BRPI0615468A2 - motor de combustão interna de quatro tempos - Google Patents

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Abstract

MOTOR DE COMBUSTãO INTERNA DE QUATRO TEMPOS. Um motor de combustão interna é carregado por um compressor em uma tal maneira que, por exemplo, somente um fração da carga para um ciclo de operação do motor de combustão interna é supercarregada e alimentada através de um canal de carregamento (14) com a ajuda de uma válvula de reduzido curso (15) que é controlada pela árvore de cames (2), depois do final do processo de admissão do motor de combustão interna, em uma tal maneira que o ciclo de indução/carregamento do processo de quatro tempos é mantido completamente ou parcialmente

Description

"MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA DE QUATRO TEMPOS"
Referência a Pedidos Correlacionados
O presente pedido reivindica a prioridade do Pedido de Patente Alemão 10 2005 041 992.5, depositado em 5 de setembro de 2005, cujo teor de exposição é também aqui feito expressamente o objeto do presente pedido.
Campo da Invenção
A invenção refere-se a um motor de combustão interna de quatro tempos que é carregado por meio de um compressor de pequena capacidade. Neste contexto, compressor de pequena capacidade significa que a capacidade de cilindro do mesmo tem uma menor dimensão que a capacidade de um cilindro do motor de combustão interna.
Estado da Arte
Enquanto que os supercarregadores são estado da arte nos motores de automóveis no campo de alto desempenho, o conceito de alto número de rotações é preferido no setor de duas rodas por razões da característica de transporte e custos de produção.
Um compressor em um motor de combustão interna de múltiplos cilindros é conhecido da JP 56 110517 A, o tamanho da capacidade do cilindro do compressor corresponde às capacidades de cilindro individuais do motor de combustão interna. A relação de velocidade de revolução entre compressor e motor de combustão interna de quatro cilindros é estabelecida devido ao Carter comum de modo que o compressor implementa metade de um ciclo de operação durante um ciclo de operação do motor de combustão interna. O ar comprimido é fornecido via um canal de carregamento do motor de combustão interna que é comum aos cilindros do motor de combustão interna e tem uma pluralidade de descargas. Devido à mudança de pressão na carga precedente, que leva ao fato de que o cilindro primeiramente carregado do motor de combustão interna obtém uma quantidade maior da carga do que
"segue-se a página la" (β ^ Ia
ο cilindro subseqüente, que leva à variações de pressão desfavoráveis no canal de carregamento. Um fornecimento de ar de carregamento que está no ciclo correto e igual em quantidade não é assegurado.
Um motor de combustão interna com um canal de admissão, o qual é controlado previamente por meio de uma válvula de membrana já é conhecido do WO 02/20958 Al, canal de admissão este no qual emboca um canal de carregamento controlado por meio de uma válvula carregada por mola. O cabeçote de cilindro do motor de combustão interna tem uma válvula de admissão.
O WO 02/084089 Al mostra um motor de combustão interna que é carregado por meio de um compressor. O compressor e o motor de combustão interna são conectados diretamente por um canal de carregamento. Durante o carregamento, a capacidade de cilindro do compressor tem, por conseguinte, uma dimensão maior que a capacidade de cilindro do motor de combustão interna. Este tipo de construção conduz a maiores massas de compressor oscilantes que em um compressor de pequena capacidade.
"segue-se a página 2" A DE 27 46 022 Al mostra um motor de combustão interna de quatro tempos com vários cilindros, com supercarregador, um compressor de pequena capacidade controlado por manivela que transporta ar através de canais de carregamento dispostos separadamente. Os canais de carregamento não são controlados separadamente.
Um motor de combustão interna com um compressor controlado por manivela é conhecido da US 5.785.015 A. Ele é usado em um motor de combustão interna de dois tempos para formar uma mistura e não tem função principal de carregamento.
A CH 539 198 A mostra um motor de combustão interna carregado com controle por cursor. O arranjo não tem função principal de carregamento.
A US 4.106.445 A mostra um motor de combustão interna com uma admissão adicional controlada por pistão. O pistão de controle não tem função principal de carregamento.
A GB 1 549 969 A revela um motor de combustão interna com um pistão muito pequeno no cabeçote de cilindro. Ele não tem uma função principal de carregamento.
