DISPOSITIVO ELECTROHIDRÁULICO PARA LA VARIACIÓN DE LA FASE DE LA ELEVACIÓN DE LAS VÁLVULAS EN UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA.

Dispositivo para la variación de la fase y de la elevación de las válvulas en un motor de combustión interna (10) del tipo que comprende por lo menos un árbol de levas de control de las válvulas compuesto por un primer elemento (12),

funcionalmente conectado por lo menos a una primera leva (14) y por un segundo elemento (20), funcionalmente conectado por lo menos a una segunda leva (16), estando dicho primer elemento (12) y dicho segundo elemento (20) del árbol de levas funcionalmente conectados entre sí, caracterizado porque comprende por lo menos un pistón hidráulico (28), solidario con dicho primer elemento (12) del árbol de levas en un extremo del mismo, accionado en la dirección axial del árbol de levas por la presión de aceite del motor (10) y provisto de una o más ranuras helicoidales (32), para realizar la variación de la fase y/o de elevación de por lo menos una de dichas levas (14, 16) a través del deslizamiento axial de dicho primer elemento (12) del árbol de levas en relación con dicho segundo elemento (20) del árbol de levas.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09172744.

Solicitante: PIAGGIO & C. S.P.A..

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: VIA RINALDO PIAGGIO 25 56025 PONTEDERA (PISA) ITALIA.

Inventor/es: NESTI, PAOLO.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 12 de Octubre de 2009.

Clasificación PCT:

  • F01L1/344 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01L VÁLVULAS DE FUNCIONAMIENTO CÍCLICO PARA MÁQUINAS O MOTORES.F01L 1/00 Sistemas de distribución mediante válvulas, p. ej. válvulas que se alzan (válvulas que se alzan y sus asientos en sí F01L 3/00; sistemas de distribución mediante correderas F01L 5/00; con accionamiento no mecánico F01L 9/00; dispositivos para válvulas en el pistón o en el vástago del pistón F01L 11/00; modificaciones del sistema de distribución para permitir la inversión del sentido de marcha, el frenado, el arranque, el cambio de la relación de compresión o cualquier otra operación determinada F01L 13/00). › cambiando la relación angular entre el eje de leva y el cigüeñal, p. ej. utilizando un engranaje helicoidal.
  • F01L13/00 F01L […] › Modificaciones del sistema de distribución para permitir invertir la marcha, frenar, arrancar, el cambio de la relación de compresión u otra operación determinada.
  • F02D13/02 F […] › F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02D CONTROL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION (accesorios para el control automático de la velocidad en vehículos, que actúan sobre una sola subunidad del vehículo B60K 31/00; control conjunto de subunidades del vehículo de diferente tipo o diferente función, sistemas de control de la propulsión de vehículos de carretera para propósitos distintos que el control de una sola subunidad B60W; válvulas de funcionamiento cíclico para los motores de combustión F01L; control de la lubrificación de los motores de combustión F01M; refrigeración de los motores de combustión interna F01P; alimentación de los motores de combustión con mezclas combustibles o constituyentes de las mismas, p. ej. carburadores, bombas de inyección, F02M; arranque de los motores de combustión F02N; control del encendido F02P; control de las plantas motrices de turbinas de gas, de las plantas motrices por propulsión a reacción o de las plantas motrices de productos de la combustión, ver las clases relativas a estas plantas). › F02D 13/00 Control de la potencia del motor por variación de las características de funcionamiento de las válvulas de aspiración o de las válvulas de escape, p. ej. reglaje de la duración de admisión o de escape (modificación del control de las válvulas F01L). › durante la marcha del motor.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia.

PDF original: ES-2367097_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

La presente invención se refiere a un dispositivo electrohidráulico automático para la variación de la fase y de la elevación de las válvulas en un motor de combustión interna, que puede ser aplicado en particular a vehículos automóviles provistos de motores, en los cuales las válvulas están controladas por el árbol de levas por medio de balancines.

Los sistemas de fase variable de la distribución en los motores de combustión interna de cuatro tiempos se fabrican con el propósito de mejorar las prestaciones, reduciendo la emisión de contaminantes, en particular de hidrocarburos sin quemar y de mejorar la regularidad del motor a velocidades de funcionamiento bajas con cargas bajas y funcionando en vacío sólo.

El dispositivo variador modifica la fase entre el árbol de accionamiento y el árbol de levas que actúa sobre las válvulas. Su función consiste en variar el movimiento de las válvulas según la potencia distribuida y el número de revoluciones y se utiliza para ganar un control más eficaz de las emisiones contaminantes, en particular cuando se requieren unas altas prestaciones y para conseguir una mejor regularidad de funcionamiento cuando el motor está funcionando en vacío o cuando las válvulas de admisión están únicamente un poco abiertas. En la última situación, la presión de los gases de escape es mayor que en el interior de la cámara de combustión y por lo tanto los gases quemados entran en el interior de las tuberías de admisión, contaminando la mezcla de aire y combustible, con el resultado de hacer el funcionamiento del propio motor más irregular. Sin el variador, en un motor de ajuste de fase deportiva, con cargas bajas y la mínima velocidad de giro, hasta el 40% de la cámara estará ocupada por gases quemados en lugar de la mezcla fresca de aire y combustible.

