ACCIONAMIENTO DE VÁLVULA.

Accionamiento de válvula, en especial para válvulas de cambio de gases de motores de combustión interna,

con un elemento (21) de accionamiento alojado móvil en un cilindro (20) de trabajo, en especial un pistón, para el accionamiento de una válvula (22), estando previsto en el cilindro (20) de trabajo, a un lado del elemento (21) de accionamiento, al menos un primer volumen (23) de trabajo que, mediante al menos una primera tubería (25) de fluido, está en unión operativa con al menos un primer acumulador (27) de presión para fluido, estando dispuesta en la primera tubería (25) de fluido, una válvula (29) de mando de accionamiento activo, que conmuta al menos dos tuberías (25, 26) de fluido, estando conectado en serie o en paralelo, al menos un elemento (30, 31) pasivo de maniobra, a la válvula (29) de mando, para el mando de una circulación de fluido, de preferencia una válvula de retención, estando previsto en el cilindro (20) de trabajo, en un costado del elemento (21) de accionamiento, opuesto al primer volumen (23) de trabajo, al menos un segundo volumen (24) de trabajo que está en unión operativa, mediante al menos una segunda tubería (26) de fluido, con al menos un segundo acumulador (28) de presión para fluido, estando dispuesta la válvula (29) de mando de accionamiento activo en la primera y en la segunda tubería (25, 26) de fluido, caracterizado porque el accionamiento de válvula presenta exactamente una válvula (29) de mando de accionamiento activo, pudiendo almacenarse temporalmente, de preferencia al frenar, energía cinética del accionamiento de válvula, de preferencia de la válvula (22), mediante establecimiento de presión en el primer acumulador (27) de presión y/o en el segundo acumulador (28) de presión, para una carrera subsiguiente de la válvula (22)

La presente invención se refiere a un accionamiento de válvula, en especial para válvulas de cambio de gases de motores de combustión interna, con un elemento de accionamiento alojado móvil en un cilindro de trabajo, en especial un pistón, para el accionamiento de una válvula, estando previsto en el cilindro de trabajo, a un lado del elemento de accionamiento, al menos un primer volumen de trabajo que, mediante al menos una primera tubería de fluido, está en unión operativa con al menos un primer acumulador de presión para fluido, estando dispuesta en la primera tubería de fluido, una válvula de mando de accionamiento activo, que conmuta al menos dos tuberías de fluido, estando conectado en serie o en paralelo a la válvula de mando, al menos un elemento pasivo de maniobra, para el mando de una circulación de fluido, de preferencia una válvula de retención, estando previsto en el cilindro de trabajo, en un costado del elemento de accionamiento, opuesto al primer volumen de trabajo, al menos un segundo volumen de trabajo que está en unión operativa, mediante al menos una segunda tubería de fluido, con al menos un segundo acumulador de presión para fluido, estando dispuesta la válvula de mando de accionamiento activo, en la primera y en la segunda tubería de fluido.

Por el documento EP 1215369 A2 se conocen accionamientos de válvula variables al cien por cien. Estos se basan principalmente en el concepto de un vibrador libre y persiguen la idea básica de recuperar energía al frenar la válvula o el accionamiento de la válvula, y almacenarla temporalmente en forma de presión, para poder emplear esta presión para el accionamiento de la válvula en una carrera subsiguiente, en especial en la carrera opuesta, de nuevo para la aceleración de la válvula. La idea básica es pues crear accionamientos de válvula que en especial ahorren energía en forma de vibradores casi libres, para el movimiento de apertura y/o de cierre de una válvula. Accionamientos genéricos de válvula, los hacen públicos, por ejemplo, el documento DE 10 2004 030 306 A1, el DE 10 2004 040 210 A1 ó el WO 2006/108438 A1.

Del documento WO 02/29216 A1 se deduce un accionamiento de válvula con más de una única válvula de mando de accionamiento activo, y sin válvula de mando de accionamiento activo en la segunda tubería. El accionamiento de válvula presenta la posibilidad del tanque del acumulador de presión a partir del vibrador libre mediante recuperación de la energía cinética del accionamiento de válvula. En los sistemas conocidos en el estado actual de la técnica, es necesario conectar en su caso muchas veces, varias válvulas de mando de accionamiento activo maniobradas eléctricamente o mandadas por presión o por desplazamiento, durante un ciclo de apertura y cierre del accionamiento de válvula. Esto conduce a estructuras muy costosas.

Es misión de la invención minimizar el número de las válvulas de mando de accionamiento activo necesarias, y el número de los procesos de mando por ciclo.

Esto se consigue según la invención, haciendo que el accionamiento de válvula presente exactamente una válvula de mando de accionamiento activo, pudiendo almacenarse temporalmente, de preferencia al frenar, energía cinética del accionamiento de válvula, de preferencia de la válvula, mediante establecimiento de presión en el primer acumulador de presión y/o en el segundo acumulador de presión, para una carrera subsiguiente de la válvula.

