BRPI0619104A2 - sistema e método para acionamento de válvula hidráulico - Google Patents

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David B Smith
James A Judd
Neil Fuchs
Michael P Dailey
Steven N Ernest
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Abstract

SISTEMA E MéTODO PARA ACIONAMENTO DE VáLVULA HIDRáULICO. Sistemas e métodos para acionamento de válvula hidráulico e/ou variável de válvulas de motor estão revelados. Uma modalidade da presente invenção pode incluir um sistema de acionamento de válvula hidráulico conectado operacionalmente a uma válvula de motor. Primeira e segunda válvulas de controle podem ser conectadas operacionalmente ao sistema de acionamento de válvula hidráulico e adaptadas para liberar seletivamente fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico independentemente uma da outra. A primeira válvula de controle é preferivelmente uma válvula de gatilho acionada por solenóide e a segunda válvula de controle é preferivelmente uma válvula acionada mecanicamente ou hidraulicamente.

Description

"SISTEMA E MÉTODO PARA ACIONAMENTO DE VÁLVULA HIDRÁULICO"
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção diz respeito, de uma maneira geral, a um sistema e método para acionar uma válvula de mo- tor em um motor de combustão interna. Particularmente, a presente invenção diz respeito a um sistema e método que po- de fornecer acionamento hidráulico e/ou variável de válvulas de motor de admissão, exaustão e auxiliares em um motor de combustão interna.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Acionamento de válvula em um motor de combustão interna é exigido a fim de o motor produzir potência positi- va. Durante potência positiva, uma ou mais válvulas de ad- missão podem ser abertas para admitir combustível e ar para dentro de um cilindro para combustão. Uma ou mais válvulas de exaustão podem ser abertas para permitir que gás de com- bustão escape do cilindro. Válvulas de admissão, exaustão e/ou auxiliares também podem ser abertas durante potência positiva em vários momentos para recircular gases para emis- sões aperfeiçoadas.
Acionamento de válvula de motor também pode ser usado para produzir frenagem de motor e recirculação de gás de exaustão (EGR) quando o motor não está sendo usado para produzir potência positiva. Durante frenagem de motor, as válvulas de exaustão podem ser abertas seletivamente para converter, pelo menos temporariamente, o motor em um com- pressor de ar. Em assim fazendo, o motor desenvolve cavalo- vapor retardador para ajudar a diminuir a velocidade do vei- culo. Isto pode prover o operador com controle aumentado so- bre o veiculo e reduzir substancialmente desgaste nos freios de serviço do veiculo.
Em muitos motores de combustão interna, as válvu- las de admissão e exaustão podem ser abertas e fechadas por meio de carnes de perfil fixo, e mais especificamente por meio de um ou mais lóbulos fixos que são uma parte integral de cada um dos carnes. Benefícios tais como aumento de desem- penho, maior economia de combustível, baixas emissões e me- lhor dirigibilidade de veículo podem ser obtidos se o sin- cronismo e elevação válvula de admissão e de descarga pude- rem ser variados. O uso de carnes de perfil fixo, entretanto, pode tornar difícil ajustar os sincronismos e/ou quantidades de elevação de válvula de motor a fim de otimizá-los para várias condições de operação de motor, tais como diferentes velocidades de motor.
Um método proposto para ajustar sincronismo e ele- vação de válvula, dado um perfil de carne fixo, tem sido for- necer acionamento de válvula variável pela incorporação de um dispositivo de "movimento perdido" na articulação do trem de válvula entre a válvula e o carne. Movimento perdido é a expressão aplicada a uma classe de soluções técnicas para modificar o movimento de válvula proscrito por um perfil de carne com uma montagem de articulação mecânica, hidráulica, ou outra de comprimento variável. Em um sistema de movimento perdido, um lóbulo de carne pode fornecer o movimento de ele- vação "máximo" necessário sobre uma faixa total de condições de operação de motor. Um sistema de comprimento variável po- de ser então incluído na articulação do trem de válvula, in- termediário da válvula a ser aberta e o carne fornecendo o movimento máximo, para seletivamente estender a duração da elevação máxima para além da duração fornecida pelo carne e/ou subtrair ou perder parte ou toda a elevação fornecida pelo carne.
Este sistema de comprimento variável (ou sistema de movimento perdido) pode, quando inteiramente expandido, transmitir todo o movimento de came para a válvula e mesmo estender a duração do evento de válvula para além da normal- mente fornecida pelo came, e quando inteiramente contraído, não transmitir nenhum ou uma quantidade mínima do movimento de came para a válvula. Um exemplo de um sistema e método de movimento perdido é fornecido em Hu, patentes US 5.537.976 e 5.680.841, as quais são atribuídas para o mesmo requerente, tal como o presente pedido, e que estão incorporadas neste documento por meio desta referência.
