PT752528E - Valvula de recirculacao para gases de escape - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "VÁLVULA DE RECIRCULAÇÃO PARA GASES DE ESCAPE" A presente invenção diz respeito a uma válvula para recirculação de gases de escape, de acordo com a reivindicação 1. É conhecida uma válvula semelhante a partir da patente FR-A-869 302. É conhecida a partir da patente CH-A-488 956 é comandada electromagneticamente uma válvula com um corpo de válvula em forma de bucha. Este corpo de válvula forma uma armadura de magneto anular com uma destas bobinas envolventes. Esta válvula serve para a distribuição do ar de aspiração. É conhecida a partir da patente FR-A-607 751 uma válvula para a regulação de mistura, na qual uma bucha é comandada como corpo de válvula por meio de um excêntrico.

As válvulas de recirculação de gases de escape (válvulas-AGR) foram utilizadas para voltarem a admitir no ar fresco dos motores de combustão interna uma quantidade doseada de gases de escape. Esta mistura de gases de escape no ar fresco dá origem a uma melhor combustão do combustível utilizado reduzindo, desta forma, as substâncias nocivas existentes nos gases de escape do motor. As válvulas de recirculação de gases de escape são utilizadas segundo os princípios do motor Otto e do motor Diesel nos motores de combustão interna, onde a quantidade de passagem pode variar bastante. Nestes casos, as válvulas utilizam a diferença de pressão existente entre os gases de escape e o ar fresco. A nível do estado da técnica verificada até este momento, são utilizadas principalmente válvulas de disco nas válvulas de recirculação dos gases de escape, que são accionadas por cápsulas metálicas ou electro-ímans e molas. As vantagens deste tipo de válvula convencional nesta área consistem no facto desta válvula ser relativamente insensível à temperatura e à poluição e de se auto-desligar caso haja uma interrupção do funcionamento (fail save). Estas válvulas de disco mostraram resultados satisfatórios em motores Otto, mas no entanto, saltam ao serem utilizadas em motores Diesel no seu limite. Esta situação verifica-se, principalmente, por nos motores Diesel serem exigidas quantidades de passagem cada vez maiores, como resultado da taxa cada vez mais alta de recirculação de gases de escape.

Um outro problema é a sensibilidade da válvula de disco. Uma vez que esta pode ser fechada pela corrente de ar, uma distribuição controlada pode ser problemática, sobretudo, em fendas estreitas e flutuações de pressão. Nestes casos têm de ser empreendidos determinados esforços com vista ao aumento da força do accionamento num curso da válvula estreito, de modo a ser evitada uma oscilação da válvula. Um outro problema é a dificuldade existente na realização de curvas características específicas com as válvulas de disco conhecidas, nomeadamente, aquelas nas quais é exigida uma passagem estreita numa fenda estreita. Como outra exigência acrescentam-se tempos de fecho curtos. Estes podem ser realizados por meio de cursos pequenos do disco de válvula. No entanto, esta situação, aumenta a sensibilidade da distribuição do disco de válvula no caso de fendas estreitas, tal como foi descrito anteriormente. Para além disto, a válvula de disco anteriormente descrita necessita de magnetos de tracção relativamente grandes e pesados pàra o accionamento da válvula, o que pode dar origem a problemas de espaço e oscilação. A tarefa da presente invenção é colocar à disposição uma válvula, que em caso de cursos da válvula estreitos e por conseguinte tempos de fecho pequenos, permita quantidades de passagem grandes, o que por sua vez mostra um comportamento de regulação estável em vez de um comportamento de regulação com tendência para a oscilação, e com a qual se possam realizar de um modo simples as curvas características desejadas. A solução desta tarefa realiza-se através de uma válvula com as características descritas na reivindicação 1. Uma das vantagens de uma válvula deste tipo, que apresenta como corpo de válvula uma bucha deslocável de modo axial, que pode ser montada, pelo menos, oportunamente a uma base de válvula e cuja entrada desemboca pelo menos por agrupamento no lado exterior da bucha na área da base de válvula, é por um lado a insensibilidade contra o fecho por meio da pressão de corrente, uma vez que a válvula é accionada verticalmente na direcção da corrente que irá ser influenciada. Por outro lado uma outra vantagem é a possibilidade de serem realizados tempos de fecho curtos, uma vez que por meio de cursos estreitos surgem imediatamente já grandes desbloqueamentos da secção transversal. Assim, è uma vez que é exigida menos força motriz do órgão de regulação, o peso total da bucha e do accionamento é menor do que o peso das válvulas de disco. Uma vez que o ar de carga é regra geral filtrado e a válvula residual é completamente capsulada para o exterior (inexistência de passagens agitadas) não existem problemas de corrosão e poluição na armadura. Para além disto, a válvula é insensível a vibrações, uma vez que a bobina pode ser montada junto à flange e fixada por meio do tubo de admissão estável. O canal de corrente de passagem, que produz a ligação entre uma outra entrada e a saída, pode ser o canal de aspiração num motor de combustão interna. A vantagem da colocação da bucha num canal deste tipo é o facto de não existir qualquer problema de espaço por baixo do capot, uma vez que a válvula necessita apenas de espaço para um alargamento de cano no tubo de admissão. Isto significa que a válvula pode ser facilmente ajustada com precisão no canal de aspiração entre duas flanges. Finalmente, em virtude da corrente de passagem interna da bucha, a válvula é arrefecida com o ar mais fresco do motor a partir do interior tornando a válvula relativamente insensível à temperatura.