Na US 6.295.965 Bl é mostrado um motor de combustão interna com um canal de admissão e um canal de descarga. Outros canais do motor de combustão interna são controlados por válvula de pistão.
A US 1.555.454 revela um motor de combustão interna com um arranjo adicional de pistão e válvula. O sistema não tem função principal de carregamento.
Objetivo da Invenção
Partindo deste estado da técnica, a invenção tem como objetivo prover um motor de combustão interna de quatro tempos, o qual é carregado por meio de um compressor de pequena capacidade e que é capaz de elevados números de rotações. Este objetivo é atingido por meio de um motor de combustão interna com as características da reivindicação 1.
Um sistema de pistão carregado por mola, o qual é controlado por meio da árvore de carnes do motor de combustão interna, forma o elemento oscilante de um compressor de pequena capacidade. A capacidade de cilindro do compressor de pequena capacidade compreende, por exemplo, um quinto do volume de curso do motor de combustão interna. O motor de combustão interna é carregado pelo compressor de modo que, por exemplo, somente uma fração da carga é supercarregada por um ciclo de operação do motor de combustão interna e é suprido através de um canal de carregamento separado com a ajuda de uma válvula de curto curso que é controlada por meio da árvore de carnes após o fechamento da admissão do motor de combustão interna. O percurso de admissão convencional de um motor de combustão interna é assim mantido. O compressor com seu canal de carregamento separadamente controlado tem uma boa característica de transporte com alta eficiência. O sistema de carregamento proposto contribui para formação melhorada da mistura como um resultado de turbulência durante o processo de carregamento. Como uma conseqüência, um efeito favorável sobre a combustão e as emissões não tratadas pode ser considerado.
O sistema de pistão tem o arranjo de uma válvula de curso como modelo. O leve pistão de metal toma o lugar da placa de válvula. O eixo de válvula de uma válvula de curso é complementado por meio de um dispositivo de segurança rotativo oval, da mola de válvula, seus acessórios, e eventualmente pelos tuchos em forma de copo.
Preferivelmente, a admissão do compressor de pequena capacidade é controlada por válvula de pistão. A admissão do motor de combustão interna é controlada por duas ou três válvulas de admissão, uma válvula de pequeno curso, respectivamente, que controlam o canal de carregamento. Como uma função da capacidade de cilindro do compressor de pequena capacidade e das massas oscilantes, um pistão controlado por manivela pode ser provido. O acionamento do compressor de pequena capacidade é efetuada, neste caso, preferivelmente em combinação com a árvore de carnes e com idêntico número de rotações.
Para não perturbar, neste tipo de forma de concretização, o processo de sucção devido a um fluxo superposto a partir do canal de carregamento, uma válvula carregada por mola é provida no cabeçote de cilindro do compressor de pequena capacidade. Esta válvula inicia o processo de carregamento no tempo correto. Em seguida, a válvula de carregamento controlada por carnes, de pequeno curso, no cabeçote de cilindro do motor de combustão interna, se abre. A ventilação de carter do motor é efetuada, neste tipo de construção, através do compressor de pequena capacidade.
Em motores com vários cilindros, o número de rotações do compressor de pequena capacidade é elevado no curso correto.
Os valores característicos competitivos em
• Potência específica,
• Torque,
• Eficiência, emissões não tratadas, e
• Custo por quilowatt,
Podem ser esperados com o motor proposto.
O compressor de pequena capacidade pode, conseqüentemente, representar uma característica única promocionalmente eficaz, para um motor de alta potência.
Breve descrição das figuras
A invenção será explicada a seguir com referência a uma forma de concretização que é representada nas figuras anexadas. Aqui são mostrados:
figura 1 uma seção longitudinal do compressor de pequena capacidade que é integrado no cabeçote de cilindro do motor de combustão interna,
figura 2 uma seção longitudinal através de uma parte de um cabeçote de cilindro de um motor de combustão interna com um canal de admissão separado e uma válvula de admissão de pequeno curso,
figura 3 um arranjo comum das figuras 1 e 2, uma em relação à outra, a título de exemplo, sem canal de carregamento completo.