A patente 5.680.841 mencionada anteriormente con- sidera o uso de uma válvula de gatilho de alta velocidade para controlar a liberação de fluido hidráulico do sistema de movimento perdido. Particularmente, sistemas de movimento perdido de alta velocidade são necessários para fornecer A- cionamento de Válvula Variável (VVA). Acionamento de válvula variável verdadeiro é considerado como sendo suficientemente rápido tal como para permitir ao sistema de movimento perdi- do assumir mais de um comprimento dentro da duração de um único movimento de lóbulo de came, ou pelo menos durante um ciclo do motor. Pelo uso de um mecanismo de alta velocidade para variar o comprimento do sistema de movimento perdido, controle suficientemente preciso pode ser alcançado sobre acionamento de válvula para capacitar acionamento de válvula mais ideal sobre uma faixa de condições de operação de mo- tor. Embora muitos dispositivos tenham sido sugeridos para realizar vários graus de flexibilidade em sincronismo e ele- vação de válvula, acionamento de válvula variável hidráulico de movimento perdido está se tornando reconhecido pelo supe- rior potencial em alcançar a melhor mistura de flexibilida- de, baixo consumo de energia e confiabilidade.
Benefícios de motor a partir de sistemas VVA de movimento perdido podem ser alcançados pela criação de per- fis de carne complexos com lóbulos ou saliências extras para fornecer elevações de válvula auxiliares além dos eventos principais de admissão e exaustão convencionais. Muitos mo- dos exclusivos de acionamento de válvula de motor podem ser produzidos por um sistema VVA que inclui carnes de múltiplos lóbulos. Por exemplo, um perfil de came de admissão pode in- cluir um lóbulo adicional para EGR antes do lóbulo de admis- são principal, e/ou um perfil de came de exaustão pode in- cluir um lóbulo adicional para EGR depois do lóbulo de e- xaustão principal. Outros lóbulos auxiliares para carrega- mento de cilindro e/ou liberação de compressão também podem ser incluídos nos carnes. O sistema VVA de movimento perdido pode ser usado para seletivamente cancelar ou ativar qual- quer uma ou todas as combinações de elevações de válvula possíveis a partir da variedade de lóbulos fornecida nos ca- mes de admissão e exaustão. Como resultado, aperfeiçoamentos significativos podem ser feitos tanto para potência positiva quanto para operação de frenagem de motor do motor.
Os benefícios expostos anteriormente não são ne- cessariamente limitados às válvulas de exaustão e admissão. Também é considerado pelos presentes inventores que VVA de movimento perdido pode ser aplicado a uma válvula de motor auxiliar que é dedicada a algum propósito a não ser admissão ou exaustão, tal como, por exemplo, frenagem de motor ou EGR. Pelo fornecimento de um carne de válvula de motor auxi- liar com todas as possíveis ativações que possam ser deseja- das e um sistema VVA de movimento perdido, o acionamento da válvula auxiliar pode ser variado para otimização em dife- rentes velocidades e condições de motor.
Em vista do anterior, as modalidades de sistema e método de movimento perdido da presente invenção podem ser particularmente úteis em motores exigindo acionamento de válvula variável para potência positiva, eventos de válvula de frenagem de motor (tais como, por exemplo, frenagem de liberação de compressão) e eventos de válvula de recircula- ção de gás de exaustão.
Cada um dos tipos anteriores de eventos de válvula (admissão principal, exaustão principal, frenagem de motor, e recirculação de gás de exaustão) ocorre como resultado de uma válvula de motor sendo empurrada para dentro de um ci- lindro de motor para permitir o fluxo de gases para o cilin- dro e a partir dele. Cada evento inerentemente tem um tempo de partida (abertura) e um tempo de conclusão (fechamento), os quais coletivamente definem a duração do evento. Os tem- pos de partida e de conclusão podem ser marcados em relação à posição do motor (usualmente a posição de virabrequim) na ocorrência de cada um. Estes eventos de válvula também in- cluem inerentemente um ponto no qual a válvula de motor al- cança sua extensão máxima dentro do cilindro de motor, o qual é comumente referido como a elevação de válvula. Assim, cada evento de válvula pode ser definido, pelo menos em um nivel básico, pelo seu tempo de partida e o de conclusão, e a elevação de válvula.
Se o sistema de movimento perdido conectando o ca- rne de motor à válvula de motor tiver um comprimento fixado cada vez que um lóbulo particular agir no sistema, então os tempos de partida e de conclusão e a elevação para cada e- vento marcado por esse lóbulo serão fixados. Além disso, um sistema de movimento perdido que tenha um comprimento fixado durante a duração da rotação de carne total produzirá um e- vento de válvula em resposta a cada lóbulo no carne, assumin- do que o sistema não incorpora um espaço de movimento entre o sistema de movimento perdido e a válvula de motor. Se o sistema de movimento perdido não tiver um comprimento fixa- do, então o tempo de partida, tempo de conclusão e a eleva- ção ideais de uma válvula de motor também não serão "fixa- dos", e podem ser seletivamente variados para diferentes mo- dos e condições de operação de motor (por exemplo, diferen- tes carga de motor, abastecimento, corte de cilindro, etc.), para diferentes velocidades do motor e para diferentes con- dições ambientais. Desta maneira, é desejável ter um sistema de movimento perdido que seja capaz de atingir comprimentos variáveis durante o curso de um ciclo de motor.
