BRPI0801844B1

BRPI0801844B1 - Junta para aplicação em um motor de combustão interna, motor de combustão interna e processo de montar um cabeçote de cilindro sobre um cárter

Info

Publication number: BRPI0801844B1
Application number: BRPI0801844-8A
Authority: BR
Inventors: Courtney T. Brown; Matthew J. Clarke; Wence Prikazsky
Original assignee: International Engine Intellectual Property Company, Llc
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2021-04-13
Also published as: US20080290607A1; KR101432829B1; EP1995500B1; CN101311517B; BRPI0801844A2; US7789060B2; MX2008006523A; CN101311517A; CA2630676A1; EP1995500A3; KR20080103458A; EP1995500A2; ATE538335T1

Abstract

JUNTA DE CABEÇOTE DE CILINDRO PARA MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA. A presente invenção referese a uma junta (122) que inclui uma primeira pluralidade de aberturas para cilindro (402) dispostas para corresponder, individualmente, com uma correspondente primeira pluralidade de diâmetros internos de cilindro (106) formada em um cárter (102) de um motor de combustão interna (100). Uma segunda pluralidade de aberturas para refrigerante (404) e uma terceira pluralidade de aberturas para óleo (406) são formadas em uma folha de substrato de material que constitui a junta (122). Uma quarta pluralidade de aberturas para vareta (408) é formada no material de substrato da junta (122). Cada uma da quarta pluralidade de aberturas para vareta (408) inclui uma parte atravessante (302) que tem uma forma semicircular com um diâmetro interno, D, e uma parte de alinhamento (304) que tem uma forma semicircular com um diâmetro interno, d. O diâmetro d é menor que o diâmetro D. A parte atravessante (304) está localizada adjacente à parte de alinhamento (302).

Description

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se a motores de combustão interna, inclusive porém sem estar limitada a uma junta de cabeçote de cilindro munida de aberturas, cujas aberturas permitem a passagem de bielas através das mesmas, e também alinham as bielas com respeito a outros componentes do motor.

Antecedentes da Invenção

[0002] Os motores de combustão interna incluem cárteres contendo uma pluralidade de cilindros. Os cilindros contêm êmbolos, o curso alternativo dos quais devido a eventos de combustão podem ser transmitidos através de um eixo de manivela para produzir uma saída de momento de torção do motor. Com frequência, os cárteres de motor são produzidos de metal fundido, e incluem passagens integralmente formadas no seu interior para a transferência de vários fluidos de uma locação do motor para outra.

[0003] Cada um da pluralidade de cilindros está em comunicação fluídica com pelo menos uma válvula de admissão e uma válvula de descarga. A operação de cada uma das válvulas de admissão e de descarga é configurada para corresponder a uma posição específica durante a operação do motor. Os eventos de abertura e fechamento de cada uma das válvulas de admissão e de descarga são controlados por um eixo de cames, ou, por um eixo que gira sincronicamente com o motor e tem ressaltos formados sobre o mesmo que produzem a abertura de vários componentes de motor mecanicamente ligados com cada uma das válvulas de admissão e de descarga.

[0004] Em uma configuração de motor, uma pluralidade de roletes de tucho repousa sobre o eixo de cames de um motor e acompanham um contorno de uma pluralidade de ressaltos. Quando o eixo de cames gira, cada um dos tuchos de rolete reciprocamente se eleva e baixa. Cada tucho de rolete é conectado com uma vareta, que por sua vez é conectada com outros componentes que convertem o curso recíproco de cada rolete de tucho, através da vareta em movimento de abertura e fechamento recíproco de uma válvula fluidicamente conectada com um cilindro.

[0005] Devido à função e operação das varetas, há conveniência em assegurar correta posição e alinhamento de cada uma das varetas em um motor. Alguns motores, e especialmente motores tendo blocos de cilindros dispostos em uma configuração em "V", têm varetas orientadas em ângulos com respeito a um plano horizontal. Enquanto o motor está sendo montado, estes ângulos podem causar as varetas a sair de posição até serem plenamente montadas. Este e outros problemas podem ser evitados conforme descrito abaixo.

