Motor para un vehículo hibrido de aire.

Motor para su uso en un vehículo híbrido que comprende al menos un cilindro que tiene un pistón (20) que define una cámara (10) de trabajo de volumen variable y válvulas (12,

14) de admisión y de escape accionadas por leva que controlan el flujo de aire hacia y desde de la cámara (10) de trabajo, en el que el cilindro puede hacerse funcionar en cualquiera de al menos dos modos, concretamente un primer modo en el que se genera potencia quemando combustible en la cámara de trabajo, y un segundo modo en el que el cilindro actúa para comprimir aire aspirado hacia el interior de la cámara (10) de trabajo y para almacenar el aire comprimido en un depósito (36) de aire, comprendiendo además el motor una válvula (32) de retención en un orificio de admisión que conduce a una válvula (12) de admisión del cilindro de manera que define una cámara (30) auxiliar en el orificio de admisión entre la válvula (12) de admisión y la válvula (32) de retención, un conducto (24) que conecta la cámara (30) auxiliar con el depósito (36) de aire, y una válvula (34) para controlar el flujo de aire comprimido entre la cámara (30) auxiliar y el depósito (36) de aire, caracterizado porque en el segundo modo la leva de accionamiento de la válvula de admisión continúa funcionando de la misma manera que en el primer modo pero se prevé un elemento (40) de parada para impedir que se cierre completamente la válvula (12) de admisión independientemente de la posición de la leva de accionamiento de la válvula de admisión, por lo cual el aire comprimido en la cámara (10) de trabajo mediante el movimiento del pistón (20) es admitido a través de la válvula (12) de admisión abierta hacia el interior de la cámara (30) auxiliar.

Motor para un vehículo híbrido de aire Campo de la invención La presente invención se refiere a un motor de combustión interna para un vehículo híbrido de aire en el que el frenado regenerativo se consigue utilizando energía de aire comprimido y a vehículos que incluyen un motor de este tipo.

Antecedentes de la invención Se conoce que un vehículo híbrido regenerativo puede conseguir una reducción importante en consumo de combustible (por consiguiente reducción de CO2) recuperando parte de la energía cinética del vehículo durante la desaceleración o frenado del vehículo y transformándola en otra forma de energía que pueda almacenarse para un uso futuro. Un ejemplo es el vehículo híbrido eléctrico en el que la energía de frenado se transforma en energía eléctrica y se almacena en una batería eléctrica. Otro ejemplo es el vehículo híbrido de inercia en el que la energía de frenado se transforma en energía de inercia y se almacena en un volante giratorio. Otro ejemplo adicional es el vehículo híbrido neumático en el que la energía de frenado se transforma en energía neumática y se almacena en un depósito de aire comprimido. El aire comprimido puede usarse para impulsar el vehículo, si el motor puede hacerse funcionar en un modo de motor de aire, o para mejorar el rendimiento del motor cuando está encendido, aumentando la presión del colector de admisión de manera análoga a un sobrealimentador. En este último caso, el aire comprimido puede usarse también para compensar el retraso de respuesta del turbo o turbo lag si el motor está sobrealimentado.

La patente EP 1 747 351 anterior de los solicitantes da a conocer un método de funcionamiento de un motor de combustión interna que tiene un cilindro de motor con un pistón alternativo, orificios de admisión primero y segundo para admitir gas desde un suministro de aire ambiente hacia el interior del cilindro de motor, válvulas de admisión primera y segunda dispuestas cada una entre uno respectivo de los orificios de admisión y el cilindro de motor, una válvula de retención dispuesta en el segundo de los orificios de admisión a una distancia de la segunda válvula de admisión y orientada para permitir que el gas fluya sólo hacia el cilindro de motor, y un sistema de accionamiento de válvulas variables para controlar la apertura y cierre de al menos la segunda válvula de admisión. El motor tiene un modo de funcionamiento en el que la segunda válvula de admisión se abre y se cierra mientras el cilindro está totalmente aislado del aire ambiente, para permitir la transferencia de gas entre el cilindro y una cámara auxiliar definida temporalmente por la parte del segundo orificio de admisión que se encuentra entre la segunda válvula de admisión y la válvula de retención. Cuando la segunda válvula de admisión se abre, la presión en la cámara auxiliar es mayor que la presión del suministro de aire ambiente de tal manera que no escapa gas más allá de la válvula de retención.