Também é desejável fornecer potência e eficiência de combustível ideais durante operação de potência positiva de um motor. Uma vantagem de várias modalidades da presente invenção é que elas podem ser usadas para variar o sincro- nismo e/ou elevação de válvula de admissão e exaustão para fornecer potência e eficiência de combustível ideais, se as- sim desejado. 0 uso de um sistema VVA de movimento perdido permite que sincronismo e/ou elevação de válvula sejam vari- ados em resposta às mudanças de condições, carga e velocida- de de motor. Estas variações podem ser feitas em resposta ao sensoriamento em tempo real das condições de motor e/ou ins- truções pré-programadas.
Também é desejável reduzir NOx e/ou outras emis- sões poluentes da exaustão de motores de combustão interna, e motores Diesel particularmente. Uma vantagem de várias mo- dalidades da presente invenção é que elas podem ser usadas para reduzir NOx e outras emissões poluentes, pela execução de recirculação interna de gás de exaustão ou pela captura de gás de exaustão residual, usando sincronismo de válvula e elevações auxiliares variáveis de válvulas de admissão, e- xaustão e/ou auxiliares. Por permitir que gás de exaustão dilua a carga de ar puro de entrada do coletor de admissão, menores temperaturas de combustão de pico podem ser alcança- das sem grandes aumentos no consumo de combustível, o que pode resultar em menor formação de poluição e queima mais completa de hidrocarbonetos. Também de grande interesse para motores diesel é a capacidade do motor para ter um modo de frenagem de motor. Uma outra vantagem de várias modalidades da presente inven- ção é que elas podem ser usadas para otimizar frenagem de motor através de uma faixa de velocidades do motor, assim como modular frenagem de motor responsiva à demanda de moto- rista.
Também é desejável fornecer motores com a capaci- dade para aquecimento mais rápido pelo emprego de sincronis- mo de válvula especial durante um curto período depois de o motor ter dado a partida. Conforto de Motorista e eficiên- cias de dispositivo depois de tratamento podem depender de quão rapidamente um motor pode ser levado para a temperatura de operação normal. Também uma outra vantagem de várias mo- dalidades da presente invenção é que elas podem fornecer a- quecimento de motor aperfeiçoado. Isto pode ser alcançado usando diversas técnicas diferentes, incluindo, mas não se limitando a estas, fechar válvula de admissão prematuramen- te, EGR, mudanças na sobreposição de válvula de exaus- tão/admissão, corte de cilindro de alguns cilindros, e mesmo frenagem de liberação de compressão de alguns cilindros du- rante potência positiva para efetivamente fazer o motor tra- balhar contra si mesmo.
A capacidade para fornecer corte de cilindro pode ser útil não somente durante aquecimento de motor e não so- mente para motores diesel. Em algumas modalidades da presen- te invenção, o sistema VVA de movimento perdido pode ser a- daptado para perder todos os movimentos de carne associados com uma válvula de motor ou mesmo um cilindro de motor. Como resultado, estes sistemas VVA de movimento perdido pode ser usado para efetivamente "cortar" ou desligar um ou mais ci- lindros de motor da inclusão no motor. Esta capacidade pode ser usada para variar o número de cilindros que disparam du- rante potência positiva, para acrescentar controle sobre e- ficiência de combustível e disponibilidade de potência. Cor- te de cilindro também pode aumentar temperatura de gás de exaustão nos cilindros que continuam a disparar, melhorando assim a eficiência de exaustão depois de tratamento. Também é considerado que corte de cilindro pode ser executado se- qüencialmente na hora em que um motor é ligado e/ou desliga- do para diminuir a quantidade de movimento de balanço que é produzido por um motor durante períodos de partida e de pa- ralisação.
Vantagens adicionais da invenção estão expostas, em parte, na descrição que se segue e, em parte, estarão a- parentes para os versados na técnica a partir da descrição e/ou da prática da invenção.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Os requerentes desenvolveram um inovador sistema de acionamento de válvula variável para uma válvula de motor de combustão interna compreendendo: um sistema de acionamen- to de válvula hidráulico conectado operacionalmente à válvu- la de motor; uma primeira válvula de controle conectada ope- racionalmente ao sistema de acionamento de válvula hidráuli- co, a dita primeira válvula de controle adaptada para libe- rar seletivamente fluido hidráulico do sistema de acionamen- to de válvula hidráulico; e uma segunda válvula de controle conectada operacionalmente ao sistema de acionamento de vál- vula hidráulico, a dita segunda válvula de controle adaptada para liberar seletivamente fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico.
Os requerentes também desenvolveram em um sistema de acionamento de válvula variável para uma ou mais válvulas de motor de combustão interna, um inovador método de acionar uma válvula de motor compreendendo as etapas de: acionar uma válvula de motor pelo menos em parte com um sistema de acio- namento de válvula hidráulico; liberar seletivamente fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico pela abertura de uma primeira válvula de controle; e liberar seletivamente fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico pela abertura de uma segunda válvula de controle no caso de a primeira válvula de controle falhar antes disto na liberação de fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico.
Os requerentes desenvolveram adicionalmente um i- novador sistema de acionamento de válvula hidráulico para uma válvula de motor de combustão interna compreendendo: uma passagem hidráulica fornecendo comunicação hidráulica entre um suprimento de fluido hidráulico e um atuador de válvula hidráulico; uma primeira válvula de controle conectada ope- racionalmente à passagem hidráulica e adaptada para liberar seletivamente fluido hidráulico da passagem de fluido hi- dráulico; e uma segunda válvula de controle conectada opera- cionalmente à passagem hidráulica e adaptada para liberar seletivamente fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico.