Sumário da Invenção

[0006] Uma junta inclui uma primeira pluralidade de aberturas de cilindro dispostas para corresponderem, individualmente, a uma primeira pluralidade correspondente de diâmetros internos de cilindros formados em um cárter de um motor de combustão interna. Uma segunda pluralidade de aberturas de refrigerante e uma terceira pluralidade de aberturas de óleo são formadas em uma folha de substrato de material que compõe a junta. Uma quarta pluralidade de aberturas para varetas é formada no material de substrato da junta. Cada uma da quarta pluralidade de aberturas para vareta inclui uma parte atravessante que tem uma forma semicircular com um diâmetro interno, D, e uma parte de alinhamento que tem uma forma semicircular com um diâmetro interno, d. O diâmetro d é menor que o diâmetro D. A parte atravessante está localizada adjacente à parte de alinhamento de tal maneira que as duas aberturas conjuntamente formam um perfil em buraco de fechadura.

Breve Descrição dos Desenhos

[0007] A figura 1 é uma vista esquemática de um motor parcialmente montado tendo varetas inseridas através de aberturas em uma junta de acordo com a invenção.

[0008] A figura 2 é uma vista parcial do motor parcialmente montado da figura 1.

[0009] A figura 3 é uma vista esquemática de uma abertura em forma de buraco de fechadura em uma junta de acordo com a invenção.

[00010] A figura 4 é uma vista esquemática de uma junta de cabeçote de cilindro tendo aberturas em forma de buraco de fechadura para varetas de acordo com a invenção.

[00011] A figura 5 é um fluxograma para um processo de montagem de um cabeçote de cilindro sobre o cárter de um motor de combustão interna usando uma junta de acordo com a invenção.

Descrição de uma Modalidade Preferencial

[00012] O exposto a seguir descreve um aparelho para incorporar características de alinhamento em uma junta de cabeçote de cilindro de um motor de combustão interna, e um processo de instalar um cabeçote de cilindro sobre o motor. As características de alinhamento vantajosamente alinham uma ou mais varetas durante a montagem do motor e evitam questões com desalinhamento de vareta. Estas características de alinhamento compreendem uma ou mais aberturas tendo uma forma de "buraco de fechadura" que permite a inserção e alinhamento de uma vareta no interior de cada abertura.

[00013] Uma vista esquemática de um motor parcialmente montado 100 é mostrada na figura 1. O motor 100 no estado de montagem mostrado inclui um cárter 102 tendo uma pluralidade de êmbolos 104, individualmente inseridos em uma pluralidade de diâmetros internos 106 que são formados no cárter 102. Cada um dos êmbolos 104, conforme é conhecido, é conectado através de uma vareta (não mostrada) com um eixo de manivela (não mostrada) que é montada no interior do cárter 102. O eixo de manivelas é operativamente associado com o eixo de cames (não mostrada) que tem uma pluralidade de tuchos de rolete (não mostrados) repousando sobre a mesma. Cada rolete rosqueado é conectado com uma vareta 108.

[00014] Cada vareta 108 compreende um eixo alongado 110 tendo uma junção esférica 112 conectada com a sua extremidade oposta. A junção esférica 112 se ajusta em uma parte de encaixe de uma parte correspondente, tipicamente o tucho de rolete (não mostrado) sobre uma extremidade e um braço de balancim na extremidade oposta, e é disposta e construída para permitir movimento angular entre elas durante a operação do motor 100. Na orientação do cárter 102 mostrado, uma superfície de cava 114 do cárter 102 situa-se em um plano horizontal 116, o que significa que cada uma varetas 108 que sobressai perpendicularmente do mesmo apresenta-se a um ângulo, a, com relação ao plano horizontal 116. Na modalidade ilustrada a tem cerca de 45 graus.

