PT1640601E - Colector de admissão com recipiente de ar para um motor de combustão interna - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "COLECTOR DE ADMISSÃO COM RECIPIENTE DE AR PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA" A presente invenção refere-se a um colector de admissão para um motor de combustão interna.

Como é conhecido, um motor de combustão interna compreende um número de cilindros, que estão ligados, cada um, a um colector de admissão por meio de uma válvula de admissão respectiva, e a um colector de escape por meio de uma válvula de escape respectiva. 0 colector de admissão está ligado a cada um dos cilindros através de um tubo de admissão respectivo, e recebe ar fresco (i. e., ar exterior contendo aproximadamente 20% de oxigénio) por meio de uma válvula de regulação ajustável entre uma posição fechada e uma posição totalmente aberta; e um tubo de escape estende-se a partir do colector de escape, e termina num silenciador de modo a descarregar os gases de combustão para a atmosfera. A abertura e o fecho cíclicos das válvulas de admissão impedem um fluxo de massa contínuo do ar de admissão, e ocorre pulsação ou mesmo refluxo no interior dos tubos de admissão. Este fluxo descontínuo prejudica o carregamento dos cilindros (e por isso o binário do motor) e sujeita o colector de admissão a uma tensão mecânica que impede o fabrico de colectores de admissão de construção mais leve. 1 A patente DE3210239A1 descreve um recipiente de ar para compensação das flutuações do caudal em tubagens de pressão de bombas e similares (especialmente bombas de deslocamento directo oscilatórias); o recipiente de ar possui uma membrana tubular através da qual escoa o meio de fluxo; um fluido de reserva que rodeia a membrana tubular num invólucro que contém a membrana tubular; uma válvula de apalpador localizada na face externa da membrana tubular, no fluido de reserva; e um recipiente de pressão que contém o fluido de reserva. Nesta concepção de recipiente de ar, o meio de fluxo escoa através do recipiente numa linha recta; e a membrana tubular é, de um modo preferido, um tubo duplo para impedir que o meio de fluido entre em contacto com o fluido de reserva do recipiente de pressão. A patente US5826554A1 descreve meios de despressurização para um tubo de admissão de ar de parede fina para um motor de combustão interna; está instalada uma válvula numa abertura numa parede fina de um tubo de admissão de ar, que fornece ar de combustão a partir de um dispositivo de controlo de fluxo até um cilindro de motor de combustão interna, para libertar a pressão em excesso no tubo. A válvula inclui um encaixe ligado a um segmento do tubo de admissão de ar, e está suportado um membro de válvula de guarda-chuva em elastómero no encaixe de modo a cobrir normalmente a abertura no tubo, e a ser sujeito a deformação, quando a pressão no tubo atinge um valor predeterminado, de modo a destapar a abertura e ligar o interior do tubo com a atmosfera ambiente. A patente US6302076B1 divulga um motor de combustão de quatro tempos que inclui uma câmara de combustão, um colector de admissão acoplado à câmara de combustão, uma válvula de uma via localizada no interior do colector de admissão, uma válvula de 2 admissão para modulação do fluxo de uma mistura de ar-combustível para dentro e para fora da câmara de combustão, e uma câmara de distribuição localizada no colector de admissão a jusante da válvula de uma via e a montante da válvula de admissão. Durante o curso de compressão do motor, é armazenada uma carga pressurizada da mistura ar-combustível no interior do colector e da câmara de distribuição; a quantidade da mistura de ar-combustível armazenada no interior da câmara de distribuição é controlada ajustando o volume da câmara de distribuição, ou, de modo alternativo, utiliza-se uma válvula de distribuição para regular a quantidade da mistura de ar-combustível que entra/sai de uma câmara de distribuição de volume fixo. É um objecto da presente invenção proporcionar um colector de admissão de motor de combustão interna concebido para eliminar as desvantagens supramencionadas, e que, em particular, é económico e fácil de produzir.

De acordo com a presente invenção proporciona-se um colector de admissão para um motor de combustão interna, como exposto nas reivindicações anexas.

