PT2017456E

PT2017456E - Sistema de recirculação de gases de escape

Info

Publication number: PT2017456E
Application number: PT08016269T
Authority: PT
Inventors: Bernhard Klipfel; Alan-Keith Pelczyk
Original assignee: Cooper standard automotive deutschland gmbh
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2010-12-02
Also published as: EP1275838A1; ATE484670T1; EP2017456B1; EP2017456A1; DE50115663D1; ES2351537T3

Description

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DESCRIÇÃO "SISTEMA. DE RECIRCULAÇÃO DE GASES DE ESCAPE"

Domínio técnico A invenção refere-se a um sistema de recirculação de gases de escape segundo o termo genérico da reivindicação 1.

Para melhorar os valores de emissão e para reduzir o consumo de combustível, há muito que na área dos motores de combustão se faz recircular o gás de escape emitido pelo motor para o sistema de entrada de ar do motor de combustão. Uma vez que a temperatura dos gases de escape se altera em função do estado de funcionamento do motor, é necessário regular a temperatura do gás de escape, de modo que arrefeça sobretudo no estado quente do motor.

Estado da técnica E conhecido, do documento DE 199 06 401 da requerente, um sistema de recirculação de gases de escape segundo o termo genérico da reivindicação 1, que apresenta um radiador percorrido pelo gás de escape, uma derivação que circular à volta do radiador e uma válvula que fecha, opcionalmente, a entrada do radiador ou a derivação. Deste modo e em função do estado de funcionamento do motor, pode controlar-se se o gás de escape percorre o radiador, sendo assim arrefecido, ou se o radiador é por exemplo contornado na fase de funcionamento a frio do motor, de modo que o gás de escape possa manter a sua temperatura de saída. O documento DE 197 33 964 AI publica uma disposição de válvulas para controlar uma corrente de gases de escape 2 recirculada, na qual os dois discos de válvula para abrir e fechar a entrada do radiador e para abrir e fechar a derivação possuem um mecanismo de accionamento comum. 0 accionamento para abrir o respectivo disco de válvula é efectuado pelo apoio sobre a outra respectiva válvula fechada. 0 documento WO 96130635 publicou um sistema de recirculação de gases de escape, no qual estão previstas válvulas que abrem independentes umas das outras no inicio de uma tubagem de entrada do radiador e no inicio de uma derivação que circula à volta do radiador. O documento DE 296 11 034 Ul publica uma disposição para dissipar as perdas de calor de um motor de combustão, no qual duas tubagens são abertas ou fechadas por um elemento de válvula comum e rotativamente accionado. Porém, uma tubagem não pode ser aberta independentemente da outra.

Por fim, o documento DE 198 41 927 Al descreve um equipamento para recircular uma corrente de gases de escape, no qual se controla a passagem do radiador para arrefecer o gás de escape recirculado e uma derivação por respectivas válvulas de charneira, que estão colocadas numa barra de accionamento comum. Por esse motivo, também não é possível neste caso abrir uma das tubagens independentemente da outra e regulá-la relativamente ao seu estado de abertura. O documento EP 0 489 263 A2 refere-se a um sistema de recirculação de gases de escape com um radiador e uma derivação, cujas tubagens podem ser fechadas respectivamente por uma válvula, que - em forma da tubagem de aspiração -está ligada a uma fonte de subpressão. 3

Apresentação da invenção A invenção pretende disponibilizar um sistema de recirculação de gases de escape, no qual se pode controlar -eficazmente e com uma estrutura simples de toda a disposição de válvulas - a temperatura dos gases de escape, através de uma passagem opcional pelo radiador ou derivação. A solução para este objectivo é concretizada pelo sistema de recirculação de gases de escape segundo a reivindicação de patente 1.

Por conseguinte, está prevista uma válvula de radiador para abrir e fechar a entrada do radiador, e uma válvula de derivação para abrir e fechar a derivação. Em conformidade com a invenção, ambas as válvulas apresentam um accionamento comum em forma de um accionamento rotativo em duas direcções. Verificou-se que um accionamento rotativo deste tipo permite abrir e fechar ambas as válvulas de forma particularmente segura e permanente. De acordo com a invenção, é vantajoso o facto da estrutura da disposição de válvulas poder ser mantida muito simples pela utilização de um accionamento rotativo comum.

De acordo com a invenção, está previsto um elemento de válvula comum para a válvula de radiador e de derivação, que abre opcionalmente a entrada do radiador ou a derivação, e fecha a correspondente outra entrada ou também ambas as tubagens. Um elemento de válvula comum destes pode ser muito eficazmente deslocado através de um accionamento rotativo.