[00015] Durante a montagem do motor 100, as varetas 108 são inseridas através de aberturas 118 atravessantes e entre uma superfície de "local de chama" 120 do cárter 102 e os tuchos de rolete. Uma junta de cabeçote de cilindro 122 é posicionada sobre a superfície de "local de chama" 120 anteriormente à instalação de um cabeçote de cilindro (não mostrada) sobre a mesma. Em um conjunto de motor típico, as varetas requerem características de alinhamento secundárias para preservar seu alinhamento enquanto um cabeçote de cilindro é conectado sobre cada local de chama do cárter. Estas características de alinhamento secundário são tipicamente características externas que mantém as varetas centradas no interior da aberturas 118 do cárter 102 enquanto o cabeçote de cilindro está sendo posicionada, ou alternativamente, envolvem cuidadoso posicionamento do cabeçote de cilindro em duas etapas; uma etapa para inserir as varetas em respectivas aberturas no cabeçote de cilindro, e uma segunda etapa para alinhar o cabeçote de cilindro com o cárter e conectar os dois componentes enquanto preservando o posicionamento das varetas. A montagem do cabeçote de cilindro sobre o cárter pode ser grandemente simplificada, acelerada, e aperfeiçoada conforme descrito abaixo.

[00016] Uma vista parcial detalhada da junta de cabeçote de cilindro, ou, junta de cabeçote 122, conforme instalada sobre o local de chama 120 do cárter 102, é mostrada na figura 2. A junta de cabeçote 122 tem uma pluralidade de aberturas 124 formadas no seu interior que permitem a passagem de fluidos, tal como refrigerante ou óleo, do cárter 102 para o interior do cabeçote de cilindro, e vice-versa. As aberturas 124 podem ser circundadas por um rebordo de vedação (não mostrado) para prevenir o vazamento de fluidos. Pelo menos um segundo conjunto de aberturas 126 é formado na junta de cabeçote 122. As aberturas 126 permitem a passagem das varetas 108 através da junta de cabeçote 122. As aberturas 126 são vantajosamente configuradas de tal modo que cada vareta 108 seja inserida através de cada abertura 126, e também retida em uma posição correta para montagem do cabeçote de cilindro sem características secundárias.

[00017] Nesta modalidade, cada uma das aberturas 126 tem uma forma de "buraco de fechadura". A forma de buraco de fechadura é mostrada na vista detalhada da figura 3. Cada abertura 126 tem uma parte atravessante 302 e uma parte de "retenção", ou de alinhamento 304. A parte atravessante 302 tem uma forma alongada, porém substancialmente semicircular tendo um diâmetro interno, D. O diâmetro interno D é bastante grande para permitir que a junção esférica 112 de uma das varetas 108 o atravesse. A parte de alinhamento 304 também tem uma forma alongada, porém substancialmente semicircular com um diâmetro interno, d. O diâmetro d da parte de alinhamento 304 é bastante pequeno para ter uma montagem folgada com o eixo alongado 110 de uma vareta 108. Durante a montagem do motor 100, cada uma das varetas 108 pode ser inserida através de cada uma das aberturas 126 pelo primeiramente inserir a junção esférica 112 de cada vareta 108 através da parte atravessante 302 da abertura 126. Cada vareta 108 é então permitida vir a repousar contra cada tucho de rolete, então alinhada no interior da parte de alinhamento 304 da abertura 126. Este alinhamento é realizado pelo engatar um segmento do eixo alongado 110 da vareta 108 no interior da parte de alinhamento 304.

[00018] Uma vista esquemática da junta de cabeçote 122 é mostrada na figura 4. A junta de cabeçote 122 mostrada é uma junta de cabeçote para um motor dotado de um grupo de quatro (4) cilindros, por exemplo, um motor em "V" tendo um total de oito (8) cilindros. A junta 122 tem um conjunto de quatro (4) aberturas para cilindro 402, uma pluralidade de aberturas para refrigerantes 404 que circunda as aberturas para cilindro 402, uma pluralidade de aberturas para óleo 406, e uma pluralidade de aberturas para vareta 408 dispostas entre as aberturas para óleo 406. A junta 122 também tem uma pluralidade de aberturas para vareta 408 dispostas entre as aberturas para óleo 406. A junta 122 também tem uma pluralidade de aberturas para elementos de fixação 410 que são usadas para passagem de elementos de fixação (não mostrados) usados para fixar um cabeçote de cilindro no cárter de um motor.

