PT104863B - VARIABLE GEOMETRY AIR ADMISSION SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents

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Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO CONSISTE NUM SISTEMA DE ADMISSÃO DE AR PARA MOTORES DE QUATRO OU MAIS CILINDROS. TEM BAIXO CUSTO DE PRODUÇÃO E É DE FÁCIL IMPLEMENTAÇÃO. PERMITE SEPARAR OU MANTER EM COMUNICAÇÃO O PROCESSO DE ADMISSÃO DOS CILINDROS FUNCIONANDO COMO UM MOTOR CONVENCIONAL OU COMO DOIS OU MAIS MOTORES BICILÍNDRICOS INDEPENDENTES. ISTO PERMITE OTIMIZAR O DESEMPENHO DE MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA. DOIS SENSORES NO MOTOR ENVIAM SINAIS DE VELOCIDADE DO MOTOR E DE CARGA IMPOSTA AO MOTOR PARA UM SISTEMA ELETRÓNICO DE CONTROLO. COM A INFORMAÇÃO ADQUIRIDA, O SISTEMA ELETRÓNICO DE CONTROLO GERE A CONFIGURAÇÃO DO SISTEMA DE ADMISSÃO, ATRAVÉS DO POSICIONAMENTO DE VÁLVULAS, NUM DE TRÊS MODOS POSSÍVEIS DE FORMA A PROPORCIONAR O MÁXIMO CAUDAL DE AR DE ADMISSÃO QUE ENTRA NOS CILINDROS. DESTA FORMA A PRESENTE INVENÇÃO É ÚTIL PARA AUMENTAR O BINÁRIO E O RENDIMENTO DO MOTOR, PODENDO SER APLICADO EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA DE UTILIZAÇÃO RODOVIÁRIA, NAVAL, AERONÁUTICA OU INDUSTRIAL, INSERINDO-SE ESSENCIALMENTE NA ÁREA DA PROPULSÃO DE VEÍCULOS AUTOMÓVEIS E MOTOCICLOS.The present invention consists of an air intake system for engines of four or more cylinders. IT HAS LOW COST OF PRODUCTION AND IS EASY TO IMPLEMENT. It allows to separate or maintain in communication the process of admitting the cylinders functioning as a conventional motor or as two or more independent bicycles. THIS ALLOWS OPTIMIZE THE PERFORMANCE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES. TWO MOTOR SENSORS SEND ENGINE SPEED AND ENGINE CHARGED SIGNS TO AN ENGINE CONTROL SYSTEM. WITH THE INFORMATION ACQUIRED, THE ELECTRONIC CONTROL SYSTEM GENERATES THE CONFIGURATION OF THE SYSTEM OF ADMISSION, THROUGH THE POSITIONING OF VALVES, IN THREE POSSIBLE MODES TO PROVIDE THE MAXIMUM FLOW OF ADMISSION AIR THAT ENTERS THE CYLINDERS. In this way the present invention is useful for increasing the engine torque and efficiency, and can be applied to internal combustion engines for road, naval, aero or industrial use, and is essentially embedded in the field of motor vehicles and motorcycles.

Description

DESCRIÇÃODESCRIPTION

SISTEMA DE ADMISSÃO DE AR DE GEOMETRIA VARIÁVEL PARAVARIABLE GEOMETRY AIR ADMISSION SYSTEM FOR

MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNAINTERNAL COMBUSTION ENGINES

Domínio técnico da invençãoTechnical field of the invention

A presente invenção diz respeito a um sistema de admissão de ar de motores de combustão interna e é aplicável a motores de combustão interna para a propulsão de veículos de utilização rodoviária, naval, aeronáutica ou industrial. Tratando-se de um sistema de baixo custo e de fácil implementação, proporciona um aumento de binário do motor.The present invention relates to an internal combustion engine air intake system and is applicable to internal combustion engines for the propulsion of vehicles for road, marine, aeronautical or industrial use. As it is a low cost and easy to implement system, it provides increased engine torque.