Além disso, as válvulas estão previstas de modo que cada uma das duas válvulas pode ser aberta independentemente do estado fechado da outra válvula. Por outras palavras, a disposição é tal que se podem fechar adequadamente as duas tubagens, e que se pode abrir uma das duas tubagens, enquanto 4 a outra se mantém fechada. Isto permite sobretudo regular o fluxo de quantidade que passa pelo radiador ou pela derivação, enquanto o outro elemento correspondente se mantém completamente fechado. A válvula de radiador e de derivação são formadas por um elemento de válvula comum, que - como ainda se vai descrever em detalhe mais adiante - pode ser constituído de modo que uma das duas válvulas está fechada, enquanto se abre a outra e cujo estado de abertura pode ser regulado.

Relativamente ao accionamento do sistema de recirculação de gases de escape em conformidade com a invenção refere-se que está previsto como accionamento rotativo um motor eléctrico com uma engrenagem adequada, um accionamento com um solenoide rotativo, um motor de torque, um motor passo a passo ou um motor de corrente contínua.

Encontramos outros desenvolvimentos privilegiados nas subreivindicações.

As duas válvulas estão, de preferência, previamente tensionadas na sua respectiva posição fechada, de modo que sem accionar o accionamento não ocorre nenhuma recirculação de gases de escape, o que pode ser desejável em determinadas situações.

Para accionar as duas válvulas através de um accionamento comum e rotativo em duas direcções, é vantajoso quando o accionamento rotativo apresenta um elemento rotativo ou actua sobre ele, que possui uma rosca, e quando existe também um elemento de accionamento com uma rosca.

Privilegia-se aqui a provisão de dois elementos rotativos com uma rosca direita e uma rosca esquerda, em que o elemento de accionamento de uma das válvulas possui uma rosca de uma direcção e o elemento de accionamento da outra válvula possui uma rosca da outra direcção. Deste modo, 5 accionam-se ambos os elementos de accionamento na rotação do accionamento rotativo, em que apenas um dos dois elementos de accionamento é deslocado numa direcção para abrir a válvula. 0 outro elemento de accionamento vai, de certo modo, para o vazio.

Em alternativa, é privilegiada uma versão com accionamento rotativo comum, no qual existem vários elementos rotativos que têm respectivamente um carne. A constituição adequada das direcções rotativas dos elementos rotativos, bem como, dos carnes aí colocados, possibilita a abertura opcional de uma ou de outra válvula por meio do accionamento comum.

Uma válvula rotativa ou um disco rotativo com recessos adequados demonstraram ser particularmente favoráveis para o elemento de válvula comum. Uma válvula rotativa pode, por exemplo, estar prevista de modo a estender-se ao longo da sua periferia sobre todas as aberturas adjacentes da passagem de radiador e da derivação. Deste modo, se rodar a válvula rotativa pode desbloquear uma das duas aberturas, de forma parcial ou livremente configurável, enquanto a outra abertura permanece fechada. Em alternativa, pode prever-se um disco com pelo menos um recesso, que roda à volta do eixo do disco. Se deslocar o recesso na sequência da rotação do disco, de modo que o recesso seja, total ou parcialmente alinhado com uma das aberturas, a abertura do radiador ou da derivação pode ser desbloqueada, enquanto a outra abertura permanece completamente fechada.

Breve descrição dos desenhos

Passamos a explicar em pormenor a invenção por meio de versões apresentadas nos desenhos, a titulo exemplificativo. Nomeadamente: 6 a Fig. 1 é uma vista de corte do sistema de recirculação de gases de escape numa primeira versão não reivindicada; a Fig. 2 é uma vista de corte do sistema de recirculação de gases de escape numa segunda versão não reivindicada; a Fig. 3 é uma vista de corte do sistema de recirculação de gases de escape numa terceira versão não reivindicada; a Fig. 4 é uma vista de cima com corte parcial do sistema de recirculação de gases de escape numa quarta versão não reivindicada; a Fig. 5 é uma vista lateral do sistema de recirculação de gases de escape numa quinta versão não reivindicada; a Fig. 6 é uma vista de corte de uma secção do sistema de recirculação de gases de escape apresentado na Fig. 5; e a Fig. 7 é uma vista de corte do sistema de recirculação de gases de escape numa sexta versão em conformidade com a invenção.