Numa outra forma de concretização, a entrada desemboca num canal de afluxo, principalmente no caso de gás de escape, circundando a bucha, pelo menos, de modo parcial e onde o contorno do canal de afluxo segue o contorno da bucha. Isto é vantajoso, uma vez que a bucha juntamente com a base de válvula deve ser compacta correspondendo, em regra geral, ao contorno do canal de afluxo. Uma enorme vantagem é, neste caso não serem exigidas quaisquer guias, adicionais, uma vez que a bucha se encontra no contorno e desliza no mesmo. Uma formação posterior vantajosa deste canal de afluxo pode ser um canal de afluxo que circunda a bucha de modo anular, na qual este pode ser montado de modo excêntrico em relação ao eixo central do canal de 4

corrente de passagem ou de modo concêntrico em relação ao eixo central do canal de corrente de passagem. A vantagem desta forma de concretização é o aumento do corte transversal de afluxo. Desta forma, o curso da válvula exigido é mais uma vez reduzido para uma quantidade de passagem desejada.

De acordo com um outro desenvolvimento da invenção a bucha apresenta, pelo menos, uma armadura de magneto com forma anular, que juntamente com a mola de reposição forma o actuador. Esta armadura de magneto pode ser formada na bucha ou estar ligada a esta. Por meio da ligação da bucha e da armadura de magneto, a posição vertical que se encontra à disposição é aproveitada da melhor forma.

Uma vez que o enrolamento de bobina do magneto de tracção está montado no canal de corrente de passagem, é possível realizar um pequeno comprimento do fio de enrolamento. Quando nomeadamente o diâmetro do canal de corrente de passagem se tomar relativamente grande, ou seja, maior do que 35 mm ou mesmo 50 mm, o comprimento do fio de enrolamento de acordo com o enrolamento toma-se, neste caso, relativamente grande em virtude do respectivo grande diâmetro do enrolamento de bobina, uma vez que a força de accionamento é proporcional ao número de amperes-volta. O electro-íman produz mais-energia, uma vez que a bobina é arrefecida a partir do interior por meio do ar de carga, podendo ser montada com uma resistência mais elevada a uma temperatura ambiente. Por meio do comprimento mais curto do fio de enrolamento é possível poupar fio de cobre e, por conseguinte, peso.

Para além disso, o enrolamento de bobina pode ser circundado por uma câmara favorável à corrente.