Antecedentes da InvençãoBackground of the Invention

Existem no mercado sistemas de admissão de geometria variável em motores de veículos automóveis, quer em motores de quatro cilindros, quer em motores de seis, oito ou mais cilindros. Porém, na sua aplicação a motores de quatro cilindros estes sistemas variam o comprimento dos tubos primários ou dos secundários, de uma forma continua ou discreta, fazendo adequar as dimensões daqueles componentes ao regime de funcionamento do motor. Menos comum, é a variação do volume da câmara de plenum. Em motores de seis, oito ou mais cilindros, onde existem normalmente duas ou mais câmaras de plenum, para além das soluções de variação da geometria atrás referidas, têm sido adoptadas outro tipo de soluções que interrompem ou abrem a comunicação entre aquelas câmaras.Variable geometry intake systems are available on motor vehicles, whether on four-cylinder engines or on six, eight or more cylinders. However, in their application to four-cylinder engines, these systems vary the length of the primary or secondary pipes in a continuous or discrete manner, matching the dimensions of those components to the engine operating speed. Less common is the variation in the volume of the plenum chamber. In engines of six, eight or more cylinders, where there are usually two or more plenum chambers, in addition to the aforementioned geometry variation solutions, other solutions have been adopted which interrupt or open the communication between those chambers.

Nos sistemas de admissão de ar de geometria variável de motores de quatro cilindros descritos anteriormente, apesar melhorarem o desempenho do motor, não aproveitam todo o potencial do motor, uma vez que pelo facto dos quatro cilindros estarem unidos na mesma câmara de plenum, existem regimes de velocidade de rotação do motor em que o processo de admissão dos cilindros se prejudica mutuamente. Todavia, em motores de seis ou mais cilindros, existem sistemas que separam o processo de admissão dos cilindros para melhorar o desempenho desse tipo de motores. No entanto, à semelhança do que acontece nos motores de quatro cilindros, essa separação não evita que o processo de admissão dos cilindros se prejudique mutuamente em alguns regimes.In the variable geometry air intake systems of four-cylinder engines described above, although they improve engine performance, they do not realize the full potential of the engine, since the four cylinders are joined in the same plenum chamber, there are regimes engine speed where the cylinder intake process is mutually impaired. However, in engines with six or more cylinders, there are systems that separate the intake process from cylinders to improve the performance of these engines. However, as with four-cylinder engines, such separation does not prevent the cylinder intake process from being mutually impaired in some regimes.

A invenção aqui proposta consiste num sistema de admissão de ar, que nos regimes de velocidade de rotação do motor em que a interferência entre cilindros prejudica o seu desempenho, separa os cilindros dois a dois, fazendo com que, no que respeita à admissão de ar, o motor funcione como se se tratasse da junção de dois, três ou mais motores bicilindricos independentes.The invention proposed here is an air intake system, which at engine speed revs where interference between cylinders impairs its performance separates the cylinders two by two, so that with respect to air intake , the engine functions as if it were a junction of two, three or more independent twin-cylinder engines.

Em motores de quatro cilindros, a separação dos cilindros é realizada agrupando os cilindros n°l e n°4 na câmara de plenum (1) e os cilindros n°2 e n°3 na câmara de plenum (2), como representado na Figura 1, ou em alternativa, separando os cilindros n°l e n°2 dos cilindros n°3 e n°4, como representado na Figura 5.In four-cylinder engines, the separation of the cylinders is performed by grouping cylinders # 4 in the plenum chamber (1) and cylinders # 2 and # 3 in the plenum chamber (2), as shown in Figure 1, or alternatively by separating the number two cylinders from the number three and number four cylinders, as shown in Figure 5.

A aplicação do sistema a motores de seis ou mais cilindros é realizada agrupando cilindros dois a dois em câmaras de plenum, que podem ser isoladas ou postas em comunicação, conforme representado na Figura 7 e na Figura 8. 0 tipo de separação de cilindros a utilizar depende do motor onde é aplicada a invenção.The application of the system to engines of six or more cylinders is accomplished by grouping cylinders two by two in plenum chambers, which can be isolated or communicated, as shown in Figure 7 and Figure 8. The type of cylinder separation to be used it depends on the engine where the invention is applied.

A invenção aqui proposta é compatível com a utilização de sistemas de geometria variável que variem outras características do sistema de admissão, conforme descrito anteriormente, bem como com sistemas de distribuição variáveis e/ou sistemas de escape de geometria variável.The invention proposed herein is compatible with the use of variable geometry systems that vary from other features of the intake system as described above, as well as with variable distribution systems and / or variable geometry exhaust systems.