Deve ser entendido que tanto a descrição geral an- terior quanto a descrição detalhada a seguir são somente e- xemplares e explanativas, e não são restritivas da invenção tal como reivindicada. Os desenhos anexos, os quais estão incorporados neste documento por meio desta referência, e que constituem uma parte desta especificação, ilustram cer- tas modalidades da invenção e, juntamente com a descrição detalhada, servem para explicar os princípios da presente invenção.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
A fim de auxiliar o entendimento desta invenção, será feito agora referência aos desenhos anexos, nos quais números de referência iguais se referem a elementos iguais. Os desenhos são somente exemplares, e não devem ser inter- pretados como limitações da invenção.
A figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de acionamento de válvula de acordo com uma primeira modali- dade da presente invenção.
A figura 2 é um diagrama esquemático de um sistema de acionamento de válvula de acordo com uma segunda modali- dade da presente invenção.
A figura 3 é uma vista isométrica de uma válvula de controle capaz de ser usada na segunda modalidade da pre- sente invenção.
A figura 4 é um gráfico de acionamentos de válvula variáveis e posição de pistão de motor que pode ser obtido usando-se várias modalidades da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO
Tal como incorporado neste documento, a presente invenção inclui tanto sistemas quanto métodos de controlar o acionamento de válvulas de motor. Será feita agora referên- cia detalhadamente a uma primeira modalidade da presente in- venção; um exemplo da qual está ilustrado nos desenhos ane- xos . Uma primeira modalidade da presente invenção está mos- trada na figura 1 como o sistema de acionamento de válvula 10. O sistema de acionamento de válvula 10 pode incluir um dispositivo para transmitir movimento 100 conectado opera- cionalmente a um sistema de acionamento de válvula hidráuli- co 300, o qual por sua vez é conectado operacionalmente a uma ou mais válvulas de motor 200. O dispositivo para impri- mir movimento 100 pode incluir qualquer combinação de ca- rne (s), tubo(s) de impulso, braço(s) oscilante(s) ou de ou- tro (s) elemento(s) de conjunto de válvulas que forneça um movimento de entrada para o sistema de acionamento de válvu- la hidráulico 300. Para facilidade de discussão, o disposi- tivo para transmitir movimento será referido em seguida como um carne 100.
O sistema de acionamento de válvula hidráulico 300 pode seletivamente perder a entrada de movimento pelo carne 100, transferir a entrada de movimento do carne para as vál- vulas de motor 200, e em algumas modalidades, estender a du- ração da entrada de movimento do carne para as válvulas de motor. O movimento transferido para as válvulas de motor 200 e a perda de tal movimento podem ser usados para produzir vários eventos de válvula de motor, tais como, mas não se limitando a estes, admissão principal, exaustão principal, frenagem de liberação de compressão, frenagem de sangria, recirculação de gás de exaustão externa e/ou interna, aber- tura de válvula exaustão prematuramente, fechamento de ad- missão prematuramente, elevação centralizada, fechamento de válvula de exaustão e admissão tardio, etc. 0 sistema de a- cionamento de válvula 10, incluindo o sistema de acionamento de válvula hidráulico 300, pode ser comutado entre um modo de perder movimento e aquele de não perder movimento em res- posta a um sinal ou entrada proveniente de um controlador (não mostrado). As válvulas de motor 200 podem ser válvulas de exaustão, válvulas de admissão ou válvulas auxiliares.
O sistema de acionamento de válvula hidráulico 300 pode compreender qualquer estrutura que pelo menos em parte acione hidraulicamente as válvulas de motor 200. O sistema de acionamento de válvula hidráulico 300 pode compreender, por exemplo, uma articulação mecânica, um circuito hidráuli- co, uma articulação hidromecânica, uma articulação eletrome- cânica, e/ou qualquer outra articulação adaptada para alcan- çar mais de um comprimento operativo e acionar uma válvula de motor.
O controlador (não mostrado) pode compreender qualquer dispositivo eletrônico ou mecânico para se comuni- car com o sistema de acionamento de válvula hidráulico 300 e particularmente com a primeira válvula de controle 306. O controlador pode incluir um microprocessador ligado a outros componentes de motor para determinar e selecionar os tempos de abertura e fechamento apropriados para a primeira válvula de controle 306. Acionamento de válvula pode ser otimizado em uma pluralidade de velocidades e condições de motor pelo controle da primeira válvula de controle 306 com base em in- formação coletada pelo microprocessador a partir de compo- nentes de motor. Preferivelmente, o controlador pode ser a- daptado para operar a primeira válvula de controle 306 em alta velocidade (uma ou mais vezes por ciclo de motor) .