Descrição detalhada de formas de concretização preferidas A invenção é agora explicada a título de exemplo com referência aos desenhos anexos. Todavia, as formas de concretização envolvem somente exemplos que não pretendem a restringir o conceito inventivo a um arranjo específico.
Antes de a invenção ser descrita em detalhe, referência é feita ao fato de que ela não é restrita aos respectivos componentes do motor de combustão interna e às respectivas etapas de métodos, uma vez que estes componentes e métodos podem variar. Os termos usados aqui são somente destinados a descrever formas de concretização particulares e não são usados em uma maneira restritiva. Se, em adição, na descrição ou nas reivindicações, artigos singulares ou indefinidos são usados, estes também se referem à pluralidade destes elementos, desde que todo o contexto não torne alguma outra coisa mais inequivocamente clara.
A figura 1 mostra carcaça de compressor Iea árvore de carnes 2 do motor de combustão interna para o controle do pistão de compressor 3. Ele apresenta, de maneira conhecida, um anel de compressão (não ilustrado) e um anel de controle de óleo (não ilustrado). O pistão 3 é atuado com ajuda do came 4, do tucho em forma de copo 5, do eixo de pistão 6, de seu dispositivo de segurança rotativo oval 7 e da mola 8. O pistão de compressão 3 e o dispositivo de segurança rotativo 7 são conectados por meio de uma conexão por parafuso 9. Para a proteção do sistema de pistão em números de rotações excessivos é previsto um batente 10 no cabeçote de cilindro 11 do compressor.
A admissão do compressor é efetuada através de perfurações de admissão 12 no cilindro de compressor 13. A descarga é efetuada através do canal de carregamento 14.
O motor de combustão interna de quatro tempos tem pelo menos um cilindro com um cabeçote de cilindro 16 bem como pelo menos uma árvore de carnes 2 e é acionado de maneira conhecida com uma lubrificação de circulação sob pressão e eventualmente um supercarregador. Um compressor de pequena capacidade representado na figura 1 transporta ar para dentro do motor de combustão interna e coopera com uma válvula de carregamento controlada por carnes 15, no curso correto. Pelo menos um canal de carregamento 14 que é separado de outros canais de admissão é controlado por meio da válvula de carga de curso reduzido 15 que é disposta no cabeçote de cilindro 16 do motor de combustão interna após o fechamento da admissão, de modo que o curso de sucção/carregamento do processo de quatro tempos pode ser mantido inteiramente ou parcialmente.
O exemplo de concretização representado opera como segue:
O motor de combustão interna de acordo com a figura 2 e o compressor succionam o ar de carregamento através de seus canais de admissão, controlados pelas válvulas de estrangulamento (não ilustradas). As válvulas de estrangulamento podem ser eletronicamente ligadas. Neste caso, a transição da região de sucção para a região de carregamento é desta maneira efetuada pela válvula de estrangulamento controlada eletronicamente do compressor (não ilustrada).
Preferivelmente, a admissão do compressor de pequena capacidade é controlada pela válvula de pistão. A admissão do motor de combustão interna é controlada por meio de duas ou três válvulas de admissão, uma válvula de reduzido curso, respectivamente, que controlam o canal de carregamento 14.
No canal de admissão do motor de combustão interna é prevista, por exemplo, uma injeção de baixa pressão.
O compressor succiona em uma pequena quantidade de ar de carregamento em relação ao motor de combustão interna através das perfurações de admissão 12, comprime-a no cilindro de compressor 13 e a conduz através do canal de carregamento 14 e de uma válvula de admissão separada 15, de pequeno curso, para o motor de combustão interna. O ciclo de operação iniciado continua da maneira conhecida.
A forma de concretização acima descrita se refere a um motor com pequenas massas oscilantes. Seu compressor de pequena capacidade, controlado por carne, pode cooperar diretamente, isto é, sem uma válvula adicional no cabeçote de cilindro 11 do compressor de pequena capacidade, com curso correto, com motor de combustão, e é particularmente apropriado para motores pequenos.