La patente anterior, que se cree que constituye la técnica anterior más cercana a la presente invención, requiere la presencia de dos orificios de admisión y, de manera más significativa, un sistema de accionamiento de válvulas variables, introduciendo ambos complejidades y sumándose al coste de fabricación.

El documento US 2005/0182553 y el documento FR 2 833 650 dan a conocer motores sin leva que pueden hacerse funcionar en un modo de compresor pero que requieren accionadores de válvula que funcionan de manera electrohidráulica o electromagnética que aumentan tanto el coste como la complejidad del motor.

Objetivo de la invención La presente invención busca por tanto proporcionar una modificación del motor del documento EP 1 747 351 que posibilite la implementación del modo de funcionamiento de compresor de aire de manera más simple y más rentable.

Sumario de la invención Según la presente invención se prevé un motor para su uso en un vehículo híbrido que comprende al menos un cilindro que tiene un pistón que define una cámara de trabajo de volumen variable y válvulas de admisión y de escape accionadas por leva que controlan el flujo de aire hacia y desde de la cámara de trabajo, en el que el cilindro puede hacerse funcionar en cualquiera de al menos dos modos, concretamente un primer modo en el que se genera potencia quemando combustible en la cámara de trabajo, y un segundo modo en el que el cilindro actúa para comprimir aire aspirado hacia el interior de la cámara de trabajo y para almacenar el aire comprimido en un depósito de aire, comprendiendo además el motor una válvula de retención en un orificio de admisión que conduce a una válvula de admisión del cilindro de manera que define una cámara auxiliar en el orificio de admisión entre la válvula de admisión y la válvula de retención, un conducto que conecta la cámara auxiliar con el depósito de aire, y una válvula para controlar el flujo de aire comprimido entre la cámara auxiliar y el depósito de aire, caracterizado porque en el segundo modo la leva de accionamiento de la válvula de admisión continúa funcionando de la misma manera que en el primer modo pero se prevé un elemento de parada para impedir que se cierre completamente la válvula de admisión independientemente de la posición de la leva de accionamiento de la válvula de admisión, por lo cual el aire comprimido en la cámara de trabajo mediante el movimiento del pistón es admitido a través de la válvula de admisión abierta hacia el interior de la cámara auxiliar.

Aunque el elemento de parada en la invención sólo se requiere estrictamente para mantener abierta la válvula de admisión durante un periodo de compresión, en la realización preferida de la invención, el elemento de parada es un tope que permanece estacionario durante todo el ciclo del motor cuando el motor está funcionando en modo de compresor. A diferencia de un sistema de sincronismo de válvulas variables, el elemento de parada no necesita moverse en sincronía con la rotación del cigüeñal y no usa potencia mientras está en su sitio. El elemento de parada puede actuar sobre un empujador de leva, un balancín accionador u otro componente de la serie de válvulas, simplemente para garantizar que incluso cuando el empujador de leva está alineado con el círculo primitivo de la leva que abre y cierra la válvula durante el funcionamiento normal de su cilindro, la válvula no se cierra totalmente contra su asiento de válvula. Si hay suficiente espacio libre para la válvula cuando el pistón está en el punto muerto superior, la válvula puede permanecer totalmente abierta todo el tiempo, pero de lo contrario el elemento de parada garantiza que permanezca parcialmente abierta, en una posición en la que se evita la colisión con el pistón.

Si el motor tiene dos orificios de admisión por cilindro, sólo uno de los orificios de admisión tiene que actuar como una cámara de compresor, pero si el motor tiene sólo un orificio de admisión por cilindro, no hay motivo por el cual ese orificio no deba actuar como un orificio de admisión y como la cámara de compresor.

En el caso de que el motor tenga dos orificios de admisión por cilindro y uno de los orificios de admisión actúe como una cámara de compresión, una válvula de estrangulación puede preverse adicionalmente en serie con y aguas arriba de la válvula de retención. Esta válvula de estrangulación puede cerrarse durante el modo de compresor para reducir la carga de gas diferencial en la válvula de retención.