Descrever-se-á a título de exemplo, uma forma de realização não limitativa da presente invenção, com referência aos desenhos anexos, nos quais: a figura 1 representa uma vista esquemática de um motor de combustão interna que possui um colector de admissão de acordo com a presente invenção; e as figuras 2 e 3 representam secções laterais esquemáticas de um recipiente de ar do colector de admissão da Figura 1 3 em duas configurações diferentes. 0 número 1 na figura 1 indica, como um todo, um motor de combustão interna que possui quatro cilindros 2 (está representado apenas um na figura 1), que estão ligados, cada um, a um colector 3 de admissão através de um tubo 4 de admissão respectivo regulado através de uma válvula 5 de admissão, e a um colector 6 de escape através de um tubo 7 de escape respectivo regulado através de uma válvula 8 de escape. 0 colector 3 de admissão recebe ar fresco (i. e., ar exterior que contém aproximadamente 20% de oxigénio) , por meio de uma válvula 9 de regulação ajustável entre uma posição fechada e uma posição totalmente aberta. Um tubo 10 de escape estende-se a partir do colector 6 de escape, e termina num silenciador conhecido (não representado) de modo a descarregar os gases de combustão para a atmosfera.

Numa primeira forma de realização representada na figura 1, o combustível (e. g., gasolina, diesel, metano, LPG, etc.) é injectado directamente no interior de cada cilindro 2 através de um injector 11 respectivo; numa forma de realização alternativa não representada, os injectores 11 estão localizados no interior de tubos 4 de admissão (injecção indirecta).

Cada cilindro 2 possui um êmbolo 12, que se move ciclicamente para cima e para baixo no interior do cilindro 2 e está ligado mecanicamente a uma cambota 13 através de uma biela 14 respectiva. O motor 1 compreende igualmente uma unidade 15 de controlo que, em particular, controla a válvula 9 de regulação e os injectores 11 em cada ciclo, de modo a encher os cilindros 2 com 4 uma quantidade da mistura de comburente (ar fresco)-combustível dependendo das condições de operação do motor 1 e do controlo pelo condutor. As válvulas 5 de admissão e as válvulas 8 de escape, por outro lado, estão ligadas mecanicamente à cambota 13 através de um sistema de excêntricos (não representado) e activado assim pela rotação da cambota 13. 0 colector 3 de admissão compreende um recipiente 16 de ar que, para cada tubo 4 de admissão, compreende um corpo 17 oco localizado entre o colector 3 de admissão e o cilindro 2, e que define uma câmara 18 vazia, que comunica com o tubo 4 de admissão por meio de uma válvula 19 de compensação rápida localizada à frente da admissão do cilindro definida pela válvula 5 de admissão. Numa variação não representada, é provido um único corpo 17 oco entre o colector 3 de admissão e os cilindros 2, e contém quatro câmaras 18 vazias mutuamente isoladas (i. e., para cada cilindro 2 existe uma câmara 18 vazia isolada respectiva).

Numa forma de realização alternativa (não representada), o recipiente 16 de ar compreende apenas um corpo 17 oco, que comunica com os quatro tubos 4 de admissão por meio de quatro válvulas 19 de compensação respectivas. Numa outra forma de realização não representada, o recipiente 16 de ar compreende apenas um corpo 17 oco, que comunica com o colector 3 de admissão por meio de uma única válvula 19 de compensação. Esta configuração é mais económica e mais compacta, mas diminui o desempenho.

Na forma de realização representada, cada válvula 19 de compensação é accionada por um excêntrico conhecido (não representado) ligado à cambota 13, e que pode ser quer o mesmo 5 excêntrico que acciona a válvula 5 de admissão respectiva, ou um excêntrico diferente. Numa forma de realização alternativa representada pela linha tracejada, cada válvula 19 de compensação é accionada por um actuador 20 eléctrico respectivo controlado pela unidade 15 de controlo; em cujo caso, a unidade 15 de controlo pode estar ligada igualmente a um número de sensores 21 de pressão, que estão, cada um, alojados, e para determinar a pressão, no interior de um tubo 4 de admissão respectivo. Sem os sensores 21 de pressão, a abertura/fecho das válvulas 19 de compensação realiza-se apenas com base na posição angular da cambota 13; com os sensores 21 de pressão, a abertura/fecho das válvulas 19 de compensação é realizada com base na posição angular da cambota 13 e no valor da pressão no interior dos tubos 4 de admissão. Os sensores 21 de pressão podem ser substituídos por uma unidade de cálculo, a qual é capaz de estimar o valor da pressão no interior dos tubos 4 de admissão sem realizar uma medida directa.