[00019] Na presente modalidade, a junta 122 tem um total de oito (8) aberturas para varetas 408 formadas sobre uma única folha de substrato de material em múltiplas camadas que compõem a junta 122. Como é mostrado, existem pelo menos duas varetas que correspondem a um cilindro de um motor, uma vareta usada para comandar uma ou mais válvulas de admissão, e uma vareta usada para acionar uma ou mais válvulas de escape, por cilindro. O uso da junta 122 vantajosamente habilita o alinhamento de todas oito (8) varetas correspondentes a cada bloco do motor V-8 a estar em alinhamento simultaneamente enquanto o motor é montado e antes do cabeçote de cilindro ser colocada sobre o cárter.

[00020] Um fluxograma para um processo de instalar um cabeçote de cilindro sobre um cárter de um motor é mostrado na figura 5. Vários componentes, tais como um eixo de manivela, êmbolos, bielas, eixo de cames, tuchos de rolete, e demais partes são montadas no interior do cárter de um motor em preparação da montagem de um cabeçote de cilindro na etapa 502. Uma junta é posicionada e alinhada sobre um local de chama de um bloco de cilindros do motor na etapa 504. Uma pluralidade de varetas é montada sobre o motor, com cada vareta sendo inserida através de uma parte atravessante de uma correspondente abertura na junta na etapa 506. Cada vareta é conjugada com um correspondente tucho na etapa 508. Cada vareta é alinhada com respeito à junta pelo ter uma parte de um eixo alongado da vareta engatada com uma parte de alinhamento de cada correspondente abertura na junta na etapa 510. Após todas as varetas correspondentes a um bloco de cilindros do motor terem sido conjugadas e alinhadas, um cabeçote de cilindro é posicionado sobre a junta, alinhada com o cárter, engatada com as varetas e fixada no motor na etapa 512.

[00021] A presente invenção pode ser incorporada em outras formas específicas sem se afastar de seu espírito ou características essenciais. As modalidades descritas devem ser consideradas sob todos os aspectos apenas como ilustrativas e não restritivas. O âmbito da invenção, por conseguinte, é indicado pelas reivindicações apensas mais exatamente do que pela descrição precedente. Todas alterações que se enquadrem dentro do significado e alcance de equivalência das reivindicações devem ser abrangidas dentro do seu âmbito.

Claims

1. Junta (122) para aplicação em um motor de combustão interna (100) entre um cárter (102) e um cabeçote de cilindro, a junta (122) compreendendo: uma pluralidade de aberturas para cilindro (402) dispostas para corresponder, individualmente, a uma correspondente pluralidade de diâmetros internos de cilindro (106) formados no cárter (102); uma pluralidade de aberturas para refrigerante (404) e uma pluralidade de aberturas para óleo (406) formadas em uma folha de substrato de material que compõe a junta (122); e uma pluralidade de aberturas para varetas (408) formadas no material de substrato da junta (122), a junta sendo caracterizada pelo fato de que cada uma da pluralidade de aberturas para vareta (408) compreende uma parte atravessante (302) tendo uma forma semicircular com um diâmetro interno, D, e uma parte de alinhamento (304) tendo uma forma semicircular com um diâmetro interno, d; em que o diâmetro d é menor que o diâmetro D, e onde a parte atravessante (302) é disposta adjacente à parte de alinhamento (304).

2. Junta (122) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o motor de combustão interna (100) é um motor tendo uma pluralidade de cilindros dispostos em uma configuração em V, e na qual a pluralidade de aberturas (408) inclui duas aberturas que correspondem a cada um da pluralidade de cilindros.