Por elementos pasivos de maniobra se entienden aquí, en especial, elementos de maniobra que se conmutan mediante el fluido que circula por ellos. No necesitan actuador adicional ninguno, como está previsto para la maniobra en el caso de válvulas de mando de accionamiento activo. Elementos pasivos de maniobra utilizados con frecuencia son, por ejemplo, válvulas de retención. Mediante la utilización según la invención de elementos pasivos de maniobra, se necesita todavía en forma favorable, tan sólo una única válvula de mando de accionamiento activo. Además, también es posible que durante un ciclo de apertura y cierre de la válvula a maniobrar, esta válvula de mando de accionamiento activo, sólo se tenga que desplazar en vaivén aún una sola vez, entre dos posiciones.

Aquí está previsto que el volumen de trabajo sea un primer volumen de trabajo, y el acumulador de presión, un primer acumulador de presión, y que en el cilindro de trabajo, en un costado del elemento de accionamiento, opuesto al primer volumen de trabajo, esté previsto al menos un segundo volumen de trabajo que está en unión operativa, mediante al menos una segunda tubería de fluido, con al menos un segundo acumulador de presión para fluido, estando dispuesta la válvula de mando de accionamiento activo en la primera y en la segunda tubería de fluido. Pero también es posible, en lugar del segundo volumen de trabajo y del segundo acumulador de presión, poner en este costado del elemento de accionamiento, un muelle o una contrapresión constante.

Variantes de realización según la invención, prevén que el accionamiento de válvula presente exactamente una válvula de mando de accionamiento activo. Como muestran los ejemplos de realización que se explican más adelante, es favorable cuando al menos, de preferencia exactamente, están conectados en serie y/o en paralelo, dos elementos pasivos de maniobra para el mando de una circulación de fluido en la válvula de mando de accionamiento activo. En el caso de una conexión en serie, el o los elemento(s) pasivo(s) de maniobra para el mando de una circulación de fluido, están dispuestos en la primera y en la segunda tubería de fluido, de preferencia en el lado de la válvula de mando de accionamiento activo, que mira hacia el respectivo volumen de trabajo. En el caso de una conexión en paralelo, puede estar previsto en forma favorable, que el elemento o los elementos pasivos de maniobra, estén dispuestos de preferencia, cada uno en al menos una tubería de bypass de la primera y/o de la segunda tubería de fluido, que rodea la válvula de mando de accionamiento activo. En los accionamientos de válvula según la invención, los elementos de accionamiento se pueden accionar hidráulica y/o reumáticamente. Pero existe una ventaja general cuando los accionamientos de válvula están configurados de tal manera que de preferencia al frenar, se pueda almacenar temporalmente energía cinética del accionamiento de válvula, de preferencia de la válvula, mediante el establecimiento de presión en el primer acumulador de presión y/o en el segundo acumulador de presión, para una carrera subsiguiente de la válvula.

Los accionamientos de válvula descritos hasta ahora, se pueden emplear especialmente bien para la apertura y cierre de válvulas en las que durante la carrera de apertura, como también durante la de cierre, actúa sobre la válvula aproximadamente la misma fuerza antagonista. Este es el caso, por ejemplo, en válvulas de admisión para cámaras de combustión de motores de combustión interna. No obstante es distinta la situación, por ejemplo, en válvulas de escape de cámaras de combustión, en las que en el estado actual de la técnica, se genera un consumo notable adicional de energía debido a la llamada fuerza antagonista del gas en la cámara de combustión. Esta fuerza antagonista del gas resulta de una presión residual que al abrir la válvula de escape, todavía está presente, del ciclo precedente de trabajo de la cámara de combustión. En cada caso según la forma de conducir y el momento de la apertura, está presión residual es de diferente magnitud. Pero su orden de magnitud se puede elevar hasta 10 bares y más. La válvula de escape se tiene que abrir contra esta presión. Pero esta fuerza antagonista del gas existe sólo durante la carrera de apertura, y no durante la carrera de cierre. De aquí resulta una asimetría que se manifiesta negativamente en especial, en los arriba citados accionamientos de válvula que ahorran energía. Para conseguir aquí una mejora, accionamientos de válvula que se pueden emplear con especial preferencia, por ejemplo, para el accionamiento de válvulas de escape de motores de combustión interna, prevén un actuador adicional que apoya al menos por sectores, el elemento de accionamiento, en la carrera que necesita más fuerza.

Con frecuencia es suficiente aquí cuando el actuador adicional está configurado de manera que solamente actúa sobre la válvula en un trecho parcial, de preferencia al comienzo, de la carrera a efectuar de apertura y cierre por el elemento de accionamiento. A este respecto puede estar previsto que para el actuador adicional esté previsto un tope que alcanza antes... [Seguir leyendo]