O sistema de acionamento de válvula hidráulico 300 pode incluir adicionalmente um atuador de válvula hidráulico 312, conectado à primeira válvula de controle 306 por meio de uma passagem hidráulica 314 . A primeira válvula de con- trole 306 pode ser aberta e fechada seletivamente para con- trolar comunicação hidráulica entre o atuador de válvula hi- dráulico 312 e uma porta de saída 316. Uma segunda válvula de controle 412 pode ser conectada operacionalmente à passa- gem hidráulica 314 por meio de uma segunda passagem hidráu- lica 430. A segunda válvula de controle 412 pode ser aberta e fechada seletivamente para controlar comunicação hidráuli- ca entre o atuador de válvula hidráulico 312 e uma porta de descarga 432. A segunda válvula de controle 412 pode ser controlada (isto é, aberta e fechada) por um segundo dispo- sitivo para transmitir movimento 110, o qual pode constituir um carne, tubo de impulso, braço oscilante, ou qualquer outra combinação de aparelho mecânico, hidráulico ou elétrico.
Continuando com referência à figura 1, o sistema de acionamento de válvula 10 pode operar como se segue. 0 uso do sistema de acionamento de válvula hidráulico pode ser iniciado pelo fornecimento de fluido hidráulico para o sis- tema 300 por meio de quaisquer dispositivos, incluindo, mas não se limitando a estes, fornecimento ou através da porta de saída 316 ou da porta de descarga 432. Uma vez que o sis- tema de acionamento de válvula hidráulico é enchido com fluido hidráulico, a primeira válvula de controle 306 e a segunda válvula de controle 412 podem ser mantidas em uma posição fechada. Como resultado, fluido hidráulico pode ser capturado no sistema de acionamento de válvula hidráulico e o movimento transmitido pelo came 100 para o sistema pode ser transferido para as válvulas de motor 200. A transferên- cia de movimento pode ser executada em conjunto com o atua- dor hidráulico 312 e/ou por ele.
O acionamento da válvula de motor 200 pode ser va- riado daquele proscrito pelo came 100 ao se liberar seleti- vamente fluido hidráulico do atuador de válvula hidráulico 312. Especificamente, quando é desejável fechar a válvula de motor 200, a primeira válvula de controle 306 pode ser aber- ta seletivamente para liberar fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico 300 através da porta de saída 316. A liberação deste fluido hidráulico pode permitir ao atuador de válvula hidráulico 312 ceder e a válvula de motor 200 se fechar. Preferivelmente, a primeira válvula de controle 306 pode ser uma válvula de gatilho controlada por solenóide de alta velocidade capaz de liberar fluido hidráu- lico do atuador de válvula hidráulico 312 com precisão sufi- ciente para fornecer um evento de válvula de motor com uma elevação e uma duração predeterminadas. A segunda válvula de controle 412 também pode ser aberta seletivamente para liberar fluido hidráulico do sis- tema de acionamento de válvula hidráulico 300 através da porta de descarga 432. A segunda válvula de controle 412 po- de ser aberta e fechada pelo segundo dispositivo para impri- mir movimento 110. A combinação de a segunda válvula de con- trole 412 e o segundo dispositivo para imprimir movimento 110 pode agir como um sistema de liberação de fluido hidráu- lico sobressalente para a primeira válvula de controle 306. No caso em que a primeira válvula de controle 306 falhar em abrir no tempo desejado para o acionamento de válvula dese- jado, a segunda válvula de controle 412 pode abrir para im- pedir que a válvula de motor 200 permaneça aberta por mais tempo do que o desejado.
Exemplos de eventos de válvula de motor variáveis que podem ser fornecidos pelo sistema de acionamento de vál- vula hidráulico que utiliza tanto a primeira válvula de con- trole 306 quanto a segunda válvula de controle 412 estão mostrados na figura 4. Com referência às figuras 1 e 4, o evento de válvula de motor 502 pode ser fornecido pelo came 100 em um primeiro cilindro sem a influência do sistema de acionamento de válvula hidráulico 300. 0 movimento de pistão de motor no primeiro cilindro está mostrado na figura 4 como a representação 520. Uma variedade de eventos de válvula de motor alternativos 504, 506 e 508 também está mostrada na figura 4 . Os acionamentos de válvula de motor 504 e 506 po- dem ser alcançados por meio do uso seletivo das primeira e segunda válvulas de controle 306 e 412. 0 evento de válvula 504 pode ser fornecido pela abertura da primeira válvula de controle 306 em um tempo selecionado de maneira tal que o atuador de válvula hidráulico 312 ceda e à válvula de motor é permitido fechar. Se a primeira válvula de controle 306 falhar ao abrir para o recente evento de fechamento de vál- vula de motor 504, ou também abrir tardiamente, tal com in- dicado pela representação 508, pode resultar em contato en- tre a válvula de motor e o pistão de motor. Este contato é representado pela região de sobreposição 510.
A inclusão da segunda válvula de controle 412 pode impedir que a válvula de motor entre em contato com o pistão de motor pela garantia de que o fluido hidráulico no sistema de acionamento de válvula hidráulico 300 começa a ser libe- rado, através da porta de descarga 432, não mais tarde do que o tempo correspondente ao ponto 516 durante o evento de válvula 506. Abrir a segunda válvula de controle 412 não mais tarde do que o ponto 516 garante que o fluido hidráuli- co será liberado do sistema de acionamento de válvula hi- dráulico 300 e, conseqüentemente, que a válvula de motor co- meçará a se fechar não mais tarde do que aquele tempo. Desta maneira, a abertura garantida da segunda válvula de controle 412 não mais tarde do que o ponto 516 pode impedir contato indesejado entre a válvula de motor sendo acionada e o pis- tão de motor.
