BRPI0705168B1

BRPI0705168B1 - Válvula borboleta de um sistema de turbulência para um motor de combustão interna

Info

Publication number: BRPI0705168B1
Application number: BRPI0705168-9A
Authority: BR
Inventors: Stefano Fornara; Giampaolo Schiavina
Original assignee: Magneti Marelli Powertrain S.P.A.
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2018-07-24
Also published as: US20080149876A1; ATE422610T1; ES2321027T3; US7789372B2; DE602006005167D1; BRPI0705168A2; CN101220772A; EP1925796B1; CN101220772B; EP1925796A1; PL1925796T3; PT1925796E

Abstract

válvula borboleta de um sistema de turbulência para um motor de combustão interna. uma válvula borboleta (15) de um sistema de turbulência (14) para um motor de combustão interna (1); a válvula borboleta (15) exibe: uma haste (18) que é rotacionalmente montada dentro de um canal de admissão (10) para girar sobre um eixo de rotação (22); e uma placa da válvula borboleta (20) que é rigidamente conectada à haste (18) e é fornecida com um assento (23), que é coaxialmente disposto com relação à haste (18) e acomoda a haste (18) dentro dela mesma.

Description

A presente invenção refere-se a uma válvula borboleta de um sistema de turbulência para um motor de combustão interna HISTÓRICO DA TÉCNICA

Um motor de combustão interna é fornecido com um número de cilindros, cada um dos quais é conectado a um coletor de admissão através de pelo menos uma válvula de admissão e um coletor de escape através de pelo menos uma válvula de escape. O coletor de admissão recebe ar fresco (i.e., ar do ambiente externo) através de um tubo de alimentação regulado por uma válvula borboleta e é conectado aos cilindros através de tubos de admissão correspondentes, cada um dos quais é regulado por pelo menos uma válvula de admissão.

A introdução de um sistema de turbulência, que é adaptado para variar a seção dos tubos de admissão durante a operação do motor de acordo com a velocidade do próprio motor (i.e., para a velocidade de revolução angular do virabrequim), foi recentemente sugerida. Em baixas velocidades, a seção de introdução do ar através dos tubos de admissão é diminuída de modo a gerar turbulências no fluxo de ar de admissão, que melhora a mistura do ar e combustível nos cilindros; em virtude da presença dessas turbulências que melhoram a mistura, todo combustível injetado é queimado e, assim, as emissões de poluição geradas pela combustão são reduzidas. Em altas velocidades, a seção de introdução do ar através dos tubos de admissão é maximizada de modo a permitir um preenchimento completo dos cilindros e, assim, para permitir a geração da potência máxima possível.

Com a finalidade de variar a seção de introdução do ar através dos tubos de admissão, cada tubo de admissão apresenta dois canais reciprocamente paralelos, somente um dos quais pode ser totalmente fechado por uma válvula de estrangulamento de borboleta. Em baixas velocidades, as válvulas de estrangulamento de borboleta são fechadas conseqüentemente reduzindo a seção de introdução do ar através dos tubos de admissão, enquanto em altas velocidades, as válvulas de estrangulamento de borboleta são abertas para maximizar a seção de introdução do ar através dos tubos de admissão.

Cada válvula borboleta compreende uma placa da válvula borboleta ajustada em uma haste, que é montada rotacionalmente dentro do canal de admissão para virar um eixo de rotação sob o viés de um dispositivo de ativação. Normalmente, a placa da válvula borboleta é soldada na haste, p.ex., por soldagem a laser por pontos. Se a soldagem entre a haste e a placa da válvula borboleta não for perfeitamente realizada, existe o risco de que tal soldagem possa quebrar com o tempo,

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principalmente devido às altas pressões que ocorrem dentro do canal de admissão em altas velocidades. No caso de um rompimento da soldagem entre a haste e a placa da válvula borboleta, a própria placa da válvula borboleta pode cair ao longo do canal de admissão até atingir as válvulas de admissão e. assim, danificar as próprias válvulas de admissão.