Para os motores que funcionam a velocidade constante (ou numa gama muito restrita de velocidade) o princípio continua a aplicar-se. 0 sistema continua a ser interessante porque permite verificar se é preferível trabalhar com um volume único ou com o volume total repartido por n/2 volumes independentes (sendo η o número de cilindros do motor, sempre um número par).For engines running at constant speed (or in a very narrow range of speed) the principle continues to apply. The system is still interesting because it makes it possible to check whether it is preferable to work with a single volume or with the total volume divided by n / 2 independent volumes (η being the number of engine cylinders, always an even number).

Descrição geral da invençãoGeneral Description of the Invention

A presente invenção consiste num sistema de admissão de ar, de baixo custo de produção e de fácil implementação que, tendo em atenção o regime do motor, separa ou mantém em comunicação por meio de um sistema electrónico de controlo, o processo de admissão de pares de cilindros do motor, maximizando a quantidade máxima de ar de admissão de ar para os cilindros. Quando a quantidade de ar necessária é inferior à máxima, o sistema controla-a consoante a carga imposta ao motor. Isto melhora o desempenho de motores de combustão interna.The present invention is a low-cost, easy-to-implement air intake system which, keeping in mind the engine speed, separates or maintains communication by means of an electronic control system, the pair intake process engine cylinders, maximizing the maximum amount of intake air to the cylinders. When the amount of air required is less than the maximum, the system controls it according to the load imposed on the engine. This improves the performance of internal combustion engines.

A separação ou união do processo de admissão de pares de cilindros é realizada nos regimes de velocidade e/ou carga do motor em que se reflecte num aumento de caudal de ar de admissão para os cilindros. Da mesma forma, a variação da quantidade de ar que entra no sistema é realizada pela actuação de apenas uma, de duas ou mais válvulas de controlo de carga do motor, consoante a configuração que proporciona maior caudal de ar de admissão para os cilindros. O aumento do caudal de ar de admissão é acompanhado de um aumento da quantidade de combustível fornecido aos cilindros, considerando que se mantém a mesma proporção combustível/ar. Como consequência do aumento da quantidade de ar e combustível, resulta um aumento de binário e rendimento produzido pelo motor.The separation or joining of the cylinder pair inlet process is performed at engine speed and / or load regimes where an increase in intake air flow to the cylinders is reflected. Similarly, the amount of air entering the system is varied by actuating only one, two or more engine load control valves, depending on the configuration that provides the largest intake air flow to the cylinders. The increase in intake air flow is accompanied by an increase in the amount of fuel supplied to the cylinders, considering that the same fuel / air ratio is maintained. As a result of the increased amount of air and fuel, an increase in torque and output produced by the engine results.

Na aplicação desta invenção a motores de quatro cilindros, existem duas possibilidades de agrupamento de pares de cilindros. Agrupar os cilindros n°l e n°4 numa câmara de plenum e os cilindros n°2 e n°3 noutra câmara de plenum (vide figura 1), ou em alternativa, agrupar os cilindros n°l e n°2 numa câmara de plenum e cilindros n°3 e n°4 noutra câmara de plenum (vide figura 5), que é equivalente a agrupar os cilindros n°l e n°3 numa câmara de plenum e cilindros n°2 e n°4 noutra câmara de plenum. Na aplicação da invenção a motores de seis ou mais cilindros existem várias possibilidades de agrupamento de cilindros, que dependem da ordem de ignição de cada motor.In the application of this invention to four-cylinder engines, there are two possibilities for grouping cylinder pairs. Group # 4 cylinders in a plenum chamber and # 2 and # 3 cylinders in another plenum chamber (see Figure 1), or alternatively group # 2 cylinders in a plenum chamber and # 2 cylinders. 3 and 4 in another plenum chamber (see Figure 5), which is equivalent to grouping cylinders n ° 3 in a plenum chamber and cylinders 2 and 4 in another plenum chamber. In the application of the invention to engines of six or more cylinders there are various cylinder grouping possibilities, which depend on the ignition order of each engine.

São objecto de ajuste a cada tipo de motor e/ou utilização do motor os seguintes parâmetros:The following parameters are adjusted for each engine type and / or engine use:

As dimensões dos órgãos principais da invenção apresentada.The dimensions of the main organs of the present invention.

- 0 número de câmaras de plenum.- The number of plenum chambers.

- 0 número de tubos de entrada.- 0 number of inlet pipes.

- 0 número de tubos secundários.- 0 number of secondary tubes.