Na modalidade anterior da presente invenção, a primeira válvula de controle 306 preferivelmente pode ser uma válvula de gatilho acionada por solenóide de alta velo- cidade. Embora tais válvulas possam fornecer liberação pre- cisamente cronometrada de fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico 300, elas também podem fa- lhar em uma posição fechada por quaisquer motivos diversos. Sem a inclusão da segunda válvula de controle 412, a falha da primeira válvula de controle 306 pode fazer com que a válvula de motor 200 permaneça aberta pelo menos por tempo suficiente para entrar em contato com o pistão de motor. A inclusão da segunda válvula de controle 412 e um dispositivo para abrir de modo seguro a segunda válvula de controle 110 não mais tarde do que em um ponto predeterminado (por exem- plo, o ponto 516 na figura 4) no ciclo de motor pode impedir a possibilidade de a válvula de motor entrar em contato com o pistão de motor no caso de uma falha da primeira válvula de controle 306.
Uma segunda modalidade da presente invenção está mostrada na figura 2 como o sistema de acionamento de válvu- la 10. O sistema de acionamento de válvula 10 pode incluir um carne 100 conectado operacionalmente a um sistema de acio- namento de válvula hidráulico 300, o qual por sua vez é co- nectado operacionalmente a uma ou mais válvulas de motor 200. O dispositivo para imprimir movimento 100 pode incluir qualquer combinação de carne(s), tubo(s) de impulso, braço(s) oscilante (s) ou de outro(s) elemento(s) de conjunto de vál- vulas que forneça um movimento de entrada para o sistema de acionamento de válvula hidráulico 300. Na modalidade da fi- gura 2, um tubo de impulso 102 é disposto entre o carne 100 e a válvula de motor 200. O tubo de impulso 102 pode incluir uma parte inferior ampliada perto da válvula de motor 200 ou em contato com ela. A válvula de motor 200 pode ser predis- posta para cima por meio de uma ou mais molas de válvula 202 para entrar em contato com o tubo de impulso 102.
O sistema de acionamento de válvula hidráulico 300 5 pode incluir um atuador de válvula hidráulico 312. O atuador de válvula hidráulico 312 pode ser modelado de uma maneira geral em anel com uma abertura central e disposto de forma deslizante em um furo de atuador de válvula hidráulico 310. O tubo de impulso 102 pode se estender através da abertura central no atuador de válvula hidráulico 312. A parte infe- rior ampliada do tubo de impulso 102 pode ser adaptada para encaixar uma parte inferior do atuador de válvula hidráulico 312 .
A passagem hidráulica 314 pode fornecer comunica- ção hidráulica entre o furo de atuador de válvula hidráulico 310 e a primeira válvula de controle 306. A primeira válvula de controle 306 pode ser aberta e fechada seletivamente por um ECM ou por outro controlador (não mostrado) para contro- lar comunicação hidráulica entre o furo de atuador de válvu- la hidráulico 310 e a porta de saida 316. Fluido hidráulico pode ser fornecido para a passagem hidráulica 314 e para o furo de atuador de válvula hidráulico 310 através de uma passagem de fornecimento 302 e da válvula de retenção 304. Um acumulador de fluido hidráulico 308 também pode ser co- nectado à passagem hidráulica 314.
Uma segunda válvula de controle 412 pode se comu- nicar hidraulicamente com a passagem hidráulica 314 por meio de uma segunda passagem hidráulica 430. A segunda válvula de controle 412 pode ser disposta de forma deslizante em um se- gundo furo de válvula de controle 414 e predisposta para uma posição predeterminada por meio de uma segunda mola de vál- vula de controle 416. A segunda válvula de controle 412 pode incluir adicionalmente um entalhe ou anel anular 418 ou ou- tro recurso adaptado para permitir comunicação hidráulica seletiva entre a segunda passagem hidráulica 430 e uma porta de descarga 432. A porta de descarga 432 pode liberar fluido hidráulico para um ponto fora do sistema de acionamento de válvula 10. O segundo furo de válvula de controle 414 pode ser conectado a um furo de pistão mestre 404 por meio de uma terceira passagem hidráulica 408. Um pistão mestre 402 pode ser disposto de forma deslizante no furo de pistão mestre 404 e predisposto para entrar em contato com um segundo dis- positivo para transmitir movimento (por exemplo, um segundo carne) 110 por meio de uma mola de pistão mestre 406. CJma terceira válvula 410 pode ser fornecida na terceira passagem hidráulica 408 entre o furo de pistão mestre 404 e o segundo furo de pistão de controle 414. A terceira válvula 410 pode conectar seletivamente a terceira passagem hidráulica 408 com uma porta de dreno 420. A porta de dreno 420 pode forne- cer um dispositivo para drenar fluido hidráulico da terceira passagem de fluido hidráulico 408, do segundo furo de válvu- la de controle 414 e do furo de pistão mestre 404, assim co- mo um dispositivo para fornecer fluido hidráulico para cada uma destas localizações. Alternativamente, um dispositivo separado para fornecer fluido hidráulico para a terceira passagem hidráulica (não mostrado) pode ser fornecido. Continuando com referência à figura 2, o sistema de acionamento de válvula 10 pode fornecer acionamento de válvula mecânico e hidráulico como se segue. Acionamento me- cânico convencional da válvula de motor 200 pode ser alcan- çado pelo giro do came 100 de maneira que o lóbulo no carne empurra repetidamente o tubo de impulso 102 para baixo e a- bre a válvula de motor de acordo com a forma do lóbulo de came.
