BRPI1102233B1

BRPI1102233B1 - unidade para um motor de combustão interna

Info

Publication number: BRPI1102233B1
Application number: BRPI1102233-7A
Authority: BR
Inventors: Francesco Ferrazzi
Original assignee: Fiat Powertrain Technologies S.P.A.
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2021-01-12
Also published as: BRPI1102233A2; ES2393720T3; EP2431588B1; EP2431588A1; CN102410049B; JP5406258B2; CN102410049A; US20120070274A1; JP2012062890A; US8677750B2

Abstract

unidade para um motor de combustão interna. uma unidade para um motor de combustão interna inclui uma unidade de turbocompressor (1) e um componente auxiliar (2) adjacente à unidade de unidade de turbocompressor (1) e provido com dispositivos para conexão dos mesmos à estrutura do motor. o componente auxiliar (2) tem uma saída ou entrada de fluido (5) disposta imediatamente adjacente a uma entrada ou saída de fluido (6) da unidade de turbocompressor (1), mas não em contato com o mesmo. a unidade inclui ainda um elemento de vedação cilíndrico (12), deformável resilientemente, tendo extremidades opostas associadas de forma vedante, respectivamente, à saída ou entrada de fluido (5) do componente auxiliar (2) e à entrada ou saída de fluido (6) da unidade de turbocompressor (1).

Description

[0001] A presente invenção diz respeito a uma unidade para um motor de combustão interna, do tipo indicada no preâmbulo da reivindicação 1. Uma unidade deste tipo é revelada no documento US20050133012A1.

[0002] O objetivo no qual a presente invenção é baseado é para prover uma unidade deste tipo, que tem uma estrutura que é simples e pequena em termos de dimensões gerais, fácil de montar e confiável no uso.

[0003] Com a meta de atingir tal objetivo, a invenção é dirigida a uma unidade que tem todas as características indicadas na reivindicação 1.

[0004] Na modalidade preferida, o componente auxiliar acima mencionado é formado por uma dispositivo de válvula de três vias, tendo uma entrada principal destinada a receber o ara para suprimento ao motor, uma entrada auxiliar destinada a receber um fluxo de gás de exaustão do motor que é recirculado para a admissão de motor, a montante do compressor da unidade de turbocompressor, e uma saída para fornecimento de ar e fluxo de mistura de gás de exaustão à entrada do compressor da unidade de turbocompressor.

[0005] Todavia, o ensinamento da invenção pode ser aplicado a qualquer outro componente auxiliar do motor que tem uma passagem de fluido a ser colocada em comunicação com uma entrada ou uma saída da unidade de turbocompressor.

[0006] Na unidade de acordo com a invenção, a unidade de turbocompressor e o componente auxiliar são destinados a ser montados no motor independentemente um do outro, através de respectivos dispositivos de fixação. A provisão do acima mencionado elemento de vedação cilíndrico resilientemente deformável, que conecta de forma vedante as passagens de fluido dentro do componente auxiliar e dentro da unidade de turbocompressor sem requerer um contato direto entre o último, permite tanto a recuperação de possíveis desalinhamentos de montagem entre a unidade de turbocompressor e o componente auxiliar e deixando a estrutura do componente auxiliar bem como a estrutura da unidade de turbocompressor livre para vibrar diferentemente durante a operação do motor, sem prejudicar a segurança de montagem e a vedação de fluido.

[0007] Além disto, a invenção provê a possibilidade de montagem da unidade de turbocompressor e do componente auxiliar de uma maneira relativamente simples e rápida. Além disto, a associação do componente auxiliar à unidade de turbocompressor permite evitar o uso de condutos de conexão e reduz o espaço ocupado pelo sistema para suprimento do motor.

[0008] Na invenção, os dispositivos para montagem do componente auxiliar no motor compreendem um suporte destinado a ser montado sobre a estrutura do motor e tendo uma parede fixada a uma superfície frontal do componente auxiliar na qual a acima mencionada saída de fluido termina. A entrada de fluido da unidade de turbocompressor é na forma de um acessório cilíndrico e o acima mencionado elemento de vedação cilíndrico tem uma primeira extremidade provida sobre dito acessório cilíndrico e uma segunda extremidade inserida com folga através de uma abertura da acima mencionada parede do suporte de fixação e terminando com um flange anular pressionado entre dita parede e a superfície frontal do componente auxiliar. Portanto, a mesma operação requerida para montar o componente auxiliar sobre o suporte de fixação também permite obter a conexão vedada do elemento de vedação cilíndrico à estrutura do componente auxiliar.