- Os regimes de velocidade do motor em que se separa ou mantém em comunicação o processo de admissão de pares de cilindros do motor.- The engine speed regimes in which the process of admission of engine cylinder pairs is separated or maintained in communication.

- Os regimes de velocidade e/ou carga do motor em que varia a quantidade de ar que entra no sistema, traduzida pela matriz pré-programada no sistema electrónico de controlo (13) .- The engine speed and / or load regimes where the amount of air entering the system varies, translated by the preprogrammed matrix in the electronic control system (13).

- As possibilidades de agrupamento de pares de cilindros.- The possibilities of grouping of cylinder pairs.

- 0 número de válvulas de comunicação (9) entre as câmaras de plenum depende do tipo de válvula disponível, do espaço e forma das câmaras de plenum adoptadas ou de outra forma que se entenda adequada para o fim dado ao invento.The number of communication valves (9) between plenum chambers depends on the type of valve available, the space and shape of the plenum chambers adopted or otherwise deemed suitable for the purpose of the invention.

Descrição das FigurasDescription of the Figures

Sem pretender limitar o âmbito do invento, para a compreensão das diferentes funcionalidades da invenção apresentada, junta-se em anexo um conjunto de desenhos que representam o seu princípio de funcionamento.Without wishing to limit the scope of the invention, in order to understand the different features of the present invention, a set of drawings representing its working principle is attached.

Figura 1: Representação esquemática do sistema de admissão de ar. A separação dos cilindros é realizada isolando os cilindros n°l e n°4 dos cilindros n°2 e n°3. 0 sistema é constituído por quatro tubos primários (3), duas câmaras de plenum (1) e (2), válvulas de comunicação (9) que separam as duas câmaras de plenum (1) e (2), um actuador (10) de controlo das válvulas de comunicação (9), duas válvulas de controlo (5,6) da carga do motor, dois actuadores (7) e (8) de controlo das duas válvulas de controlo (5,6) da carga do motor, respectivamente, dois tubos secundários (4), uma câmara do filtro de ar (12), um tubo de entrada (11) e um sistema electrónico (13) de controlo dos actuadores (7), (8) e (10) .Figure 1: Schematic representation of the air intake system. Cylinder separation is accomplished by isolating cylinders # 1 and # 4 from cylinders # 2 and # 3. The system consists of four primary tubes (3), two plenum chambers (1) and (2), communication valves (9) separating the two plenum chambers (1) and (2), an actuator (10) control valves (9), two engine load control valves (5,6), two actuators (7) and (8) control two motor load control valves (5,6), respectively, two secondary tubes (4), an air filter chamber (12), an inlet tube (11) and an electronic actuator control system (7) (7), (8) and (10).

Figura 2: Esquema funcional geral do sistema aplicado a motores de quatro cilindros, com todos os sinais de informação e de controlo de actuadores. Na qual (13) representa um sistema electrónico de comando, (14) o sinal do sensor de rotação do motor, (15) o sinal do sensor de avaliação da carga imposta ao motor, (16) o sinal de controlo do actuador (10) da válvula de comunicação (9), (17) o sinal de controlo do actuador (7) da válvula de controlo de carga (5) e, (18) o sinal de controlo do actuador (8) da válvula de controlo de carga (6).Figure 2: General functional scheme of the system applied to four-cylinder engines, with all actuator information and control signals. In which (13) represents an electronic control system, (14) the engine speed sensor signal, (15) the load rating sensor signal imposed on the motor, (16) the actuator control signal (10 ) of the communication valve (9), (17) the actuator control signal (7) of the load control valve (5) and, (18) the actuator control signal (8) of the load control valve (6).

Figura 3: Resultados experimentais e de simulação obtidos em carga máxima com um sistema semelhante ao ilustrado na Figura 1. O gráfico representa para a grande maioria de regimes o aumento de binário proporcionado pelo invento relativamente ao sistema de admissão original do motor testado. Neste exemplo, até às 2066 rpm o sistema funcionou no modo 1, das 2066 rpm às 3524rpm funcionou em modo 2 e a partir das 3524 rpm funcionou em modo 3, ver secção 2. da Descrição detalhada da invenção.Figure 3: Experimental and simulation results obtained at full load with a system similar to that shown in Figure 1. The graph represents for the vast majority of rpm the torque increase provided by the invention over the original engine intake system tested. In this example, until 2066 rpm the system worked in mode 1, from 2066 rpm to 3524rpm it worked in mode 2 and from 3524 rpm it worked in mode 3, see section 2. of the Detailed Description of the Invention.