Conseqüentemente, uma inspeção rigorosa de cada soldagem entre uma haste e uma placa da válvula borboleta é necessária; entretanto, tais inspeções consideravelmente aumentam os custos de produção das válvulas borboletas de um sistema de turbulência.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO

É objeto de a presente invenção fazer uma válvula borboleta de um sistema de turbulência para um motor de combustão interna, cujo sistema de turbulência está livre das desvantagens acima descritas, fácil e econômico para fabricar e simples para montar.

De acordo com a presente invenção, uma válvula borboleta de um sistema de turbulência para um motor de combustão interna é feita de acordo com o estabelecido nas reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A presente invenção será agora descrita com referência aos desenhos anexos que ilustram um exemplo não limitante de sua configuração, em que;

- A figura 1 é uma visão esquemática de um motor de combustão interna fornecido com um sistema de turbulência que compreende válvulas de estrangulamento de borboleta feitas de acordo com a presente invenção;

- As figuras 2 e 3 são duas visões em perspectivas de uma parte de uma válvula de estrangulamento de borboleta na figura 1; e

- As figuras 4 e 5 são duas visões em perspectiva de uma placa da válvula borboleta da válvula de estrangulamento de borboleta nas figuras 2 e 3.

CONFIGURAÇÕES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

Na figura 1, o numeral 1 indica como um todo um motor de combustão interna fornecido com quatro cilindros 2 (somente um dos quais é mostrado na figura 1), cada um dos quais é conectado a um coletor de admissão 3 através de duas válvulas de admissão 4 (somente uma das quais é mostrada na figura 1) e a um coletor de escape 5 através de duas válvulas de escape 6 (somente uma das quais é mostrada na figura 1).

O coletor de admissão 3 recebe o ar fresco (i.e., ar do ambiente externo) através de um tubo de alimentação 7 regulado por uma válvula borboleta 8 e é conectado aos cilindros 2 através de tubos de admissão correspondentes 9 (somente um dos quais é mostrado na figura 1), cada um dos quais compreende dois

5 canais reciprocamente paralelos 10 e é regulado pelas válvulas de admissão correspondentes 4. Semelhantemente, o coletor de escape 5 é conectado aos cilindros 2 através dos conduítes de escape correspondentes 11 (somente um dos quais é mostrado na figura 1), cada um dos quais é regulado pelas válvulas de escape correspondentes 6; um tubo de emissão 12, que termina com um silenciador (conhecido e não mostrado) para emitir os gases produzidos por combustão na atmosfera saindo do coletor de escape 5.

De acordo com uma configuração preferida, o combustível (p.ex.. gasolina, diesel, metano ou LPG) é injetado dentro de cada tubo de admissão 9 através de um injetor correspondente 13 disposto próximo às válvulas de admissão correspondentes 4, De acordo com uma configuração diferente (não mostrada), os injetores 13 estão dispostos de modo a injetar diretamente o combustível dentro de cada cilindro 2.

O coletor de admissão 3 compreende um sistema de turbulência 14, que é adaptado para variar a seção de introdução do ar de tubos de admissão 9 durante a operação do motor 1 de acordo com a velocidade do próprio motor 1. Especificamente, o sistema de turbulência 14 compreende para cada tubo de admissão 9 uma válvula de estrangulamento 15, que é montada ao longo de um dos dois canais 10 do conduíte de admissão 9 e é adaptada para variar a seção de introdução do ar através do próprio canal 10; especificamente, cada válvula de estrangulamento 15 está móvel entre uma posição fechada em que ela totalmente fecha o canal 10 e uma posição máxima de abertura.

Preferivelmente, o sistema de turbulência 14 compreende um único dispositivo de ativação 16 do tipo eletrônico ou pneumático, que simultânea e concomitantemente desloca todas as quatro válvulas de estrangulamento 15. O dispositivo de ativação 16 compreende um motor elétrico (de acordo com uma configuração diferente, o motor é pneumático ou hidráulico), que controla o deslocamento de uma barra entre duas posições de limite correspondentes às posições máximas de abertura e fechadas das válvulas de estrangulamento 15; a barra é mecanicamente conectada às quatro válvulas de estrangulamento 15 de modo a simultânea e concomitantemente desfocar todas as próprias válvulas de estrangulamento 15.