[0009] Outras características e vantagens da invenção devem ficar claras a partir da descrição que segue com referência aos desenhos anexos, puramente provida a título de exemplo não limitativo, em que:

[0010] a figura 1 é uma primeira vista em perspectiva de uma modalidade preferida da unidade de acordo com a invenção, em que a unidade de turbocompressor é ilustrada apenas parcialmente (mostrando a carcaça do compressor da unidade de turbocompressor sozinha), e em que o componente auxiliar é formada por um dispositivo de válvula de três vias para a recirculação de fluxo de gás de exaustão dentro do conduto para suprir ar ao compressor da unidade de turbocompressor,

[0011] a figura 2 é uma outra vista em perspectiva da unidade da figura 1,

[0012] a figura 3 é uma vista em perspectiva explodida da unidade das figuras 1, 2,

[0013] a figura 4 é uma outra vista em perspectiva explodida do componente auxiliar sozinho com o elemento de vedação associado ao mesmo,

[0014] a figura 5 é uma vista seccional da zona para conectar o componente auxiliar à unidade de turbocompressor;

[0015] a figura 6 é uma vista em escala ampliada de um detalhe da figura 5,

[0016] a figura 7 é uma vista em perspectiva do elemento de vedação cilíndrico usado na unidade de acordo com a invenção, e

[0017] a figura 8 é uma vista em perspectiva seccional do elemento de vedação cilíndrico usado na unidade de acordo com a invenção.

[0018] Com referência aos desenhos, o número de referência 1 designa uma unidade de turbocompressor para um motor de combustão interna (mostrado apenas parcialmente nos desenhos), de qualquer tipo conhecido, compreendendo uma turbina destinada a ser acionada pelos gases de exaustão do motor e um compressor, cujo rotor é girado pela turbina, destinado a comprimir o ar para suprimento ao motor. Os desenhos somente mostram a carcaça do compressor da unidade de turbocompressor, a parte restante de tal unidade não sendo ilustrada por simplicidade e também a fim de adotar uma escala maior. É claro que a invenção é aplicável a uma unidade de turbina o de qualquer tipo conhecido. Os detalhes de construção de tal unidade, tomados sozinhos, não são parte da presente invenção. A unidade de turbocompressor é montada no motor, também de uma maneira conhecida, por exemplo, por meio de parafusos que conectam a mesma a um flange (não mostrado) do coletor de exaustão do motor ou até mesmo, por exemplo, a um flange do cabeçote de cilindro do motor no caso do coletor de exaustão ser integrado em uma única peça no cabeçote de cilindro.

[0019] No caso da modalidade ilustrada, um componente auxiliar 2 é associado à unidade de turbocompressor 1. O componente 2 é um dispositivo de válvula de três vias para recircular um fluxo de gases de exaustão de motor para dentro de um conduto que fornecer ar para o motor, a montante do compressor da unidade de turbocompressor.

[0020] Especificamente, o componente 2 é destinado a ser usado em um motor provido com um sistema para Recirculação de Gás de Exaustão (EGR) de baixa pressão, portanto conhecido como “EGR de longa rota”, em que os gases de exaustão a serem recirculados no compressor são tomados a partir do conduto de exaustão do motor a jusante do dispositivo silenciador e/ou do dispositivo para tratamento dos gases de exaustão (um alçapão particular no caso de um motor diesel). O componente 2 tem um corpo com uma entrada principal 3 para o fluxo de ar de admissão, provindo do filtro do sistema de admissão de ar, uma entrada auxiliar 4 para o fluxo de gases de exaustão a serem recirculados para o compressor e uma saída 5 (definida por um acessório cilindro mais bem observável nas figuras 4, 5) para dirigir o ar e fluxo de mistura de gás de exaustão em direção à entrada axial 6 da unidade de turbocompressor, no caso específico definido por um acessório cilíndrico que se projeta axialmente a partir da carcaça do compressor. O último tem uma saída tangencial 1a para o ar comprimido a ser dirigido para a admissão de motor.