Nas figuras 4 a 8 apresentam-se configurações alternativas, para demonstrar que a invenção pode ser concebida com diferentes arquitecturas, quer ao nível do conjunto tubos primários, câmara de plenum, tubos secundários ou tubos de entrada, quer ao nível do agrupamento de cilindros ou do número de cilindros do motor.Alternative configurations are shown in Figures 4 to 8 to demonstrate that the invention may be designed with different architectures, either at the level of the primary tubes, plenum chamber, secondary tubes or inlet tubes, or at the level of cylinder grouping or engine cylinder number.

Figura 4: Configuração alternativa à representada na Figura 1 mantendo o mesmo agrupamento de cilindros. Esta variante difere da Figura 1 na medida que permite a utilização de tubos primários rectos ou com curvas de raio elevado (suaves). Nesta variante as duas câmaras de plenum foram compactadas numa peça única (19) . O agrupamento dos cilindros n°l e n°4 é separado do agrupamento dos cilindros n°2 e n°3 através de uma antepara e da(s) válvula (s) de comunicação (9), quando estas se encontrarem fechadas.Figure 4: Alternative configuration to the one shown in Figure 1 keeping the same cylinder grouping. This variant differs from Figure 1 in that it allows the use of straight or high radius (smooth) bent primary pipes. In this variant the two plenum chambers were compacted into one piece (19). The grouping of cylinders # 1 and # 4 is separated from the grouping of cylinders # 2 and # 3 by means of a bulkhead and communication valve (s) (9) when closed.

Figura 5: Configuração alternativa à representada na Figura 1 com outro agrupamento de cilindros. Esta variante difere da Figura 1, na medida em que o agrupamento de cilindros passou a ser entre os cilindros n°l e n°2, numa câmara de plenum (22) e os cilindros n°3 e n°4 noutra câmara de plenum (23).Figure 5: Alternative configuration to that shown in Figure 1 with another cylinder grouping. This variant differs from Figure 1 in that the grouping of cylinders is now between cylinders n ° len 2 in one plenum chamber (22) and cylinders n ° 3 and 4 in another plenum chamber (23) .

Figura 6: Configuração alternativa à representada na Figura 1 mantendo o mesmo agrupamento de cilindros. Esta variante difere da Figura 1, na medida em que possui apenas um tubo secundário (26) e possui dois tubos de entrada (28) . As câmaras de plenum (24) e (25) diferem das câmaras de plenum (1) e (2) apresentadas na Figura 1 atendendo à nova geometria do tubo secundário (26). A câmara do filtro de ar (27) difere da câmara do filtro de ar (12) apresentado na Figura 1, devido à nova geometria do tubo secundário (26) e à existência de dois tubos de entrada (28). 0 diâmetro dos tubos de entrada (28) difere do diâmetro do tubo de entrada (11) apresentado na Figura 1, para que a soma das áreas transversais dos dois tubos seja igual à área transversal do tubo de entrada (11).Figure 6: Alternative configuration to the one shown in Figure 1 maintaining the same cylinder grouping. This variant differs from Figure 1 in that it has only one secondary tube (26) and has two inlet tubes (28). The plenum chambers (24) and (25) differ from the plenum chambers (1) and (2) shown in Figure 1 in view of the new secondary tube geometry (26). The air filter chamber (27) differs from the air filter chamber (12) shown in Figure 1 due to the new secondary tube geometry (26) and the existence of two inlet tubes (28). The diameter of the inlet pipes (28) differs from the diameter of the inlet pipe (11) shown in Figure 1 so that the sum of the cross-sectional areas of the two pipes is equal to the cross-sectional area of the inlet pipe (11).