Numa utilização efectiva, a abertura e o fecho ciclicos das válvulas 5 de admissão impedem um fluxo de massa continuo do ar de admissão, e provocam pulsação no interior dos tubos 4 de admissão; cuja pulsação do ar de admissão provoca uma depressão e uma sobrepressão no interior de cada tubo 4 de admissão, e a variação na pressão é dependente do tempo (i. e., depende da posição angular da cambota 13).

Durante o curso de admissão de um cilindro 2 (i. e., quando a válvula 5 de admissão respectiva está aberta de modo a alimentar ar fresco desde o colector 3 de admissão até ao interior do cilindro 2), a válvula 19 de compensação respectiva está fechada (figura 2) ; assim que a válvula 5 de admissão fecha e a pressão no interior do tubo 4 de admissão respectivo começa 6 a aumentar, a válvula 19 de compensação respectiva é aberta (figura 3) até que a pressão atinja um máximo, e é em seguida fechada imediatamente de modo a estabelecer uma sobrepressão na câmara 18. Quando a válvula 5 de admissão é reaberta no inicio do próximo curso de admissão do cilindro 2, a válvula 19 de compensação é aberta de modo a assistir o carregamento do cilindro 2. Mais especificamente, a válvula 19 de compensação pode ser aberta ligeiramente antes da abertura da válvula 5 de admissão, de modo a gerar uma pequena sobrepressão no interior do tubo 4 de admissão, quando a válvula 5 de admissão é aberta. Quando é produzida uma depressão no tubo 4 de admissão através da aspiração do cilindro 2, a válvula 19 de compensação é fechada de modo a produzir uma depressão na câmara 18; em cujo momento, é repetido o ciclo anterior. 0 recipiente 16 de ar divulgado acima pode ser utilizado em qualquer tipo de motor de combustão interna incluindo motores de dois tempos ou motores rotativos, que não possuem válvulas de admissão e de escape, e igualmente em motores de corrida, que possuem um colector de admissão para cada cilindro. 0 recipiente 16 de ar proporciona uma grande redução dos efeitos negativos produzidos pela pulsação do ar de admissão, e, em particular, melhora a carga dos cilindros (e assim o binário motor) e reduz a tensão mecânica no colector 3 de admissão.