O acionamento de válvula de tempo fixado produzido pelo sistema mecânico anterior pode ser variado usando-se o sistema de acionamento de válvula hidráulico 300. O sistema de acionamento de válvula hidráulico pode ser ativado pelo fornecimento de fluido hidráulico para o sistema através da passagem de fornecimento 302 enquanto a primeira válvula de controle 306 e a segunda válvula de controle 412 estão fe- chadas. Neste tempo, o fluido hidráulico fornecido para a passagem hidráulica 314 pode encher o furo de atuador de válvula hidráulico 310 e forçar o atuador de válvula hidráu- lico 312 para entrar em contato com a parte ampliada do tubo de impulso 102. A válvula de retenção 304 e a primeira vál- vula de controle 306 e a segunda válvula de controle 412 fe- chadas podem impedir que fluido hidráulico escape do furo de atuador de válvula hidráulico 310 e da passagem hidráulica 314. Percebe-se que pequenas quantidades de fluido hidráuli- co podem escapar do sistema para além da vedação formada en- tre o atuador de válvula hidráulico 312 e o furo de atuador de válvula hidráulico 310 assim como para além da vedação formada entre o atuador de válvula hidráulico e o tubo de impulso 102.
A primeira válvula de controle 306 é preferivel- mente uma válvula de gatilho acionada por solenóide contro- lado eletronicamente, e pode ser mantida fechada por meio de um ECM (não mostrado) ou por outro dispositivo de controle a fim de encher o sistema de acionamento de válvula hidráulico 300 com fluido. Preferivelmente, a segunda válvula de con- trole 412 é acionada hidraulicamente pelo pistão mestre 402 sob a influência mecânica do segundo carne 110. A segunda válvula de controle pode permanecer fechada por uma quanti- dade suficiente de tempo para encher o sistema de acionamen- to de válvula hidráulico 300 com fluido independente de se o circuito hidráulico conectando a segunda válvula de controle 412 com o pistão mestre 402 está propriamente dito cheio com fluido hidráulico. No caso de a terceira válvula 410 estar aberta, comunicação é fornecida entre a terceira passagem hidráulica 408 e a porta de dreno 420. Como resultado, não existe fluido suficiente no circuito para o pistão mestre 402 acionar a segunda válvula de controle 412 e a segunda mola de pistão de controle 416 pode manter o segundo pistão de controle 412 na posição fechada mostrada na figura 2 (is- to é, uma posição que bloqueia o fluxo de fluido da segunda passagem hidráulica 430 para a porta de descarga 432) . Al- ternativamente, se a terceira válvula 410 estiver fechada, a segunda válvula de controle 412 ainda pode ficar fechada por tempo suficiente para capacitar o sistema de acionamento de válvula hidráulico 300 para se encher com fluido hidráulico. Quando a terceira válvula 410 está fechada, e a terceira passagem hidráulica 408, o segundo furo de válvula de con- trole 414 e o furo de pistão mestre 404 são enchidos com fluido, o lóbulo no segundo carne 110 pode acionar (isto é, abrir) a segunda válvula de controle 412 uma vez por ciclo de motor agindo por meio do interveniente pistão mestre 402 e circuito hidráulico. Um exemplar segundo acionamento de válvula de controle está mostrado como a representação 530 na figura 4. Entretanto, a segunda válvula de controle 412 pode ficar sempre fechada a não ser durante o acionamento 530, e durante estes tempos o sistema de acionamento de vál- vula hidráulico 300 pode se encher com fluido proveniente da passagem de fornecimento 302.
O came 100 pode acionar a válvula de motor 200 por meio do tubo de impulso 102 enquanto a primeira válvula de controle 306 e a segunda válvula de controle 412 estão fe- chadas e o sistema de acionamento de válvula hidráulico 300 está se enchendo com fluido hidráulico. Durante o acionamen- to mecânico da válvula de motor o atuador de válvula hidráu- lico 312 pode seguir o tubo de impulso 102 para baixo, ao mesmo tempo que fluido hidráulico adicional flui para dentro do sistema pela passagem de fornecimento 302. Quando o tubo de impulso 102 alcança seu deslocamento máximo para baixo o atuador de válvula hidráulico 312 também pode cessar o des- locamento para baixo. Sem a presença do atuador de válvula hidráulico 312 o tubo de impulso 102 transladaria de volta para cima de acordo com o perfil do came 100. O atuador de válvula hidráulico 312 impede que o tubo de impulso 102 re- torne porque ele é travado hidraulicamente em uma posição fixada. Como resultado, a válvula de motor 200 pode ser re- tida aberta com uma elevação fixada até que a trava hidráu- lica do atuador de válvula hidráulico 312 seja liberada pela abertura ou da primeira válvula de controle 306 ou da segun- da válvula de controle 412.