Descrição pormenorizada de versões privilegiadas da invenção

Como se pode reconhecer na Fig. 1, o sistema de recirculação de gases de escape apresenta uma secção, na qual estão previstos um radiador 10 e uma derivação 12 que circunda o radiador. Como é indicado pela seta A, o gás de 7 escape que recircula para o sistema de entrada de ar de um motor de combustão percorre, em função da posição da válvula 16 que abre e fecha a entrada de radiador e da válvula 18 que abre e fecha a derivação, ou o radiador 10 ou a derivação 12. Na versão representada na Fiq. 1 é ainda possível que ambos os fluxos sejam parcialmente abertos, de modo a poder regular a respectiva quantidade de gás de escape que percorre o radiador 10 e a derivação 12. Deste modo, pode regular-se a temperatura do gás de escape em função do estado de funcionamento do motor.

As duas válvulas 16, 18 apresentam correspondentemente um disco de válvula 20, 22, que actua com uma respectiva sede da válvula para fechar a respectiva entrada. No caso apresentado, as duas barras de válvulas 24, 26 são ainda constituídas de modo que a barra de válvula 24 da válvula do radiador 16 seja guiada na barra de válvula 26 da válvula de derivação 18. Relativamente ao movimento de abertura, note-se que a válvula de radiador 16 é aberta por um movimento ascendente, enquanto a válvula de derivação 18 é aberta por um movimento descendente.

O respectivo movimento é realizado por um accionamento comum contra uma correspondente mola de pressão 28,30, que tensiona previamente as duas válvulas na sua posição pré-posição fechada. Para accionar através de uma fonte de vácuo, as correspondentes barras de válvula 24, 26 são ligadas, nas suas extremidades superiores, a uma correspondente membrana 32, 34, que define respectivamente uma câmara de subpressão 36,38. Ligações adequadas 40 permitem ligar, respectivamente, a câmara de subpressão 36, 38 a uma fonte de vácuo. Como se pode ver visivelmente, a válvula 16 é aberta através do levantamento do disco da válvula 20 quando se exerce uma subpressão sobre a respectiva câmara de subpressão 38. O disco de válvula 22 da válvula de derivação 18 desloca-se igualmente para baixo, e a válvula abre-se quando se exerce uma subpressão sobre a câmara de subpressão 36. Através de controlos adequados da respectiva pressão exercida na câmara de subpressão 36, 38 pode acontecer que ambas as válvulas 16, 18 sejam abertas independentemente uma da outra.

Na versão representada na Fig. 2, as válvulas 16, 18 são constituídas como válvulas que incluem as barras de válvulas 24, 26, idêntico à versão da Fig. 1. No entanto, não estão providas - na sua respectiva área superior - com uma membrana, mas unicamente com um correspondente elemento tipo disco 42, através do qual a força produzida na respectiva mola de pressão 28, 30 para abrir a válvula, é transmitida para a barra de válvulas 24, 26. O accionamento de ambas as válvulas realiza-se neste caso através de um accionamento rotativo, que está previsto como motor de corrente continua 44 na situação apresentada. A rotação do motor de corrente contínua 4 4 é transmitida para uma roda dentada 4 6, que possui no seu cubo uma rosca, de modo a transmitir uma rotação da roda dentada 46 para um elemento de accionamento guiado de forma translatória. Dependendo do sentido de rotação da roda dentada 46, o elemento de accionamento desloca-se para uma ou outra direcção e pressiona a barra de válvulas 24 para baixo quando se desloca para cima, para abrir assim a válvula de radiador 16. De igual modo, ao accionar para baixo, pressiona a barra de válvulas 26 para baixo, rodando a roda dentada 46 no outro sentido, para abrir a válvula de derivação 18. A correspondente outra válvula permanece não accionada. Esta constituição permite obter, por meio de um accionamento rotativo 44 comum, uma estrutura particularmente compacta da disposição de válvulas do sistema de recirculação de gases de escape. 9

Na versão representada na Fig. 3, está igualmente concretizado este principio de um accionamento opcional de uma ou de outra válvula por um accionamento rotativo comum, que se realiza em diferentes sentidos. 0 accionamento rotativo é composto, tal como na versão da Fig. 2, por um motor de corrente continua 44, cuja rotação é transmitida para uma roda dentada 46. Esta apresenta, por sua vez, no seu cubo uma rosca, de modo que o movimento rotativo seja transmitido para um elemento de accionamento 48 guiado por forma translatória. Quando a roda dentada roda de modo a empurrar o elemento de accionamento para a direita, solta-se da barra de válvula 26 à esquerda da válvula de derivação 18 e abre a válvula de radiador à direita 16, para que o gás de escape - como se pode ver indicado pela seta A - entre no radiador 10.