1. Accionamiento de válvula, en especial para válvulas de cambio de gases de motores de combustión interna, con un elemento (21) de accionamiento alojado móvil en un cilindro (20) de trabajo, en especial un pistón, para el accionamiento de una válvula (22), estando previsto en el cilindro (20) de trabajo, a un lado del elemento (21) de accionamiento, al menos un primer volumen (23) de trabajo que, mediante al menos una primera tubería (25) de fluido, está en unión operativa con al menos un primer acumulador (27) de presión para fluido, estando dispuesta en la primera tubería (25) de fluido, una válvula (29) de mando de accionamiento activo, que conmuta al menos dos tuberías (25, 26) de fluido, estando conectado en serie o en paralelo, al menos un elemento (30, 31) pasivo de maniobra, a la válvula (29) de mando, para el mando de una circulación de fluido, de preferencia una válvula de retención, estando previsto en el cilindro (20) de trabajo, en un costado del elemento (21) de accionamiento, opuesto al primer volumen (23) de trabajo, al menos un segundo volumen (24) de trabajo que está en unión operativa, mediante al menos una segunda tubería (26) de fluido, con al menos un segundo acumulador (28) de presión para fluido, estando dispuesta la válvula (29) de mando de accionamiento activo en la primera y en la segunda tubería (25, 26) de fluido, caracterizado porque el accionamiento de válvula presenta exactamente una válvula (29) de mando de accionamiento activo, pudiendo almacenarse temporalmente, de preferencia al frenar, energía cinética del accionamiento de válvula, de preferencia de la válvula (22), mediante establecimiento de presión en el primer acumulador (27) de presión y/o en el segundo acumulador (28) de presión, para una carrera subsiguiente de la válvula (22).

2. Accionamiento de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos de preferencia exactamente, están conectados en serie y/o en paralelo, dos elementos (30, 31) pasivos de maniobra para el mando de una circulación de fluido, en la válvula (29) de mando de accionamiento activo.

3. Accionamiento de válvula según la reivindicación 1 ó la reivindicación 2, caracterizado porque en el caso de una conexión en serie, el (los) elemento(s) (30, 31) pasivo(s) de maniobra para el mando de una circulación de fluido, está(n) dispuesto(s) en la primera (y/)o en la segunda tubería (25, 26) de fluido, de preferencia en el lado de la válvula (29) de mando de accionamiento activo, que mira hacia el respectivo volumen (23, 24) de trabajo.

4. Accionamiento de válvula según la reivindicación 1 ó la reivindicación 2, caracterizado porque en el caso de una conexión en paralelo, el(los) elemento(s) (30, 31) pasivo(s) de maniobra para el mando de una circulación de fluido, está(n) dispuesto(s) de preferencia, cada uno en al menos una tubería (32, 33) de bypass de la primera (y/)o de la segunda tubería (25, 26) de fluido, que rodea la válvula (29) de mando de accionamiento activo.

5. Accionamiento de válvula según alguna de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el elemento (21) de accionamiento se puede accionar hidráulica o reumáticamente.

6. Accionamiento de válvula según alguna de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque prevé un amortiguamiento de las posiciones de fin de carrera, de preferencia hidráulico y/o neumático, para al menos una zona en la que la válvula (22) alcanza una de sus posiciones de fin de carrera.

7. Accionamiento de válvula según alguna de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el elemento (21) de accionamiento está previsto para la realización de una carrera de apertura y de una carrera de cierre de la válvula (22), y en al menos una parte de la carrera de apertura o de la carrera de cierre, hay que aplicar sobre la válvula

(22) más fuerza del elemento (21) de accionamiento que en la otra respectiva carrera, estando previsto un actuador (34) adicional que apoya, al menos por zonas, el elemento (21) de accionamiento en la carrera que necesita más fuerza.

8. Accionamiento de válvula según la reivindicación 7, caracterizado porque el actuador (34) adicional no se puede accionar, como fuerza impulsora, con presión derivada de una cámara de combustión, de preferencia de un motor de combustión interna.

9. Accionamiento de válvula según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque el actuador (34) adicional se puede accionar hidráulica y/o neumática y/o eléctrica y/o piezoeléctrica y/o magnética y/o electromagnéticamente.

10. Accionamiento de válvula según alguna de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque tanto el actuador

(34) adicional, como también el elemento (21) de accionamiento, se pueden accionar hidráulica y/o neumáticamente y estar alimentados por una fuente (pS) común de presión del sistema.

11. Accionamiento de válvula según alguna de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque el actuador (34) adicional apoya el elemento (21) de accionamiento en la carrera que necesita más fuerza, durante toda la carrera.

12. Accionamiento de válvula según alguna de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque el actuador (34) adicional está configurado de manera que sólo actúa sobre la válvula (22), en un recorrido (hp) parcial, de preferencia al comienzo, de la carrera de apertura o de cierre a efectuar por el elemento (21) de accionamiento.

13. Accionamiento de válvula según alguna de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque el actuador (34) adicional finaliza la alimentación de energía antes de que la válvula (22) llegue a sus posiciones de fin de carrera.

14. Accionamiento de válvula según alguna de las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado porque para el actuador

(34) adicional está previsto un tope (35) que alcanza antes de que la válvula (22) llegue a sus posiciones de fin de carrera.

15. Accionamiento de válvula según alguna de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el accionamiento de válvula está previsto para una válvula de escape de gases o para una válvula de admisión de gases de un motor de combustión interna.

16. Motor de combustión interna con un accionamiento de válvula según alguna de las reivindicaciones 1 a 15.