De acordo com a invenção, pode ser vantajoso prever um sensor de posição para detecção do curso da válvula, o qual pode ser montado, por exemplo, como emissor indutivo. Por meio de um sensor de posição deste tipo, é possível regular a válvula com bastante precisão. Por meio da utilização de um emissor indutivo, a detecção da posição acontece sem contacto, o que por sua vez dá origem a uma medição sem desgaste.

Numa forma de concretização vantajosa da válvula, é montada uma mola de reposição para a bucha no centro do canal de corrente de passagem, que está montada de preferência numa guia e que está ligada em forma de estrela, por meio de saliências, à superfície lateral da bucha. Um aperfeiçoamento desta forma de concretização é a montagem de uma mola de reposição para a bucha na área da bucha, através da qual é maximizado o corte transversal do canal de corrente de passagem. O curso da válvula possui em ambas as concretização uma histerese baixa, uma vez que não tem de ser aplicada qualquer protecção contra a corrosão entre o magneto de tracção e o obturador da válvula, como é o caso das válvulas de disco.

Adicionalmente, pode ser vantajoso montar a bucha e o seu dispositivo de regulação como uma unidade funcional. Por conseguinte, são poupadas peças e a construção de toda a válvula torna-se mais económica. Para além disto, possui um único sentido de montagem, o que por sua vez facilita a montagem inteiramente automática e diminui mais uma vez os custos. Para além disto, a válvula é desta forma mais fácil de ser desmontada, o que permite uma reciclagem mais fácil.

Para a interferência de corrente podem ser montados aventais na bucha. Desta forma é possível realizar facilmente as curvas características desejadas.

Finalmente, a distribuição pode ser realizada por meio de tensão modelada pela amplitude do impulso. As ligações para tal podem ser facilmente montadas na câmara de válvula.

Em seguida irão ser descritas como por exemplo, puras formas de concretização vantajosas da invenção com base nas figuras em anexo. Estas mostram:

Fig. 1 um corte longitudinal através de uma primeira forma de concretização de uma válvula de recirculação de gases de escape;

Fig. 2 um corte longitudinal numa segunda forma de concretização de uma válvula de recirculação de gases de escape;

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Fig. 3 um corte ao longo da linha III-III da fig.2;

Fig. 4 uma perspectiva da válvula de recirculação de gases de escape na direcção da seta X da fig. 2; e

Fig. 5 um corte longitudinal de acordo com a fig. 1 numa outra forma de concretização. A fig. 1 representa uma primeira forma de concretização de uma válvula de acordo com a invenção, na qual a válvula se destina à recirculação de gases de escape. A válvula 10 representada na fig. 1 mostra uma câmara 12, na qual se forma uma entrada 14 e uma saída 16. No presente caso, forma-se um canal de corrente de passagem 18 na válvula 10, que liga a saída 16a uma outra entrada 20.

Como corpo de válvula, é utilizada uma bucha 22 deslocável na direcção do eixo, que pode ser opostamente montada uma base 24 da válvula. Tal como pode ser bem observado na fig. 1, um canal de afluxo 26 liga a entrada 14 com o canal de corrente de passagem 18, em que ambos os canais seguem lado a lado na perpendicular. Uma vez que a entrada 14 desemboca sobre;o canal de afluxo 26 na parte exterior da bucha 22, na área da base de válvula 24, produz-se ou interrompe-se uma ligação entre a entrada 14 e o canal de corrente de passagem 22 através de deslocamento axial da bucha. O canal de afluxo 26 representado na fig.l, circunda a bucha 22 de modo anular, seguindo deste modo o contorno exterior da bucha. No presente caso, o canal de afluxo 26 está montado de modo concêntrico em relação ao eixo central do canal de corrente de passagem 18. A bucha 22 composta por metal está equipada com um alargamento de forma anular na sua extremidade direita na fig. 1, formando uma armadura de magneto 28. Na câmara de válvula 30 está montado um enrolamento de bobina 32 também de forma anular, que é circundado por um anel de pólo 34. Entre a armadura de magneto 28 da bucha 22 e a bobina 32 está ainda montada uma bucha de deslize 35. A disposição da bobina 32 e do 7

anel de pólo 34 é, assim, circundado por uma câmara de magneto 36, a qual protege esta disposição do exterior.