Lisboa, 14 de Fevereiro de 2007 7

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Colector (3) de admissão para um motor (1) de combustão interna que possui, pelo menos, um cilindro (2); o colector (3) de admissão compreende, pelo menos, um tubo (4) de admissão que liga o colector (3) de admissão ao cilindro (2) e um recipiente (16) de ar que compreende, pelo menos, um corpo (17) oco que define uma câmara (18) vazia, que comunica com o colector (3) de admissão por meio de uma válvula (19) de compensação; o colector (3) de admissão é caracterizado por a câmara (18) vazia comunicar directamente com o tubo (4) de admissão por meio de uma válvula (19) de compensação rápida.
2. 2. Colector (3) de admissão conforme reivindicado na Reivindicação 1, em que o corpo (17) oco está localizado entre o colector (3) de admissão e o cilindro (2).
3. 3. Colector (3) de admissão conforme reivindicado na Reivindicação 1 ou 2, em que o tubo (4) de admissão é regulado por, pelo menos, uma válvula (5) de admissão, e a válvula (19) de compensação está localizada à frente da admissão do cilindro definida pela válvula (5) de admissão.
4. 4. Colector (3) de admissão conforme reivindicado em qualquer uma das Reivindicações 1 a 3, em que a válvula (19) de compensação é actuada através de um sistema de excêntricos accionado por uma cambota (13) do motor (1).
5. 5. Colector (3) de admissão conforme reivindicado na Reivindicação 4, em que o tubo (4) de admissão é regulado 1 por, pelo menos, uma válvula (5) de admissão e a válvula (19) de compensação é actuada pelo excêntrico que acciona a válvula (5) de admissão.
6. 6. Colector (3) de admissão conforme reivindicado em qualquer uma das Reivindicações 1 a 3, em que a válvula (19) de compensação é actuada por um actuador (20) eléctrico controlado por uma unidade (15) de controlo.
7. 7. Colector (3) de admissão conforme reivindicado na Reivindicação 6, em que são providos meios de cálculo, que estão ligados à unidade (15) de controlo, e estimam a pressão no interior do tubo (4) de admissão; e a unidade (15) de controlo controla a abertura/fecho da válvula (19) de compensação com base na posição angular de uma cambota (13) do motor (1), e no valor da pressão no interior do tubo (4) de admissão.
8. 8. Colector (3) de admissão conforme reivindicado na Reivindicação 7, em que os meios de cálculo compreendem um sensor (21) de pressão localizado no interior do tubo (4) de admissão.
9. 9. Colector (3) de admissão conforme reivindicado em qualquer uma das Reivindicações 1 a 8, em que o motor (1) compreende um número de cilindros (2), que estão ligados, cada um, ao colector (3) de admissão através de um tubo (4) de admissão respectivo; e o recipiente (16) de ar compreende apenas um corpo (17) oco, que comunica com o colector (3) de admissão por meio de uma única válvula (19) de compensação. 2
10. 10. Colector (3) de admissão conforme reivindicado em qualquer uma das Reivindicações 1 a 8, em que o motor (1) compreende um número de cilindros (2), que estão ligados, cada um, ao colector (3) de admissão através de um tubo (4) de admissão respectivo; e o recipiente (16) de ar compreende apenas um corpo (17) oco, que comunica com cada tubo (4) de admissão por meio de uma válvula (19) de compensação respectiva.
11. 11. Colector (3) de admissão conforme reivindicado em qualquer uma das Reivindicações 1 a 8, em que o motor (1) compreende um número de cilindros (2), que estão ligados, cada um, ao colector (3) de admissão através de um tubo (4) de admissão respectivo; e o recipiente (16) de ar compreende, para cada tubo (4) de admissão, uma câmara (18) vazia respectiva ligada ao tubo (4) de admissão através de uma válvula (19) de compensação respectiva.
12. 12. Colector (3) de admissão conforme reivindicado na Reivindicação 11, em que o recipiente (16) de ar compreende um único corpo (17) oco, que contém um número de câmaras (18) vazias mutuamente isoladas.
13. 13. Método de operação da válvula (19) de compensação do colector (3) de admissão conforme reivindicado em qualquer uma das Reivindicações 1 a 12; compreendendo o método os passos de: fecho da válvula (19) de compensação durante o curso de admissão do cilindro (2); abertura da válvula (19) de compensação assim que uma válvula (5) de admissão do cilindro (2) fecha e a pressão 3 no interior do tubo (4) de admissão começa a aumentar; manutenção da válvula (19) de compensação aberta até que a pressão no interior do tubo (4) de admissão atinja um máximo; fecho da válvula (19) de compensação imediatamente depois da pressão no interior do tubo (4) de admissão atingir o máximo de modo a estabelecer uma sobrepressão na câmara (18) ; abertura da válvula (19) de compensação quando a válvula (5) de admissão é reaberta no inicio do próximo curso de admissão do cilindro (2) de modo a assistir o carregamento do cilindro (2).
14. 14. Método conforme reivindicado na Reivindicação 13, em que a válvula (19) de compensação é fechada quando é produzida uma depressão no tubo (4) de admissão através da aspiração do cilindro (2) , de modo a produzir uma depressão na câmara (18) .
15. 15. Método conforme reivindicado na Reivindicação 13 ou 14, em que a válvula (19) de compensação é aberta ligeiramente antes da abertura da válvula (5) de admissão, de modo a gerar uma pequena sobrepressão no interior do tubo (4) de admissão, quando a válvula (5) de admissão é aberta. Lisboa, 14 de Fevereiro de 2007 4