Figura 7: Configuração alternativa à representada na Figura 1. Esta variante difere da Figura 1, na medida em que representa o conceito desta invenção aplicado a motores de seis cilindros. Os tubos primários (29) estão agrupados em três câmaras de plenum (30), (31) e (32), de forma que os cilindros ligados à mesma câmara possuem 360 graus de desfasamento na ordem de ignição. O ar é conduzido da câmara do filtro de ar (33) até ás câmaras de plenum através de três tubos secundários (34). O controlo da carga do motor é feito pela abertura de uma, duas ou três válvulas de controlo de carga do motor (35), (36) e (37), accionadas por três actuadores (38), (39) e (40), respectivamente.Figure 7: Alternative configuration to that shown in Figure 1. This variant differs from Figure 1 in that it represents the concept of this invention applied to six-cylinder engines. The primary tubes 29 are grouped into three plenum chambers 30, 31 and 32, so that the cylinders connected to the same chamber have 360 degrees of ignition order offset. Air is passed from the air filter chamber (33) to the plenum chambers through three secondary tubes (34). Motor load control is by opening one, two or three motor load control valves (35), (36) and (37), driven by three actuators (38), (39) and (40) respectively.

Figura 8: Configuração alternativa à representada na Figura 1. Esta variante difere da Figura 1, na medida em que representa o conceito desta invenção aplicado a motores de oito cilindros. Os tubos primários (41) estão agrupados em quatro câmaras de plenum (42), (43), (44) e (45) de forma que os cilindros ligados à mesma câmara possuem 360 graus de desfasamento na ordem de ignição. O ar é conduzido das câmaras do filtro de ar (46) e (47) até ás câmaras de plenum através de quatro tubos secundários (48). O controlo da carga do motor é feito pela abertura de uma, duas, três ou quatro válvulas (49, 50, 51, 52) de controlo de carga do motor, accionadas por quatro actuadores (53), (54), (55) e (56), respectivamente.Figure 8: Alternative configuration to that shown in Figure 1. This variant differs from Figure 1 in that it represents the concept of this invention applied to eight-cylinder engines. Primary tubes 41 are grouped into four plenum chambers 42, 43, 44 and 45 such that cylinders connected to the same chamber have 360 degrees of ignition offset. Air is passed from the air filter chambers (46) and (47) to the plenum chambers through four secondary tubes (48). Motor load control is by opening one, two, three or four motor load control valves (49, 50, 51, 52), driven by four actuators (53), (54), (55) and (56), respectively.

Descrição detalhada da invençãoDetailed Description of the Invention

A invenção aqui proposta consiste num sistema de admissão de ar, que nos regimes de velocidade de rotação do motor em que a interferência do processo de admissão entre cilindros prejudica o seu desempenho, separa o processo de admissão dos cilindros dois a dois, fazendo com que, no que respeita à admissão de ar, o motor funcione como se se tratasse da junção de dois ou mais motores bicilindricos independentes. A invenção assenta fundamentalmente em dois componentes principais exemplificada de seguida para a aplicação a motores de quatro cilindros:The invention proposed here is an air intake system, which at engine speed speeds where interference of the intake process between cylinders impairs its performance separates the intake process from the cylinders two by two, causing , as regards air intake, the engine operates as if it were a combination of two or more independent twin-cylinder engines. The invention is based essentially on two main components exemplified below for application to four-cylinder engines:

1. Um sistema de admissão de ar constituído por tubos primários (3), duas câmaras de plenum (1) e (2), dois tubos secundários (4), uma câmara do filtro de ar (12) e um tubo de entrada (11) . Os tubos primários (3) são dimensionalmente iguais entre si, possuindo o mesmo comprimento e diâmetro. 0 comprimento e o diâmetro dos tubos primários (3) devem ser ajustados ao tipo de motor onde é aplicada a invenção e respectiva utilização. As extremidades dos tubos primários (3) de cada par de cilindros ligadas às câmaras de plenum (1) e (2), devem estar posicionadas à mesma distância relativamente à entrada de ar na câmara de plenum, facto que não foi seguido na Figura 1 e na Figura 5 para melhor compreensão da mesma. Esta especificação implica que os tubos primários tenham formas curvas. A utilização de uma câmara de plenum como a apresentada na Figura 4 possibilita a utilização de tubos primários rectilíneos. As câmaras de plenum (1) e (2) possuem igual volume, que deve também ser ajustado ao tipo de motor onde é aplicada a invenção e a respectiva utilização. A(s) válvula(s) de comunicação (9), na posição de fechada(s) deve(em) ser suficientemente estanque(s) para que não exista interferência entre a pressão nas duas câmaras. Os tubos secundários (4) devem possuir igual comprimento e diâmetro, podem ser rectilíneos ou curvos consoante a implantação do sistema no espaço existente no compartimento do motor. Há que ajustar a forma geométrica de todos os componentes ao espaço disponível no compartimento do motor do veículo onde é aplicada a invenção.1. An air intake system consisting of primary pipes (3), two plenum chambers (1) and (2), two secondary pipes (4), an air filter chamber (12) and an inlet pipe ( 11). The primary tubes (3) are dimensionally equal to each other, having the same length and diameter. The length and diameter of the primary pipes (3) must be adjusted to the type of engine to which the invention is applied and its use. The ends of the primary tubes (3) of each pair of cylinders connected to the plenum chambers (1) and (2) must be positioned at the same distance from the plenum chamber air inlet, which was not followed in Figure 1. and Figure 5 for a better understanding of it. This specification implies that the primary pipes have curved shapes. The use of a plenum chamber as shown in Figure 4 enables the use of straight primary tubes. The plenum chambers (1) and (2) have equal volume, which must also be adjusted to the type of engine to which the invention is applied and its use. The communication valve (s) (9) in the closed position (s) must be sufficiently watertight so that there is no interference between the pressure in the two chambers. The secondary pipes (4) shall be of equal length and diameter and may be straight or curved as the system is fitted into the space in the engine compartment. The geometric shape of all components must be adjusted to the available space in the engine compartment of the vehicle to which the invention is applied.