[0021] Como indicado, a unidade de turbocompressor 1 é montada sobre o motor através de dispositivos de fixação convencionais (não mostrados nos desenhos). De acordo com a invenção, também o componente auxiliar 2, embora associado à unidade de turbocompressor 1 e sendo disposto adjacente à mesma, é montado sobre o motor independentemente da unidade de turbocompressor 1. No caso da modalidade preferida aqui ilustrada, os dispositivos para fixar o componente auxiliar 2 à estrutura do motor compreendem um suporte de fixação 7, constituído por uma folha de metal, geralmente em forma de quadrado, com uma parede 7a que pode ser fixada por meio de parafusos 8 à estrutura do motor (por exemplo ao cabeçote de cilindro) e uma outra parede 7b que é fixada por meio de parafusos 9 (ver as figuras 1, 2) a ressaltos 10 que se projetam radialmente de uma superfície frontal 11 do componente auxiliar 2 (ver as figuras 4, 5). No exemplo ilustrado, a superfície frontal 11 é na forma de uma superfície anular envolvendo coaxialmente um acessório cilíndrico que define a saída 5 do componente auxiliar 2 (ver as figuras 4, 5). Uma fenda circunferencial 11a (figura 6) separa a superfície anular 11 a partir do acessório 5.

[0022] Como pode ser claramente observado na figura 5, os acessórios cilíndricos 5 e 6 são dispostos topo a topo adjacentes um ao outro, não em contato um com o outro, mas a uma distância axial a (figura 6). Assim, a unidade de turbocompressor 1 e o componente auxiliar 2 não estão em contato um com relação ao outro.

[0023] A conexão vedada dos dois acessórios 5, 6 é ob tida por uso de um elemento de vedação cilíndrico 12 feito de material resilientemente deformável (usualmente borracha) e observável em sua totalidade na figura 7. Como mais bem ilustrado nas figuras 5, 6, o elemento de vedação 12 tem uma extremidade 12a que é provida sobre a superfície externa do acessório cilíndrico 6 formando a entrada da unidade de turbocompressor 1 e tem uma extremidade oposta inserida com folga através de uma abertura central 13 da parede 7b do suporte 7 (ver a figura 3) e terminando com um flange anular 12b arranjado em um plano ortogonal ao eixo do elemento cilíndrico 12. O flange 12b é pressionado, devido à fixação dos parafusos 9, entre a superfície frontal 11 do componente auxiliar 2 e a parede 7b do suporte 7. Com referência à figura 6, é observável que - na borda externa do flange 12b - a parede 7b tem desvio de seu perfil que deixa um espaço radial livre r para acomodar variações possíveis da posição de montagem final do flange 12b.

[0024] No exemplo ilustrado, um anel de metal rompido 14 que aumenta a segurança de travamento da vedação do elemento 12 sobre o acessório 6 e também provido sobre a extremidade 12a do elemento de vedação cilíndrico 12 em uma fenda circunferencial obtida sobre o mesmo.

[0025] Como observável na figura 6, a superfície frontal 11 do componente auxiliar 2 coopera com uma superfície frontal do flange 12b que tem um perfil desuniforme definido por uma série de fendas circunferenciais concêntricas 12e. além disso, a superfície externa do acessório cilíndrico 6 tem uma fenda circular na qual uma nervura circunferencial 12b (figura 8), formada na superfície interna da porção 12a do elemento de vedação, é engatada. Em adição, o elemento de vedação tem uma porção intermediária 12c com um perfil arqueado, para facilitar as deformações do elemento 12, requerido para permitir deslocamentos axiais e radiais relativos entre os acessórios 5, 6 do componente auxiliar 2 e da unidade de turbocompressor 1.

[0026] Como é claro da descrição acima, a unidade de turbocompressor 1 de acordo com a invenção é caracterizada pelo fato de que compreende um componente auxiliar associado imediatamente adjacente à unidade de turbocompressor 1, sem o contato direto entre os acessórios de fluido 5, 6 do componente auxiliar 2 e da unidade de turbocompressor 1 que devem ser colocados em comunicação vedada um em relação ao outro. O elemento de vedação cilíndrico 12 permite assegurar tal comunicação vedada, permitindo simultaneamente a recuperação de possíveis desalinhamentos de montagem, entre o componente auxiliar 2 e a unidade de turbocompressor 1, que derivam do fato de que tais elementos são montados sobre o motor independentemente entre si. Ao mesmo tempo, o elemento de veda cilíndrico 12 permite deslocamentos relativos entre os dois acessórios 5, 6 particularmente permitindo à estrutura da unidade de turbocompressor 1 e do componente auxiliar 2 vibrar diferentemente durante a operação do motor. Além disso, no caso da modalidade preferida, a solução específica provida para fixar o componente auxiliar 2 ao motor, permite obter - através da mesma operação por meio da qual o componente auxiliar 2 é fixado ao suporte 7 - também a fixação do flange de extremidade 12b do elemento de vedação cilíndrico 12 contra a superfície frontal 11 do componente auxiliar 2.