Igualmente, a válvula de derivação 18 pode ser aberta, exercendo sobre a roda dentada 46 uma rotação noutro sentido, e empurrando o elemento de accionamento 48 correspondentemente para a esquerda. Uma mola de pressão 28 proporciona o fecho da válvula de radiador 16 e a permanência na posição fechada. Quando se pretende abrir a válvula de derivação 18, o elemento de accionamento 48 é deslocado para a esquerda através de uma direcção de rotação adequada do motor 44, e a sua extremidade solta-se da extremidade esquerda, conforme a Figura, da barra de válvula 24 da válvula de radiador 16. No lado da válvula de derivação 18 está igualmente prevista uma mola de pressão 30, para tensionar previamente a válvula na sua posição fechada.

Também na versão da Fig. 4, a abertura e fecho opcional da válvula de radiador 16 e da válvula de derivação 18 são efectuados por um accionamento rotativo comum em forma de um motor de corrente continua 44. A rotação do motor de corrente 10 contínua 4 4 é convertida, por rodas dentadas, num movimento de deslocação de elementos de accionamento 48 e 50. Neste caso, uma das rodas dentadas 46 apresenta uma rosca direita 52, e a outra roda dentada 54 apresenta uma rosca esquerda 56. Quando o motor rotativo 44 roda, a respectiva rosca de uma das rodas dentadas causa um movimento do correspondente elemento de accionamento 48, 50 numa direcção, para abrir a válvula de radiador 16 ou a válvula de derivação 18 contra a força da mola de pressão 28, 30. O outro elemento de accionamento 50 desloca-se respectivamente para longe da correspondente válvula, para ir para o vazio e manter a válvula, que não se quer abrir, fechada.

Se quiser abrir a outra válvula, o motor é colocado em rotação na outra direcção, de modo que o elemento de accionamento da válvula aberta se afaste dela, a válvula retorne à posição fechada pela força da mola, e o elemento de accionamento passe a não estar em contacto com a extremidade da barra de válvula. Ao prosseguir com o movimento, o elemento de accionamento por último considerado afasta-se da válvula, enquanto o outro elemento de accionamento pressiona a outra válvula contra a força da mola de pressão.

Na versão da Fig. 5 são também utilizados diferentes sentidos de rotação de elementos rotativos para abrir e fechar opcionalmente as duas válvulas. Neste caso, o movimento rotativo de um motor 4 4 é, por fim, transmitido para duas rodas dentadas 46 e 54 engrenadas entre si e que, por isso, rodam em sentidos diferentes. As rodas dentadas apresentam respectivamente um carne 58, 60, que actua em conjunto com uma correspondente alavanca 62 e 64. A respectiva alavanca está, como se pode ver adicionalmente na Fig. 6, que representa um corte da secção esquerda da disposição, unida a uma tampa 66, que forma a válvula de 11 radiador e de derivação. Quando agora (comp. Fig. 5) o motor 44 é colocado em rotação, de modo a rodar a roda dentada 46 no sentido contrário dos ponteiros do relógio, a alavanca 62 atribuída é desviada para a esquerda, e este movimento de desvio é transmitido - por uma barra que se estende perpendicularmente em relação ao plano de projecção - para a tampa que está colocada nesta barra, de modo a abrir uma das duas válvulas.