Para assegurar um bom ajuste da bucha 22 na base de válvula 24, está prevista numa placa de pólo dianteira 38 com forma anular do magnete de regulação uma caixa com forma anular, na qual está montada uma mola de reposição 40, que por sua vez empurra a bucha 22 contra a base de válvula 24. No presente caso, a mola de reposição 40 é apoiada numa ranhura anular, que se encontra montada na área interior da armadura de magneto 28 da bucha 22. Por conseguinte, enquanto a mola de reposição se encontrar na área interior da bucha 22 não se observa um estreitamento do corte transversal de corrente de passagem do canal de corrente de passagem 18. A válvula de recirculação de gases de escape 10 representada na figura 1, é fixada por meio de uma flange de ar fresco 42 a um canal de ar fresco e por meio de uma outra flange 44 ao tubo curvado de ar fresco do motor de combustão interna. Através do accionamento do magneto de regulação, a armadura de magneto 28 e também por conseguinte a bucha 22 na fig. 1 é movimentada para a direita, abrindo através deste movimento uma fenda anular na área do canal de afluxo 26. Na fig. 1 encontra-se representado, na metade superior,' o estado fechado da válvula e na metade inferior o estado aberto da válvula. A fig. 2 representa uma outra forma de concretização de uma válvula de recirculação de gases de escape, na qual para peças iguais são utilizados símbolos iguais. A válvula 11 representada na fig. 2 corresponde na sua montagem original à válvula 10 representada na fig. 1, no entanto, apresenta uma bucha 22’ em cuja área exterior à direita na fig. 2 é montada uma armadura de magneto 28’. A armadura de magneto 28’, que assenta numa base cónica da placa de pólo 38’, é empurrada por meio de uma mola de reposição 40’ na posição representada na fig. 2 em baixo. A mola de reposição 40’ é montada sobre uma guia 4Γ, que se encontra ligada em forma de estrela à placa de polo 38’ dianteira, por meio de três saliências. ί

Neste caso, a armadura 28’ está do mesmo, modo ligada a um segmento tubular 3 Γ, por meio de três saliências 29’ montadas em forma de estrela, que retém o efeito de mola da mola 40’ (comparar figs. 2 e 4).

Ao contrário da válvula 10 representada na fig. 1, a válvula 11 representada na fig. 2 não está equipada com uma câmara de magneto 36, sendo antes a câmara 30 exteriormente comandada através da disposição de magneto. A flange de ar fresco 42 da válvula magnética 11 está ligada à câmara 30 por meio de uma vedação.

Do mesmo modo como acontece com a válvula 10 representada na fig. 1, também na válvula 11 representada na fig. 2 a bucha 22’ é deslocada para a direita aquando do accionamento do magneto de regulação, dando assim origem a uma ligação entre o canal de afluxo 26’ e o canal de corrente de passagem 18. O canal de afluxo 26’ representado na fig. 3 circunda a bucha 22’ de modo anular. Neste caso, o eixo central do canal de afluxo 26’ encontra-se montado de modo excêntrico em relação ao eixo central da bucha 22’.

Na fig. 5 está representado um exemplo de concretização, na qual o enrolamento de bobina 28 está montado no canal de corrente de passagem 18 e é circundado por uma câmara 31 favorável à corrente, que por sua vez também detém o enrolamento de bobina. A armadura de magneto 28 está ligada a uma barra de accionamento 29, que é mais uma vez conduzida à extremidade oposta da armadura de magneto 28 numa placa ' condutora 15 e ligada à bucha 22 por meio de uma peça de união 17. De preferência, podem também prever-se para uma melhor condução duas peças de união 17. Na peça de união 17 está previsto, pelo menos, um orifício 19. A mola de reposição 40 encontra-se, mesmo quando não estiver representada, de preferência, sobre a barra de accionamento ou no exterior ou, de preferência, no interior da câmara 31.