Conforme mostrado nas figuras 2 e 3, cada válvula de estrangulamento de borboleta 15 compreende uma haste 18, que é rotacionalmente montada sobre um eixo de rotação 19 sob o viés do dispositivo de ativação 16 e sustenta uma placa da váívula borboleta 20 adaptada para fechar firmemente por fluido um canal 10 de um conduíte de admissão 9. Preferivelmente, cada placa da válvula borboleta 20 é rigidamente conectada à haste 18 por soldagem; alternatívamente, cada placa da válvula borboleta 20 pode ser rigidamente conectada à haste 18 através de parafusos.

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Cada válvula de estrangulamento de borboleta 15 ainda compreende um flange de fixação 21, que é ajustado na haste 18 e tornado integrante com a própria haste 18. O flange de fixação 21 exibe um pino de conexão 22, que é excentricamente montado com relação ao eixo de rotação 19 e atinge a conexão mecânica entre a barra bar do dispositivo de ativação 16 e haste 18 da válvula de estrangulamento de borboleta 15 de modo a transmitir o movimento a partir do dispositivo de ativação 16 à própria válvula de estrangulamento de borboleta 15.

Cada placa da válvula borboleta 20 compreende um assento 23, que é coaxialmente disposto com relação à haste 18 e acomoda a haste 18 dentro dele mesmo. De acordo com uma configuração preferida mostrada nas figuras anexas, cada assento 23 exibe um formato semicircular fechado; alternativamente, cada assento 23 poderia exibir um formato semicircular centralmente aberto.

A função de cada assento 23 é a de manter a placa da válvula borboleta 20 em contato com a haste 18 no caso de quebra da conexão (soldagem ou parafusos) entre a placa da válvula borboleta 20 e a própria haste 18. Desta forma, no caso de quebra da conexão (soldagem ou parafusos) entre a placa da válvula borboleta 20 e a haste 18, a placa da válvula borboleta 20 permanece em contato com a haste 18 e não pode cair ao longo do canal de admissão 10.

Preferivelmente, cada placa da válvula borboleta 20 compreende dois elementos de centralização 24, que são dispostos perpendicularmente com relação à placa da válvula borboleta 20, exibem um formato semicircular, e são coaxialmente dispostos com relação ao eixo de rotação 19 em duas extremidades opostas da placa da válvula borboleta 20.

Cada placa da válvula borboleta 20 é levemente menor do que o canal de admissão correspondente 10, pois a placa da válvula borboleta 20 deve estar livre para girar dentro do canal de admissão 10; além do mais, a diferença de dimensão entre cada placa da válvula borboleta 20 e o canal de admissão correspondente 10 deve ser mostrada de modo a evitar qualquer interferência mecânica, também considerando as tolerâncias inevitáveis de construção da placa da válvula borboleta 20 e do canal de admissão 10. Em alguns casos, uma determinada lacuna de introdução entre cada placa da válvula borboleta 20 e canal de admissão correspondente 10 também é exigida pelo fabricante do motor nas especificações do projeto.

A diferença dimensional acima descrita entre cada placa da válvula borboleta 20 e canal de admissão correspondente 10 normalmente determina uma determinada incerteza sobre a posição axial da placa da válvula borboleta 20 dentro do canal de admissão correspondente 10; a função dos elementos de centralização 24 é a de determinar uma determinada posição axial da placa da válvula borboleta 20 dentro do canal de admissão correspondente 10.

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Preferivelmente, cada placa da válvula borboleta 20 é feita ao pressionar uma lâmina de metal; a fabricação em cada placa da válvula borboleta 20 do assento 23 e elementos de centralização 24 é realizada ao mesmo tempo ao pressionar a placa da válvula borboleta 20 a partir da lâmina de metal através da formação de modo apropriado do molde. Conseqüentemente, a fabricação em cada placa da válvula borboleta 20 do assento 23 e elementos de centralização 24 é rápida e econômica e não implica em qualquer aumento de custo com relação a uma placa padrão da válvula borboleta 20. Especificamente, a fabricação de cada assento 23 considera o corte da placa da válvula borboleta 20 ao longo de pelo menos duas iinhas de corte perpendicularmente dispostas ao eixo de rotação 19 e para localmente deformar a placa da válvula borboleta 20 entre as duas linhas de corte.