3. Junta (122) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a junta (122) é disposta e construída para ser disposta entre o cárter (122) e o cabeçote de cilindro do motor de combustão interna (100).

4. Motor de combustão interna (100) que compreende: um cárter (102) tendo uma pluralidade de tuchos em associação operável com um eixo de cames, no qual o eixo de cames é disposto no interior do cárter (102), e no qual o cárter (102) forma uma pluralidade de passagens para varetas que mecanicamente conectam cada um da pluralidade de tuchos com uma de uma pluralidade de correspondentes aberturas que são formadas em uma superfície de local de chama (120) do cárter (102); uma junta disposta em contato com a superfície de local de chama do cárter, no qual a junta (122) compreende uma pluralidade de aberturas de cilindro (402) dispostas para corresponder, individualmente, a uma correspondente pluralidade de diâmetros internos de cilindro (106) formados no cárter (102), uma pluralidade de aberturas para refrigerante (404) e uma pluralidade de aberturas para óleo (406) formadas em uma folha de substrato de material que compõe a junta (122), e uma pluralidade de aberturas para vareta (408) formadas no material de substrato da junta (122), no qual cada uma da pluralidade de aberturas para vareta (408) na junta (122) é alinhada com uma correspondente da pluralidade de aberturas correspondentes do local de chama; e pelo menos uma vareta disposta em uma da pluralidade de passagens para vareta no cárter (102), na qual a pelo menos uma vareta tem um conjunto de junções esféricas (112) dispostas cada uma em uma extremidade distal da vareta, na qual uma parte de eixo alongada da vareta é disposta entre o conjunto de extremidades esféricas, e no qual uma do conjunto de extremidades esféricas é engatada com um da pluralidade de tuchos, e no qual um segmento do eixo alongado passa através de uma da pluralidade de aberturas na junta (122); o motor de combustão interna (100) sendo caracterizado pelo fato de que: cada uma das aberturas para vareta (408) compreende uma parte atravessante (302) que é bastante grande para permitir a passagem de qualquer uma do conjunto de junções esféricas da pelo menos uma vareta, e na qual cada uma das aberturas (408) compreende uma parte de alinhamento (304) que é bastante pequena para engatar o segmento do eixo alongado da pelo menos uma vareta com um ajuste folgado, em que a parte atravessante (302) de cada uma das aberturas para vareta (408) possui uma forma semicircular com um diâmetro interno, D, em que cada uma das aberturas de vareta (408) possui uma parte de alinhamento (304) tendo uma forma semicircular com um diâmetro interno, d, e em que o diâmetro d é menor que o diâmetro D, e onde a parte atravessante (302) é disposta adjacente à parte de alinhamento (304).

5. Motor de combustão interna (100) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o ajuste folgado entre a parte de alinhamento (304) de cada abertura de vareta (408) ser bastante grande para permitir o movimento alternativo do segmento do eixo alongado que está disposto no seu interior.

6. Processo de montar um cabeçote de cilindro sobre um cárter (102) de um motor de combustão interna (100), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: montar vários componentes de motor, inclusive uma pluralidade de tuchos, no interior do cárter (102) em preparação de montagem do cabeçote de cilindro; posicionar e alinhar uma junta (122), tal como definida na reivindicação 1, sobre um local de chama de um bloco de cilindros do cárter (102); montar pelo menos uma vareta sobre o motor pelo inserir a pelo menos uma vareta através de uma parte atravessante (302) de uma correspondente abertura na junta (122); conjugar a pelo menos uma vareta com pelo menos um da pluralidade de tuchos; alinhar a pelo menos uma vareta com respeito à junta (122) pelo engatar um segmento de um eixo alongado da vareta com uma parte de alinhamento (304) da correspondente abertura na junta (122); posicionar o cabeçote de cilindro sobre a junta (122), alinhar o cabeçote de cilindro com respeito ao cárter (102), e fixar o cabeçote de cilindro sobre o motor (100).