No caso de maiores capacidades de cilindro, como uma função da capacidade de cilindro do compressor de pequena capacidade e das massas oscilantes, é previsto um compressor controlado por manivela. Um motor de combustão interna, por exemplo de um cilindro, tem então uma válvula preferivelmente carregada por mola no cabeçote de cilindro 11 do compressor para o controle prévio do ar de carregamento. Um controle de came desta válvula não é requerido. Todavia, ouras possibilidades para atuação desta válvula são também conhecidas para a pessoa especializada na arte. O acionamento do compressor de pequena capacidade é desta maneira efetuado preferivelmente em combinação com a árvore de carnes e preferivelmente com idêntico número de rotações, em que também outros números de rotações são possíveis e/ou podem ser necessários.
Para, nesta forma de concretização, não perturbar o processo de sucção por meio de um fluxo superposto a partir do canal de carregamento, uma válvula carregada por mola é provida no cabeçote de cilindro do compressor de pequena capacidade. Esta vá inicia o processo de carregamento no curso correto. Em seguida, a válvula de carregamento de reduzido curso, controlada por came, 15, no cabeçote de cilindro 16 do motor de combustão interna, se abre. A ventilação do carter do motor é efetuada, neste tipo de construção, através do compressor de pequena capacidade.
Um motor de combustão interna de vários cilindros pode ser carregado por um compressor de um cilindro ou de vários cilindros. Neste caso, um número de rotações/adaptação do número de rotações que aumenta no curso correto é requerido. O controle prévio do ar de carregamento é então efetuado através de válvulas no cabeçote de cilindro 11 do compressor. Essas válvulas são atuadas por meio da árvore de carnes do motor de combustão interna ou carnes que são providos nas partes de motor rotativas do compressor e eles podem ser também carregados por mola. Ouras possibilidades são também conhecidas para a pessoa especializada na arte de como ela pode atuar estas válvulas, quando requerido, de acordo com a invenção.
No caso das construções descritas, o presente sistema de carregamento contribui para melhor formação da mistura por meio da formação de turbulência durante o processo de carregamento. Como uma conseqüência, um efeito favorável sobre a combustão e emissões não tratadas pode ser considerado.
O carter do motor de combustão interna pode ser ventilado tanto através do canal de admissão do motor de combustão interna como também através do canal de admissão do compressor.
Por simplificação, o compressor controlado por manivela e o motor de combustão interna podem ter um acionamento por correia ou corrente em comum. Eles podem também ter um eixo de manivela em comum. Em lugar de um compressor alternativo, também outras construções de compressor/supercarregador podem ser providas. Os tios respectivos de formas de concretização, como uma função da quantidade de ar de carregamento, podem ser representadas com ou sem resfriador de ar de carregamento. Um motor diesel pode desta maneira ter um volume de compressor substancialmente maior que um motor Otto comparável, dependendo do tipo de construção. Neste contexto, referência ode também ser feita ao fato de que o compressor pode ter uma geometria variável.
Para o balanceamento de massa, o compressor de pequena capacidade pode ser acionado através de um eixo acionado por roda dentada, o qual é disposto em paralelo ao eixo de manivela.
No início da descrição, o processo foi designado como processo de quatro tempos. Em uma consideração mais exata resulta uma imagem diferenciada em virtude das presentes concretizações.
O motor tem um curso de sucção, carregamento, compressão, operação e exaustão. Estritamente falando, o curso de carregamento é, conseqüentemente, um curso de recarregamento. Em contraste a isto, o curso de sucção é substituído pelo curso de carregamento no caso de carregamento convencional.
O processo de carregamento convencional pode ser aplicado, se necessário, em adição ao processo acima descrito.
E óbvio que esta descrição pode ser sujeita às mais variadas modificações, emendas e adaptações que atuam como equivalentes às reivindicações dependentes.
