas de entrada está voltada para uma válvula de descarga correspondente (10b) do par de válvulas de descarga.

12. - Motor radial de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de válvula de distribuição (10) é acionado por dispositivo de braços oscilantes (12), controlado por dispositivo de came (14) através do dispositivo de vareta de depressão (13).

13. - Motor radial de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de came (14) é integral com o dispositivo de eixo (15), acionado pelo eixo de transmissão (7), por meio do dispositivo de engrenagem de transmissão.

14. - Aeroplano, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um motor radial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13.

15. - Helicóptero, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um motor radial de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13.

16. - Helicóptero de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, adicionalmente, dispositivo de rotor (25), o dispositivo de rotor (25) sendo coaxial com o motor radial (1) .

17. - Helicóptero de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que entre o motor radial (1) e o dispositivo de rotor (25) encontra-se interposto um dispositivo de engrenagem de redução (24).

18. - Helicóptero de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de engrenagem de redução (24) é conformado de modo a permitir que o dispositivo de rotor (25) gire em uma direção oposta à direção na qual o eixo de transmissão (7) gira.