ACCIONADOR DE VALVULAS DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.

Accionador electromagnético de válvula de motor de combustión interna que comprende dos electroimanes que comprenden,

cada uno, una bobina de alimentación (3a), una paleta magnética (8a) dispuesta entre los dos electroimanes, unida a un órgano de arrastre de la válvula en contra de la acción de al menos un muelle de almacenamiento de energía de conmutación de la citada válvula, un imán permanente (12a), cuya imantación se combina con el campo generado en el citado cuerpo por la bobina de alimentación (3a), que está interpuesto en el campo magnético (2a) de al menos un electroimán, caracterizado por que el cuerpo (2a) de cada electroimán comprende un brazo central (9a) y dos brazos laterales (10a, 11a), estando dispuesta la bobina de alimentación (3a) alrededor del brazo central y estando colocado el imán permanente (12a) en el citado brazo central del cuerpo (2a)

Accionador de válvulas de motores de combustión interna.

La presente invención es relativa a los accionadores de válvulas de motores de combustión interna.

Un accionador de válvula del tipo antes citado comprende generalmente dos electroimanes entre los cuales está dispuesto un entrehierro.

En el entrehierro está montada una paleta magnética unida a la válvula que hay que accionar, desplazable por los electroimanes en contra de muelles de almacenamiento de energía.

La disposición así constituida forma un oscilador armónico en el cual el almacenamiento de la energía necesaria para una conmutación rápida está asegurado por los muelles y el cambio de posición es controlado con la ayuda de los electroimanes.

Este sistema es simple en apariencia, pero presenta limitaciones técnicas.

El control de la posición de la válvula está asegurado por medio de dos bobinas de los electroimanes por aplicación de corriente que genera un campo magnético que produce una fuerza F.

En la fase de saturación, esta fuerza es constante y no controlable por la corriente.

Fuera de la saturación, esta fuerza es proporcional al cuadrado de la corriente inyectada en las bobinas e inversamente proporcional al cuadrado del entrehierro.

Esta doble no linealidad hace muy difícil el control de la válvula por los electroimanes.

En efecto, a gran distancia, es decir a una distancia igual a 3 mm a 4 mm, la fuerza aplicada a la paleta es muy pequeña, lo que disminuye el intervalo de utilización y plantea un problema en lo que concierne a la inicialización del accionador.

A distancia intermedia comprendida entre 1 mm y 3 mm, la fuerza es difícilmente controlable por la corriente en razón de la dependencia cuadrática antes citada.

A pequeña distancia, por ejemplo cuando la válvula se aproxima a su asiento, la fuerza aumenta muy rápidamente, prácticamente sin control posible por la corriente. Se produce un efecto de embalamiento responsable del ruido de impacto. Este fenómeno es totalmente comparable al chasquido producido por el electroimán de una puerta de armario.

La fuerza ejercida sobre la paleta es siempre positiva en razón de su proporcionalidad al cuadrado de la corriente del imán de las bobinas.

Por consiguiente, no se puede disminuir la velocidad de la válvula si se constata una velocidad demasiado elevada.

A este problema relativo a la fuerza, se añade la presencia importante de corrientes de Foucault, que atenúan y retardan el efecto de las bobinas.

Con el fin de remediar estos inconvenientes, se estaba obligado hasta ahora, a hacer más complejo el dispositivo de control de válvulas, con la ayuda de sensores de de posición de la válvula de alta calidad, de una electrónica de control preciso y rápido, de una estrategia de software compleja y a recurrir eventualmente a un amortiguador mecánico.

A pesar del incremento de la complejidad de los medios de mando y de control, las prestaciones esperadas en término de velocidad de impacto corren el riesgo de continuar siendo insuficientes, obligando a poner en práctica medios suplementarios de aislamiento acústico.

En la admisión, el accionador debe ser capaz de aportar la energía necesaria para la conmutación. Se trata de compensar las pérdidas por rozamiento que se elevan a 0,2 J aproximadamente para una carrera o recorrido de 8 mm de la válvula, y por consiguiente de la paleta de los electroimanes.

La energía aportada por un electroimán en el conjunto de la carrera antes citada, es igual a la integral de la fuerza.

Esta energía es relativamente pequeña en razón de la gran disminución de la fuerza para los grandes valores de entrehierro.

Por ejemplo, a una velocidad de rotación del motor de 6000 v/min, en un ciclo de dos tiempos, que optimizaría la utilización del accionador, la potencia útil sería de 20 W, la cual es pequeña en relación con su masa, del orden de 1 kg y de su gran volumen.

Para un motor térmico de 500 cm³ de cilindrada unitaria pueden satisfacerse tales dimensiones aunque éstas siguen siendo una circunstancia desfavorable.