Nesta altura, a outra roda dentada 54 roda, porque as duas rodas dentadas 46, 54 se engrenam entre si, no sentido dos ponteiros do relógio, de modo a rodar igualmente o respectivo carne 60 no sentido dos ponteiros do relógio e uma área do carne intervém com a alavanca 64, que não apresenta nenhum contorno de accionamento, ou seja, nenhuma extensão radial em alteração. Por isso, a alavanca 64 e a outra válvula respectiva permanecem não accionadas. O accionamento da válvula por último considerada é igualmente realizado pelo facto do accionamento rotativo ser rodado no outro sentido, de modo que a roda dentada 4 6 rode no sentido dos ponteiros do relógio e, devido à correspondente constituição do carne 58, não ocorra nenhum accionamento da alavanca 62, sendo porém a roda dentada 54 engrenada na roda dentada 4 6 rodada no sentido contrário dos ponteiros do relógio, para que assim o contorno de accionamento do carne 60 desvie a alavanca 64 e abra a tampa da outra válvula. A Fig. 7 mostra, por fim, uma versão do sistema de recirculação de gases de escape em conformidade com a invenção, na qual a válvula de radiador e de derivação apresentam um elemento de válvula comum, que por um lado e como se pode ver na Fig. 7, pode fechar as duas entradas para não ocorrer nenhuma recirculação de gases de escape. Se rodar o elemento de válvula 68 no sentido contrário dos ponteiros 12 do relógio, ou seja, de certo modo para cima, a entrada do radiador 10 é desbloqueada, enquanto se rodar para baixo vai abrir a derivação 12. O accionamento do elemento de válvula 48 é realizado, em conformidade com a invenção, por um accionamento rotativo, que actua sobre uma barra de accionamento que se estende perpendicularmente em relação a um plano de projecção. Este accionamento rotativo pode estar previsto como um motor passo a passo ou um chamado motor de torque, devido ao movimento angular comparativamente insignificante. Em alternativa, pode considerar-se utilizar um motor de corrente continua e transformar o seu movimento rotativo, através de uma engrenagem adequada, num movimento rotativo mais fraco, para realizar o necessário desvio menor do elemento de válvula 68. Note-se ainda que a ligação do elemento de válvula 68 à barra de accionamento 70 é estabelecida por um elemento de mola 72, que pressiona o elemento de válvula 68 contra as duas sedes de válvula. Além disso, o elemento de válvula tem uma parede relativamente fina no caso apresentado, mas que pode ser mais grossa, como por exemplo quando produzida a partir de sólidos.

Em alternativa à versão representada na Fig. 7, note-se que a face do radiador, onde se encontra a abertura do radiador como também, adjacente, a abertura da derivação, pode ser essencialmente plana. A cobrir a abertura pode estar previsto um disco com pelo menos um recesso adequado, que pode ser rodado à volta de um eixo no plano de projecção (conforme a Fig. 7) . Ao rodar o disco, o recesso é alinhado, de modo a poder ser configurado, com uma das aberturas, para abrir o radiador ou a derivação e poder ajustar o estado de abertura, enquanto a outra abertura permanece completamente fechada. 13

DOCUMENTOS APRESENTADOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista dos documentos apresentados pelo requerente foi exclusivamente recolhida para informação do leitor e não faz parte do documento europeu da patente. Foi elaborada com o máximo cuidado; o IEP não assume, porém, qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente apresentados na descrição DE 19906401

DE 29611034 UI DE 19733964 Al DE 19841927 Al

WO 9630635 A EP 04889263 A2

Lisboa, 24/11/2010

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de recirculação de gases de escape com um radiador (10), uma derivação (12) e uma válvula de radiador (16) para abrir e fechar a entrada de radiador, e uma válvula de derivação (18) para abrir e fechar a derivação (12), em que a válvula de radiador (16) e a válvula de derivação (18) apresentam um accionamento comum, e cada uma das duas válvulas (16, 18) pode ser aberta independentemente do estado fechado da outra válvula (16, 18), caracterizado pelo facto do accionamento ser concebido como um accionamento rotativo (44) em duas direcções, nomeadamente como um motor eléctrico com uma engrenagem adequada, um accionamento com um solenoide rotativo, um motor de torque, um motor passo a passo ou um motor de corrente contínua e pelo facto da válvula de radiador (16) e da válvula de derivação (18) apresentarem um elemento de válvula comum (68), que fecha opcionalmente a entrada do radiador ou a derivação (12) ou ambas as tubagens.

2. Sistema de recirculação de gases de escape segundo a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de ambas as válvulas (16, 18) estarem previamente tensionadas na posição fechada.

3. Sistema de recirculação de gases de escape segundo a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto do accionamento rotativo (44) possuir pelo menos um elemento rotativo (56, 54), que é dotado de uma rosca. 2

4. Sistema de recirculação de gases de escape segundo a reivindicação 3, caracterizado pelo facto de estarem previstos dois elementos rotativos (46, 54) com uma rosca direita (52) ou uma rosca esquerda (56).

5. Sistema de recirculação de gases de escape segundo a reivindicação 3, caracterizado pelo facto de estarem previstos dois elementos rotativos (46, 54) com um correspondente carne (58, 60).

6. Sistema de recirculação de gases de escape segundo uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto do elemento de válvula comum (68) ser uma válvula rotativa ou um disco com pelo menos um recesso. Lisboa, 24/11/2010