Lista de números de referência
1 Carcaça de compressor
r
2 Arvore de carnes
3 Pistão de compressor
4 Carnes Tuchos em forma de copo
6 Eixo de pistão
7 Dispositivo de segurança oval
8 Mola
9 Aparafiisamento
Batente
11 Cabeçote de cilindro
12 Perfuração de admissão
13 Cilindro de compressor
14 Canal de carregamento (sem controle prévio)
Válvula de reduzido curso
16 cabeçote de cilindro do motor de combustão interna

Claims (17)

1. Motor de combustão interna de quatro tempos com pelo menos um cilindro com um cabeçote de cilindro (16) bem como pelo menos uma árvore de carnes (2), uma lubrificação de circulação sob pressão e eventualmente um supercarregador, em que um compressor de pequena capacidade com pelo menos um cilindro com cabeçote de cilindro associado (11) transportando ar e cooperando com pelo menos uma válvula de carregamento controlada por carnes, caracterizado pelo fato de que pelo menos um canal de carregamento (14) que é separado dos outros canais de admissão do motor de combustão interna é controlado no tempo correto por pelo menos uma válvula de carregamento de tempo curto (15) que é disposta no cabeçote de cilindro (16) do motor de combustão interna após fechamento da admissão de modo que o curso de sucção/carregamento do processo de quatro tempos é mantido inteiramente ou parcialmente, tanto o compressor de pequena capacidade sendo controlado por carne e operando na velocidade da árvore de carne para carregar no tempo correto de pelo menos um cilindro do motor de combustão interna como o compressor de pequena capacidade sendo controlado pela manivela e operando na velocidade da árvore de came ou na velocidade aumentada em relação à velocidade da árvore de came (2) no tempo correto para carregar no tempo correto de pelo menos um cilindro do motor de combustão interna.
2. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o compressor de pequena capacidade controlado por came com pelo menos um cilindro com cabeçote de cilindro associado (11) transporta ar, o compressor de pequena capacidade suprindo o ar para o motor de combustão interna com ajuda da válvula de carregamento (15) que é controlada pela árvore de carnes (2).
3. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o canal de carregamento (14) é disposto entre o compressor de pequena capacidade controlado por carnes e o motor de combustão interna sem uma válvula carregada por mola no cabeçote de cilindro (11) do compressor de pequena capacidade.
4. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com a reivindicação Ij caracterizado pelo fato de que o compressor de pequena capacidade tem uma válvula preferivelmente carregada por mola para o controle piloto da carga e supre o ar para o motor de combustão interna com ajuda da válvula de carregamento (15) que é controlada pela árvore de carnes, o canal de carregamento (14) sendo disposto entre o compressor de pequena capacidade e o motor de combustão interna.
5. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele tem uma pluralidade de cilindros, o compressor de pequena capacidade controlado por manivela tendo pelo menos um cilindro com cabeçote de cilindro associado (11) transportando ar, válvulas que são controladas no tempo correto para o controle piloto da carga sendo provida no compressor de pequena capacidade para fornecer ar para dentro do motor de combustão interna, os canais de carregamento (14) sendo controlados pelas válvulas de carregamento (15).
6. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as válvulas de carregamento (15) são dispostas no cabeçote de cilindro (16) do motor de combustão interna e são controladas pela árvore de carnes (2).
7. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que um fluxo de carregamento que é produzido por meio do compressor de pequena capacidade e guiado através do canal de carregamento (14) separado, controlado por válvula, inicia uma formação de turbulência que é causada por uma quantidade de ar de carregamento no sentido de uma formação melhorada da mistura e um efeito favorável sobre a combustão e as emissões não tratadas.
8. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que um dispositivo de segurança rotativo oval (7) é provido em um eixo de pistão (6) do compressor de pequena capacidade.
9. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o cabeçote de cilindro (11) do compressor de pequena capacidade tem um batente (10).
10. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma ventilação de carter é efetuada através do compressor de pequena capacidade.
11. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o compressor de pequena capacidade e a árvore de carnes (2) do motor de combustão interna têm um acionamento por correia ou corrente em comum.
12. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que válvulas de estrangulamento conectadas eletronicamente são providas no motor de combustão interna e no compressor de pequena capacidade.
13. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o compressor de pequena capacidade é um compressor alternativo ou um compressor de uma outra construção de compressor/supercarregador e que o compressor de pequena capacidade tem preferivelmente uma geometria variável.
14. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que são providas duas ou três válvulas de admissão para controlar a admissão do motor de combustão interna, uma válvula de pequeno curso, respectivamente, sendo provida para controlar o canal de carregamento (14).
15. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que tem um resfriador de ar de carregamento.
16. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que um motor diesel pode ter um volume de compressor substancialmente maior que um motor Otto comparável, dependendo do tipo de construção.
17. Motor de combustão interna de quatro tempos de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que tem um eixo de balanceamento de massa que é disposto em paralelo ao eixo de manivela para acionar o compressor de pequena capacidade.
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