Lisboa, \ 2 MAIO 2000

Américo da Silva Carvalho

Agente Oficlsl de Propiiedade Industrial R.Castilho, 201 -39 E - 1070 LISBOA Telefs. 38513 39 - 385 «13

Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Válvula para recirculação de gases de escape com uma entrada (14), uma saída (16), pelo menos uma base de válvula (24), um corpo de válvula, que é uma bucha (22, 22’) deslocável de modo axial, que pode ser montada contra a base de válvula (24) e na qual está prevista, pelo menos, uma armadura de magneto (28) de um magneto de regulação e um dispositivo de regulação para que a base de válvula possa ser movimentada, onde a entrada (14) desemboca, pelo menos, por agrupamento no lado exterior da bucha (22,22’) na área da base de válvula (24), e onde a bucha móvel (22, 22’) se movimenta num canal de corrente de passagem (18), que serve de ligação entre uma outra entrada (20) e a saída (16) e que está montado um enrolamento de bobina (32) no canal de corrente de passagem (18).
2. 2. Válvula de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de a entrada (14) desembocar num canal de afluxo (26, 26’), que circunda a bucha (22, 22’) pelo menos parcialmente, onde o contorno do canal de afluxo (26, 26’) segue o contorno da bucha (22).
3. 3. Válvula de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo facto de o canal de afluxo (26, 26’) circundar a bucha (22, 22’) de modo anular.
4. Válvula de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizada pelo facto de \ 4.

   o canal de afluxo (26’) estar montado de- modo excêntrico em relação ao eixo central do canal de corrente de passagem (18).
5. 5. Válvula de acordo com reivindicação 2 ou 3, caracterizada pelo facto de o canal de afluxo (26) estar montado de modo concêntrico em relação ao eixo central do canal de corrente de passagem (18).
6. 6. Válvula de acordo com, pelo menos, uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de a armadura de magneto (28) se formar na bucha (22).
7. 7. Válvula de acordo com, pelo menos, uma das reivindicações anteriores caracterizada pelo facto de no canal de corrente de passagem (18) estar montada uma câmara adaptada à forma da corrente, onde se encontram a armadura de magneto (28) e o enrolamento de bobina (32).
8. 8. Válvula de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de estar previsto um sensor de posição para detectar o curso da válvula.
9. 9. Válvula de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo facto de o sensor de posição ser um emissor indutivo.
10. 10. Válvula de acordo com uma das reivindicações de 1 a 9 mencionados anteriormente, caracterizada pelo facto de no centro do canal de corrente de passagem (18) estar montada uma mola de reposição (40’) para a bucha (22’) que, de preferência, se encontra montada 11. sobre uma guia (4Γ) e que por sua vez está ligada em forma de estrela por meio de saliências (29’) a uma peça fixa à câmara. Válvula de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caraçterizada pelo facto de ser montada uma mola de reposição (40) para a bucha (22) na área da bucha. 12. 13. 14. Válvula de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de a bucha e o seu dispositivo de regulação serem montados como uma unidade funcional. Válvula de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de para a interferência de corrente serem montados aventais na bucha. Válvula de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de a distribuição ocorrer por meio de uma tensão modelada pela amplitude do impulso. Utilização de uma válvula de acordo com uma das reivindicações 1 a 14 para regulação da quantidade dos gases de escape recirculados de um motor de combustão interna, que corre de um canal de afluxo para um canal de corrente de passagem, caracterizada por através da deslocação de modo axial da bucha atravessada por ar fresco, ser aberta ou fechada pelo menos uma fenda anular para admissão dos gases de escape no canal de corrente de passagem. Lisboa, 1 2 MAIO 2000

    Américo da Silva Carvalho Agente Ofictsi de Propriedade Industrial R. Casliiho, 201 - 3.B E - 1070 LISBOA Telefs. 3851330 - 386 46 13