Por el contrario, estás dimensiones no son compatibles con cilindradas unitarias más pequeñas.

En el escape, la energía que hay que facilitar es del orden de 1,4 J para luchar contra la presión en la cámara del cilindro durante la apertura de la válvula.

Los accionadores actuales presentan una altura relativamente grande en razón del apilamiento de muelles, de dos electroimanes y de un plato de accionamiento o paleta.

En estacionamiento, en los motores de los vehículos actuales, hay siempre un cilindro en compresión.

El motor asegura así un freno de aparcamiento complementario que ciertos usuarios explotan como freno adicional al freno de mano, especialmente en las pendientes.

Cuando se utilizan los accionadores electromagnéticos, las válvulas están en posición de equilibrio en la parte central, de modo que todas las cámaras del motor están a la presión atmosférica y ya no hay frenado complementario posible.

Finalmente, el propio accionador es relativamente barato en razón de su simplicidad, pero la electrónica de mando asociada, así como el sensor de posición de la válvula, son complejos y por tanto caros.

La invención pretende poner remedio a los inconvenientes de los accionadores electromagnéticos de válvulas clásicas, creando un accionador, que al tiempo que sea de precio de coste relativamente poco elevado, presente prestaciones mejoradas en el conjunto de los ámbitos citados anteriormente.

La invención tiene por objeto un perfeccionamiento del accionador electromagnético de válvula de motor de combustión interna conocido por la solicitud de patente EP-1010866A, cuyos elementos conocidos están recogidos en el preámbulo de la reivindicación 1, consistiendo este perfeccionamiento en que el cuerpo de cada electroimán comprende un brazo central y dos brazos laterales, en que la bobina de alimentación está dispuesta alrededor del brazo central y en que el imán permanente está colocado en el citado brazo central del cuerpo.

De acuerdo con otras características:

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que sigue, dada únicamente a título de ejemplo y hecha refiriéndose a los dibujos anejos, en los cuales:

- la Fig. 1 es una vista esquemática de un accionador electromagnético de dos electroimanes de acuerdo con la invención;

- la Fig. 1a es una vista esquemática parcial de un accionador de acuerdo con la invención;

- la Fig 2 es una vista esquemática en corte de otro accionador electromagnético de válvula de dos electroimanes de acuerdo con la invención;

- la Fig. 3 es una vista esquemática en corte de todavía otro accionador electromagnético de válvula, y

- la Fig. 4 es un gráfico comparativo de la fuerza ejercida sobre la paleta de un accionador provisto o no de un imán permanente.

El accionador electromagnético de válvula representado en la figura 1, comprende dos electroimanes 1, 2 que comprenden, cada uno, un cuerpo 3, 4 de chapa magnética laminada que llevan una respectiva bobina de alimentación 5, 6. Las caras de los electroimanes 1, 2 vueltas una hacia la otra, definen entre ellas un entrehierro 7 de un valor correspondiente al recorrido de una paleta 8 de material magnético fijada a una extremidad de un vástago 9 de accionamiento de una válvula 10 de motor de combustión interna.

El vástago 9 atraviesa el cuerpo 4 de uno de los electroimanes 2 entre el cual y un alojamiento 12 dispuesto en la...

1. Accionador electromagnético de válvula de motor de combustión interna que comprende dos electroimanes que comprenden, cada uno, una bobina de alimentación (3a), una paleta magnética (8a) dispuesta entre los dos electroimanes, unida a un órgano de arrastre de la válvula en contra de la acción de al menos un muelle de almacenamiento de energía de conmutación de la citada válvula, un imán permanente (12a), cuya imantación se combina con el campo generado en el citado cuerpo por la bobina de alimentación (3a), que está interpuesto en el campo magnético (2a) de al menos un electroimán, caracterizado por que el cuerpo (2a) de cada electroimán comprende un brazo central (9a) y dos brazos laterales (10a, 11a), estando dispuesta la bobina de alimentación (3a) alrededor del brazo central y estando colocado el imán permanente (12a) en el citado brazo central del cuerpo (2a).

2. Accionador electromagnético de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual los cuerpos magnéticos de los dos electroimanes definen entre sí un entrehierro en el cual la citada paleta está montada desplazable en contra de un muelle antagonista de almacenamiento de energía de conmutación, caracterizado por que un imán permanente (12a) está interpuesto en el cuerpo magnético de cada electroimán.

3. Accionador electromagnético de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el imán permanente está interpuesto en el cuerpo magnético del electroimán de cierre.

4. Accionador electromagnético de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el imán permanente está dispuesto en el cuerpo del electroimán de manera que la alimentación del imán permanente (12a) sea paralela al campo generado en el citado cuerpo por la bobina de alimentación (3a) correspondiente.