[0027] Naturalmente, sem prejuízo para o princípio da invenção, os detalhes de construção e as modalidades podem variar amplamente com respeito ao que foi descrito e ilustrado a título de exemplo, sem fugir do escopo de proteção da presente invenção.

[0028] Por exemplo, o uso de um componente auxiliar diferente daquele descrito e que tem funções diferentes daquelas do componente 2 descrito aqui não é excluído. Além disto, o acessório do componente auxiliar ao qual o elemento de vedação é associado poderia formar uma entrada de fluido, em lugar de uma saída, e poderia ser conectado a uma saída da unidade de turbocompressor 1, ao invés de ser conectado a uma entrada da última.

Claims

1. Unidade para um motor de combustão interna, compreendendo uma unidade de turbocompressor (1) destinada a ser montada no motor, e um componente auxiliar (2) para o dito motor tendo um corpo adjacente à unidade de turbocompressor (1) e provido com dispositivos (7) para montagem do mesmo no motor independentemente da unidade de turbocompressor (1), em que o dito componente auxiliar (2) tem uma saída ou entrada de fluido (5) disposta imediatamente adjacente a uma entrada ou saída de fluido (6) da unidade de turbocompressor, mas não em contato com a mesma, e em que a dita unidade inclui adicionalmente um elemento de vedação cilíndrico (12), deformável resilientemente, tendo extremidades opostas (12a, 12b) associadas de forma vedante respectivamente à dita saída ou entrada de fluido (5) do componente auxiliar (2) e à dita entrada ou saída de fluido (6) da unidade de turbo compressor (1), caracterizada pelo fato de que: - os dispositivos para montagem do componente auxiliar (2) no motor compreendem um suporte (7) destinado a ser montado no motor e tendo uma parede (7b) fixada sobre uma superfície frontal (11) do dito componente auxiliar (2), dentro da qual termina a dita saída ou entrada de fluido (5), - a entrada ou saída de fluido (6) da unidade de turbocompressor (1) é na forma de um acessório cilíndrico (6), - dito elemento de vedação cilíndrico (12) tem uma primeira extremidade provida sobre dito acessório cilíndrico (6) da unidade de turbocompressor (1) e uma segunda extremidade (12b) inserida com folga através de uma abertura (13) de dita parede (7b) do suporte de fixação (7) e terminando com um flange anular (12b) pressionado entre dita parede (7b) e dita superfície frontal (11) de dito componente auxiliar.

2. Unidade de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito elemento de vedação cilíndrico (12) compreende uma porção intermediária (12c) com um perfil arqueado, para facilitar as deformações de dito elemento de vedação cilíndrico (12), requeridas para permitir deslocamentos axiais e radiais relativos de dita saída ou entrada (5) do componente auxiliar (2) e dito acessório (6) da unidade de turbocompressor (1).

3. Unidade de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o dito flange anular (12b) do elemento de vedação cilíndrico (12) tem uma face para engatar a mencionada superfície frontal (11) do componente auxiliar (2) tendo um perfil irregular.

4. Unidade de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o dito perfil irregular é definido por uma pluralidade de fendas circunferenciais concêntricas providas na face frontal de dito flange (12b).

5. Unidade de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dita primeira extremidade (12a) do elemento de vedação cilíndrico (12) e a superfície externa de dito acessório cilíndrico (6) definindo a entrada ou saída da unidade de turbocompressor (1) têm superfícies perfiladas em engate mútuo.

6. Unidade de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que as ditas superfícies perfiladas são definidas por uma nervura circunferencial de forma circular formada na superfície interna de dita porção de extremidade (12a) do elemento de vedação cilíndrico (12) e por uma correspondente fenda circunferencial obtida na superfície externa do acessório cilíndrico (6).

7. Unidade de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um anel de metal fendido (14) é resilientemente provido em uma fenda circunferencial da superfície externa de dita primeira extremidade (12a) do elemento de vedação cilíndrico (12).