Durante el frenado de motor, el motor se hace funcionar con flujo de aire ilimitado hacia el orificio de admisión, con el suministro de combustible cortado y con el elemento de parada activado de modo que el aire comprimido producido durante el periodo de compresión del motor se fuerza más allá del espacio no cerrado de la válvula de admisión hacia el interior de la cámara auxiliar y a través de la misma hasta el depósito de almacenamiento de aire comprimido.

Durante el accionamiento del motor, el motor se hace funcionar con el elemento de parada retraído y por tanto sin que interaccione con la válvula de admisión de ninguna forma. Si se desea, el aire comprimido procedente del depósito de almacenamiento de aire comprimido puede suministrarse hacia el interior del colector de admisión del motor de modo que el aire comprimido se usa para impulsar el motor y/o apoyar la combustión en el motor.

Durante la operación de parada/arranque, el motor puede apagarse durante un periodo corto, para posteriormente volver a ponerse en marcha usando el aire comprimido procedente del... [Seguir leyendo]

1. Motor para su uso en un vehículo híbrido que comprende al menos un cilindro que tiene un pistón (20) que define una cámara (10) de trabajo de volumen variable y válvulas (12, 14) de admisión y de escape 5 accionadas por leva que controlan el flujo de aire hacia y desde de la cámara (10) de trabajo, en el que el cilindro puede hacerse funcionar en cualquiera de al menos dos modos, concretamente un primer modo en el que se genera potencia quemando combustible en la cámara de trabajo, y un segundo modo en el que el cilindro actúa para comprimir aire aspirado hacia el interior de la cámara (10) de trabajo y para almacenar el aire comprimido en un depósito (36) de aire, comprendiendo además el motor una válvula (32) de retención en un orificio de admisión que conduce a una válvula (12) de admisión del cilindro de manera que define una cámara (30) auxiliar en el orificio de admisión entre la válvula (12) de admisión y la válvula (32) de retención, un conducto (24) que conecta la cámara (30) auxiliar con el depósito (36) de aire, y una válvula (34) para controlar el flujo de aire comprimido entre la cámara (30) auxiliar y el depósito (36) de aire, caracterizado porque en el segundo modo la leva de accionamiento de la válvula de admisión continúa funcionando de la misma manera que en el primer modo pero se prevé un elemento (40) de parada para impedir que se cierre completamente la válvula (12) de admisión independientemente de la posición de la leva de accionamiento de la válvula de admisión, por lo cual el aire comprimido en la cámara (10) de trabajo mediante el movimiento del pistón (20) es admitido a través de la válvula (12) de admisión abierta hacia el interior de la cámara (30) auxiliar.

2. Motor según la reivindicación 1, en el que el elemento (40) de parada es un tope que permanece estacionario durante todo el ciclo del motor para impedir que la válvula de admisión se cierre completamente mientras el motor está funcionando en el segundo modo.

3. Motor según la reivindicación 1, en el que se prevé adicionalmente una válvula de estrangulación en serie con y aguas arriba de la válvula (32) de retención.

4. Motor según cualquier reivindicación anterior, en el que se prevé un regulador (38) de presión para suministrar una presión de aire de empuje predeterminada hacia el interior de un colector (50) de admisión 30 del motor desde el depósito de aire.

5. Motor según la reivindicación 4, en el que se prevé una válvula (52) en una entrada al colector de admisión desde la atmósfera ambiente para impedir que cualquier aire a presión en el colector (50) de admisión escape a la atmósfera ambiente a través de la entrada del colector de admisión.

6. Vehículo híbrido que comprende un motor según cualquier reivindicación anterior y que tiene un sistema de control para apagar el motor cuando el vehículo está parado y para volver a poner en marcha el motor usando aire comprimido procedente del depósito de aire cuando el movimiento del vehículo va a reanudarse.

7. Vehículo según la reivindicación 6, en el que el motor tiene un tercer modo de funcionamiento en el que el propio motor funciona como un motor de aire impulsado mediante aire comprimido procedente del depósito de aire.

45 8. Vehículo según la reivindicación 6, en el que el vehículo incluye un motor de aire separado del motor para volver a poner en marcha el motor usando aire comprimido procedente del depósito de aire.