Los dispositivos que varían la fase, en particular los controlados electrónicamente, permiten satisfacer los requisitos del motor de una manera óptima en todas las velocidades de giro, sin tener que hacer compromisos perjudiciales. Por supuesto, el variador influye en el ángulo del punto de cruce de las válvulas, el cual corresponde a la gama de giro del árbol de accionamiento durante la cual tanto las válvulas de admisión como las válvulas de escape permanecen simultáneamente abiertas. El punto de cruce es causado por el retraso en el cierre del escape y la abertura temprana de la admisión. Esto ocurre cuando el pistón está ubicado en el punto muerto superior, al inicio de la fase de admisión y al final de la fase de escape. En algunos casos, particularmente a revoluciones elevadas, un ángulo del punto de cruce pequeño podría reducir la duración de la fase de admisión de la mezcla fresca y la fase de descarga de los gases quemados, evitando que los cilindros se llenen óptimamente, con el resultado de que la energía distribuida por el motor sería inferior a la que normalmente se puede obtener. Por supuesto, con cargas altas (las válvulas de admisión abiertas), la abertura temprana de las válvulas de admisión, esto es teniendo un valor grande del ángulo del punto de cruce, permite que sea mejorado el llenado de los cilindros, obteniendo de este modo un momento de torsión mayor con una ganancia sustancial en todas las velocidades de funcionamiento. Por otra parte, un punto de cruce excesivo puede causar un funcionamiento irregular del motor a bajas revoluciones y con cargas bajas, particularmente en el mínimo, con retroceso de la llama, desperdicio de combustible sin quemar que podría salir de las válvulas de escape y por consiguiente un incremento en las emisiones contaminantes, así como el riesgo de deterioro del catalizador.

Resumiendo, se puede decir por lo tanto que el variador de fase, si se gestiona correctamente, ofrece la ventaja de que es capaz de hacer un ángulo del punto de cruce cuando el motor funciona a bajas velocidades de funcionamiento, para reducir las emisiones de hidrocarburos y asegurar que el motor tiene una velocidad de funcionamiento en vacío de buena calidad. En algunos casos, este ajuste de la fase con un ángulo del punto de cruce pequeño también se utiliza a velocidades de funcionamiento muy altas, utilizando la ventaja del cierre retardado para obtener las más elevadas prestaciones en esta zona de funcionamiento del motor. En la gama intermedia de revoluciones la posición del variación también puede depender de cuánto se abre la válvula de admisión. El sistema de distribución del ajuste de fase variable descrito hasta el momento, conocido como "primera generación", se utiliza ahora ampliamente en los motores de altas prestaciones fabricados por la mayor parte de la industria del automóvil.

Los sistemas de distribución del ajuste de fase variable actuales más desarrollados, aplicados a los motores de automóvil de la denominada "segunda generación", contemplan dispositivos que optimizan las características de las prestaciones del motor, modificando adecuadamente tanto el ajuste de fase como la elevación de las válvulas en los diversos puntos de funcionamiento del motor. Con estas posibilidades, es claramente más fácil combinar, en el mismo motor, características de las prestaciones muy buenas con características de buen comportamiento cuando funciona en vacío y en la presencia de cargas parciales, con las máximas ventajas en términos de rendimiento y reducción de las emisiones contaminantes.

El sistema de ajuste de fase variable fue concebido y desarrollado principalmente con relación a los motores de automóviles, los cuales fueron los primeros en tener que afrontar los problemas de las normas anticontaminación, en particular en el mercado americano desde los años 1980.

En el campo de los vehículos automóviles de dos o tres ruedas el mismo problema afloró más o menos diez años después y el problema ha sido parcialmente resuelto interviniendo principalmente en el tratamiento de los gases de escape en el tubo de escape, con catalizadores y aire secundario y, más recientemente, con la adopción de conjuntos de inyección como los de la industria del automóvil o conjuntos derivados de los mismos.

El objetivo de la presente invención es, por lo tanto, fabricar un dispositivo electrohidráulico automático para la variación de la fase y de la elevación de las válvulas en un motor de combustión interna, particularmente pensado para utilizarlo en un vehículo automóvil, el cual sea más ligero, más compacto, rentable y más fácil de construir y de mantener en comparación con las soluciones actualmente conocidas en la industria del automóvil.

Otro objetivo de la invención es fabricar un dispositivo electrohidráulico automático para la variación de la fase y de la elevación de las válvulas en un motor de combustión interna que sea capaz de cumplir las normas anticontaminación más restrictivas en vigor en la mayoría de los países industrializados, con particular referencia a la categoría del vehículo automóvil.

Todavía otro objetivo de la invención es fabricar un dispositivo electrohidráulico automático para la variación de la fase y de la elevación de las válvulas en un motor de combustión interna que sea compatible con la necesidad de fabricar motores, particularmente para motocicletas, con unas prestaciones crecientemente altas.