Subseqüentemente, cada haste 18 é inserida dentro do assento 23 da placa da válvula borboleta correspondente 20 e a placa da válvula borboleta 20 é rigidamente conectada à haste 18 (por soldagem ou através de parafusos).

Cada válvula de estrangulamento de borboleta 15 acima descrita exibe um número de vantagens, pois ela permite manter a placa da válvula borboleta 20 em contato com a haste 18 no caso de quebra da conexão (soldagem ou parafusos) entre a placa da válvula borboleta 20 e a própria haste 18. Além do mais, graças à presença dos elementos de centralização 24, a posição axial da placa da válvula borboleta 20 é determinada, de certa forma, dentro do canal de admissão correspondente 10. Finalmente, a fabricação de cada válvula de estrangulamento de borboleta 15 acima descrita é muito econômica, pois, conforme acima mencionado, nenhum aumento no custo com relação a uma válvula padrão de estrangulamento 15 é implícito.

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Claims

Reivindicações /H

1, Válvula borboleta (15) de um sistema de turbulência (14) para um motor de combustão interna (1); a válvula borboleta (15) compreende: ÍS

- uma haste (18) que é rotacionalmente montada dentro de um canal de admissão (10) para girar sobre um eixo de rotação (19); e

- uma placa da válvula borboleta (20) que é rigidamente conectada à haste (18);

a válvula borboleta (15) é caracterizada pelo fato de que a placa da válvula borboleta (20) compreende um assento (23), que é coaxialmente disposta com relação à haste (18) e acomoda a haste (18) dentro dela mesma.
2. Válvula borboleta (15) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o assento (23) exibe um formato semicircular fechado.
3. Válvula borboleta (15) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o assento (23) exibe um formato semicircular centralmente aberto.
4. Válvula borboleta (15) de acordo com a reivindicação 1,2 ou 3, caracterizada pelo fato de que a placa da válvula borboleta (20) compreende dois elementos de centralização (24), que são perpendicuiarmente dispostos com relação à placa da válvula borboleta (20), exibem um formato semicircular, e são coaxialmente dispostos ao eixo de rotação (19) em duas extremidades opostas da placa da válvula borboleta (20).
5. Válvula borboleta (15) de um sistema de turbulência (14) para um motor de combustão interna (1); a válvula borboleta (15) compreende:

uma haste (18) que é rotacionalmente montada dentro de um canal de admissão (10) para girar sobre um eixo de rotação (19); e uma placa da válvula borboleta (20) que é rigidamente conectada à haste (18);

a válvula borboleta (15) é caracterizada pelo fato de que a placa da válvula borboleta (20) compreende dois elementos de centralização (24), que são perpendicularmente dispostos com relação à placa da válvula borboleta (20), exibem um formato semicircular, e são coaxialmente dispostos ao eixo de rotação (22) em duas extremidades opostas da placa da válvula borboleta (20).
6. Método de fabricação de uma válvula borboleta (15) de um sistema de turbulência (14) para um motor de combustão interna (1); a válvula borboleta (15) compreende:

uma haste (18) que é rotacionalmente montada dentro de um canal de admissão (10) para girar sobre um eixo de rotação (19); e uma placa da válvula borboleta (20) que é rigidamente conectada à haste (18); o método é caracterizado pelo fato de que ele compreende as etapas de; fabricar um assento (23) sobre a placa da válvula borboleta (20);

2/2 ajuste da haste (18) dentro do assento (23); e conexão de forma rígida da placa da válvula borboleta (20) à haste (18).
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a etapa de fazer o assento (23) na placa da válvula borboleta (20) considera:

corte da placa da válvula borboleta (20) ao longo de pelo menos duas linhas de corte perpendicularmente dispostas ao eixo de rotação (22); e deformação de forma local da placa da válvula borboleta (20) entre tais duas linhas de corte.
8. Método de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a placa da válvula borboleta (20) é pressionada a partir de uma lâmina de metal; a etapa para fazer o assento (23) na placa da válvula borboleta (20) é realizada ao mesmo tempo ao pressionar a placa da válvula borboleta (20) a partir da lâmina de metal.

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