2.Um sistema electrónico (13) que controla a configuração do sistema em três modos possíveis, designados modo 1, modo 2 e modo 3, consoante a velocidade do motor e a carga imposta ao motor. No modo 1 a admissão dos quatro cilindros está em comunicação através da abertura da(s) válvula(s) de comunicação (9) e a carga do motor é controlada apenas por uma válvula de controlo da carga do motor (5), mantendo-se fechada a segunda válvula controlo da carga do motor (6) . No modo 2 a admissão dos quatro cilindros é separada através do fecho da(s) válvula(s) de comunicação (9) e a carga do motor é controlada pelas duas válvulas de controlo da carga do motor (5) e (6). No modo 3 a admissão dos quatro cilindros está em comunicação através da abertura da(s) válvula(s) de comunicação (9) e a carga do motor é controlada pelas duas válvulas de controlo da carga do motor (5) e (6) . 0 sistema electrónico (13) possui uma matriz que determina em cada instante o modo em que o sistema funciona. A matriz depende da velocidade de rotação do motor e da carga que lhe é imposta pelo condutor, devendo ser programada, de forma a adequar-se ao funcionamento e tipo de utilização do motor onde é aplicado o invento.2.An electronic system (13) which controls the system configuration in three possible modes, designated mode 1, mode 2 and mode 3, depending on the engine speed and the load imposed on the engine. In mode 1 the intake of the four cylinders is in communication through the opening of the communication valve (s) (9) and the engine load is controlled only by one engine load control valve (5), keeping the second engine load control valve (6) is closed. In mode 2 the intake of the four cylinders is separated by closing the communication valve (s) (9) and the engine load is controlled by the two engine load control valves (5) and (6). In mode 3 the intake of the four cylinders is in communication through the opening of the communication valve (s) (9) and the engine load is controlled by the two engine load control valves (5) and (6). . The electronic system 13 has a matrix which determines at each instant the mode in which the system operates. The matrix depends on the speed of rotation of the engine and the load imposed on it by the driver and must be programmed to suit the operation and type of use of the engine to which the invention is applied.

Exemplos de aplicaçãoApplication Examples

A invenção aqui proposta foi testada experimentalmente com um sistema de admissão protótipo equivalente ao apresentado na Figura 1. Na Figura 3 apresenta-se o resultado daqueles testes, onde se verificaram aumentos de binário relativamente ao sistema original do motor testado, destacando-se a gama das 2250 rpm às 3500 rpm, onde existiu um aumento de binário mais significativo atingindo um máximo de 6.3% às 3050 rpm. A invenção foi também testada com um modelo computacional num software de simulação de motores. O modelo computacional foi calibrado com parâmetros de funcionamento do motor obtidos experimentalmente. Na Figura 3 apresenta-se o resultado dos testes com o modelo computacional, verificando-se boa aproximação com os resultados experimentais. O modelo computacional foi ainda utilizado para optimizar o conceito da invenção, obtendo-se aumentos de binário na ordem dosThe invention proposed here was experimentally tested with a prototype intake system equivalent to that shown in Figure 1. Figure 3 shows the result of those tests, where there were torque increases compared to the original engine system tested, highlighting the range 2250 rpm to 3500 rpm where there was a significant increase in torque reaching a maximum of 6.3% at 3050 rpm. The invention was also tested with a computational model in motor simulation software. The computational model was calibrated with experimentally obtained engine operating parameters. Figure 3 presents the results of the tests with the computational model, verifying a good approximation with the experimental results. The computational model was also used to optimize the concept of the invention, obtaining binary increases in the order of

10% através da variação do comprimento dos tubos primários e do diagrama de distribuição.10% by varying the length of the primary pipes and the distribution diagram.