Estos objetivos según la presente invención se alcanzan mediante la fabricación de un dispositivo electrohidráulico automático para la variación de la fase y de la elevación de las válvulas en un motor de combustión interna como se detalla en la reivindicación 1.

Características adicionales de la invención se destacan en las reivindicaciones subordinadas, las cuales forman parte de la presente descripción.

Las características y las ventajas de un dispositivo electrohidráulico para la variación de la fase y de la elevación de las válvulas en un motor de combustión interna de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción, proporcionada a título de ejemplo no limitativo, haciendo referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos en los cuales:

- la figura 1 es una vista en sección de la culata completa de un motor de combustión interna provisto de una

primera forma de realización de un dispositivo electrohidráulico automático para la variación de la fase y de la

elevación de las válvulas según la invención;

- la figura 1A es una vista en sección del árbol de levas, obtenida a lo largo de la línea D de la figura 1;

- la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo para la variación de la fase y de la elevación de las válvulas en un motor de combustión interna (10) del tipo que comprende por lo menos un árbol de levas de control de las válvulas compuesto por un primer elemento (12), funcionalmente conectado por lo menos a una primera leva (14) y por un segundo elemento (20), funcionalmente conectado por lo menos a una segunda leva (16), estando dicho primer elemento (12) y dicho segundo elemento (20) del árbol de levas funcionalmente conectados entre sí, caracterizado porque comprende por lo menos un pistón hidráulico (28), solidario con dicho primer elemento (12) del árbol de levas en un extremo del mismo, accionado en la dirección axial del árbol de levas por la presión de aceite del motor (10) y provisto de una o más ranuras helicoidales (32), para realizar la variación de la fase y/o de elevación de por lo menos una de dichas levas (14, 16) a través del deslizamiento axial de dicho primer elemento (12) del árbol de levas en relación con dicho segundo elemento (20) del árbol de levas.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho segundo elemento (20) del árbol de levas está provisto de uno o más pasadores (34), los cuales se acoplan en dichas ranuras helicoidales (32) previstas en dicho pistón hidráulico (28).

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque en la parte central del árbol de levas, está alojado por lo menos un elemento elástico (36), el cual mantiene a dichos dos elementos (12, 20) del árbol de levas previamente cargados en la posición de la dimensión de extensión máxima del árbol de levas.

4. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho elemento elástico (36) está fabricado en forma de un resorte de torsión que funciona por compresión.

5. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque comprende un electroimán (44) que acciona una válvula deslizante (46) para la activación de dicho pistón hidráulico (28).

6. Dispositivo según la reivindicación 5, que comprende asimismo un grupo mecánico (48) para el ajuste de la presión del aceite, que comprende un cilindro pequeño provisto de un resorte antagonista (50) correspondiente, estando calibrado dicho grupo mecánico (48) por medio de dicho resorte (50) a una presión inferior a la presente en el bloque del motor (10).

7. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque dicha válvula deslizante (46) está provista de una primera garganta (52) que está enfrentada a un conducto (54) para realizar un paso calibrado que garantice únicamente la lubricación de los soportes del árbol de levas pero no el suministro de aceite a dicho pistón hidráulico (28).

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque dicha válvula deslizante (46) está provista de una segunda garganta (60) que está enfrentada a dicho conducto (54) para el suministro de aceite a una o más cámaras (62, 64) de dicho pistón hidráulico (28), excediendo la presión del aceite ejercida en el interior de dichas cámaras (62, 64) la carga previa de dicho elemento elástico (36) y causando el deslizamiento axial del árbol de levas.

9. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha segunda leva (16) está montada de modo que gira libremente con relación a dicho primer elemento (12) del árbol de levas y está limitada angularmente, a través de una o más ranuras rectas o helicoidales (18), a dicho segundo elemento (20) del árbol de levas.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque la corona dentada de sincronización (24) del motor

(10) está fijada en dicho segundo elemento (20) del árbol de levas por medio de por lo menos unos elementos de fijación (22).

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el taqué de cada leva (14, 16) comprende una rótula esférica (38) solidaria con un extremo de los balancines (40) los cuales funcionan en la posición de elevación mínima de dichas levas (14, 16).

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque dichas levas (31, 32) son de tipo cónico.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un dispositivo descompresor automático de accionamiento hidráulico para facilitar el arranque del motor (10).

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque dicho descompresor está compuesto por un pistón pequeño conformado (66), alojado en el interior de dicho primer elemento (12) del árbol de levas en el que es libre de deslizarse axialmente y se mantiene cargado previamente en la posición de conmutación de límite por un resorte

(70) y por un pasador (68), el cual acciona el balancín (40) de la válvula de escape del motor (10) y el cual está alojado y guiado en un orificio realizado en dirección radial sobre el radio de la base de la leva de escape (16).

15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado porque los dos extremos opuestos de dicho pasador (68) tienen una forma esférica, apoyándose un primer extremo, como resultado de un resorte (72), sobre una superficie inclinada y cilíndrica de dicho pistón pequeño (66) y sobresaliendo el otro extremo, en condiciones de reposo y arranque del motor (10), desde el radio de la base de dicha leva de escape (16) para accionar dicho balancín (40) de la válvula de escape.


 

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