Claims (5)

Lisboa, 10 de Dezembro de 2009Lisbon, 10th December 2009 REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de motores de admissao de ar de geometria variável para combustão interna, constituído por:1. Variable geometry air intake engine system for internal combustion consisting of: a. Pelo menos duas camaras de plenum (1) e (2) separadas por uma ou mais válvulas de comunicaçãoThe. At least two plenum chambers (1) and (2) separated by one or more communication valves b. Pelo menos quatro tubos de admissao primários (3), com o mesmo comprimento e diâmetro, ligados numa extremidade de pelo menos um dos quatro cilindros do motor e noutra extremidade a pelo menos duas câmaras de plenum (1) e (2);B. At least four primary intake pipes (3), of the same length and diameter, connected at one end of at least one of the four engine cylinders and at another end to at least two plenum chambers (1) and (2); c. Pelo menos dois tubos secundários ( 4) , com o mesmo comprimento e diâmetro, ligados numa extremidade de pelos menos duas câmaras (1) e (2) através das válvulas de controlo de carga (5) e (6) com atuação independente (7) e (8), e noutra à caixa do filtro de ar (12), a qual recebe o ar exterior através do tubo de entrada (11);W. At least two secondary pipes (4), of the same length and diameter, connected at one end of at least two chambers (1) and (2) via independently acting load control valves (5) and (6) (7 ) and (8), and the air filter housing (12), which receives the outside air through the inlet tube (11); caracterizado por apresentar um sistema electrónico de controlo (13) que gere o posicionamento das válvulas (5), (6) e (9), de acordo com a informação enviada pelo sensor de velocidade de rotaçao do motor (14) e da avaliação de carga imposta ao motor (15), para que a admissão de pelo menos quatro cilindros seja feita de três formas distintas, sendo que em qualquer uma das condições de carga do motor, todos os cilindros estão ativos:characterized in that it has an electronic control system (13) which manages the positioning of the valves (5), (6) and (9), according to the information sent by the engine speed sensor (14) and the speed evaluation. engine load (15), so that at least four cylinders are admitted in three different ways, and in any of the engine's load conditions all cylinders are active: 1. a carga do motor é controlada apenas pela válvula (5), mantendo-se fechada a válvula (6) e abrindo as válvulas (9);1. Motor load is controlled only by valve (5), keeping valve (6) closed and opening valves (9); 2. a carga do motor é controlada pelas válvulas (5) e (6), mantendo-se fechadas as válvulas (9) ;2. engine load is controlled by valves (5) and (6), keeping valves (9) closed; 3. a carga do motor é controlada pelas duas3. the engine load is controlled by both válvulas valves (5) (5) e (6) , and (6), mantendo abertas as keeping open the válvulas valves (9) . (9). d. Servomotores d. Servomotors (10) (10) controlados controlled electronicamente pelo electronically by
sistema electrónico (13), que acionam as válvulas (9) .electronic system (13) which drive the valves (9). 2. Sistema de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por os tubos primários (3) serem rectilíneos.System according to Claim 1, characterized in that the primary tubes (3) are straight. 3. Sistema de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por as extremidades dos tubos primários (3) de cada par de cilindros ligadas às câmaras de plenum (1) e (2), estarem posicionadas à mesma distância relativamente à entrada de ar dessas câmaras de plenum (1) e (2).System according to claim 1, characterized in that the ends of the primary tubes (3) of each pair of cylinders connected to the plenum chambers (1) and (2) are positioned at the same distance from the air inlet of these chambers. plenum (1) and (2). 4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as câmaras de plenum (1) e (2) terem igual volume.System according to Claim 1, characterized in that the plenum chambers (1) and (2) are of equal volume. 5. Utilização do sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser aplicado a motores com número par de cilindros igual ou superior a quatro.Use of the system according to claim 1, characterized in that it is applied to engines with an even number of cylinders of four or more.
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