A figura 4 fornece exemplos de eventos de válvula de motor variáveis que podem ser fornecidos pelo sistema de acionamento de válvula hidráulico mostrado na figura 2. Com referência às figuras 2 e 4, o evento de válvula de motor 502 pode ser fornecido pelo carne 100 em um primeiro cilindro sem a influência do sistema de acionamento de válvula hi- dráulico 300. Em outras palavras, o evento de válvula 502 pode ser fornecido quando o sistema de acionamento de válvu- la hidráulico 300 não está carregado com fluido ou a primei- ra válvula de controle 306 é mantida aberta por todo o ciclo de motor. O evento de válvula de motor 504 alternativo pode ser fornecido ao se abrir seletivamente a primeira válvula de controle 306 depois do tempo em que a válvula de motor normalmente começaria a fechar. Se a primeira válvula de controle 306 falhar ao abrir, ou também abrir tardiamente como representado pelo evento 508, pode resultar em contato entre a válvula de motor e o pistão de motor. Este potencial contato é representado pela região de sobreposição 510.
A inclusão da segunda válvula de controle 412 pode impedir que a válvula de motor 200 entre em contato com o pistão de motor. No caso em que a primeira válvula de con- trole 306 falha em uma posição fechada, a segunda válvula de controle 412 pode liberar o fluido hidráulico do sistema 300 quando ela é acionada pelo segundo carne 110. O segundo carne 110 pode ser projetado e/ou selecionado para acionar a se- gunda válvula de controle 412 de acordo com o movimento mos- trado como a representação 530 começando no ponto 516 na fi- gura 4. À medida que a segunda válvula de controle 412 translada para baixo começando no ponto 516, o entalhe anu- lar 418 na segunda válvula de controle pode registrar com a segunda passagem hidráulica 430 e com a porta de descarga 432. Como resultado, o fluido hidráulico no sistema 300 pode ser liberado através da porta de descarga 432 e a válvula de motor 200 pode se fechar. Abrir a segunda válvula de contro- le 412 não mais tarde do que o ponto 516 garante que a vál- vula de motor 200 começará a se fechar não mais tarde do que aquele tempo, e que contato indesejado entre a válvula de motor e o pistão de motor pode ser impedido no caso em que a primeira válvula de controle 306 falhar ou não abrir no tem- po exigido.
Em uma modalidade alternativa da presente inven- ção, o sistema de acionamento de válvula mostrado na figura 2 pode ser modificado de maneira tal que a terceira válvula 410 é uma válvula de retenção e a porta de dreno 420 também é uma passagem hidráulica de fornecimento.
Estará aparente para os versados na técnica que variações e modificações da presente invenção podem ser fei- tas sem fugir do escopo ou espirito da invenção. Por exem- plo, os componentes e arranjo do sistema de acionamento de válvula hidráulico e as válvulas de controle hidráulico usa- das com ele são apresentados somente como exemplos. É consi- derado que modificações e variações do sistema de acionamen- to de válvula e de válvulas de controle possam ser usadas em modalidades alternativas da invenção sem fugir do escopo das reivindicações anexas. Assim, pretende-se que o escopo das presentes reivindicações abranja todas as tais modificações e variações da invenção.

Claims (23)

1. Sistema de acionamento de válvula variável para uma válvula de motor de combustão interna, CARACTERIZADO pe- lo fato de que compreende: um sistema de acionamento de válvula hidráulico conectado operacionalmente à válvula de motor; uma primeira válvula de controle conectada opera- cionalmente ao sistema de acionamento de válvula hidráulico, a dita primeira válvula de controle adaptada para liberar seletivamente fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico; e uma segunda válvula de controle conectada opera- cionalmente ao sistema de acionamento de válvula hidráulico, a dita segunda válvula de controle adaptada para liberar se- letivamente fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico.
2. Sistema de acionamento de válvula variável, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que : a dita primeira válvula de controle é uma válvula controlada por solenóide, e a dita segunda válvula de controle é acionada hi- draulicamente.
3. Sistema de acionamento de válvula variável, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: a dita primeira válvula de controle é uma válvula de gatilho controlada eletricamente, e a dita segunda válvula de controle é acionada hi- draulicamente.
4. Sistema de acionamento de válvula variável, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: uma porta de descarga de fluido hidráulico conec- tada operacionalmente à segunda válvula de controle; um pistão mestre disposto de forma deslizante em um furo de pistão mestre; e uma primeira passagem hidráulica se estendendo en- tre o pistão mestre e a segunda válvula de controle.
5. Sistema de acionamento de válvula variável, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita segunda válvula de controle compreende: um furo de pistão escravo; um pistão escravo disposto de forma deslizante no furo de pistão escravo, o dito pistão escravo sendo adaptado para fornecer comunicação hidráulica seletiva entre o siste- ma de acionamento de válvula hidráulico e a porta de descar- ga de fluido hidráulico; e dispositivo para predispor o pistão escravo para uma posição pré-selecionada.
6. Sistema de acionamento de válvula variável, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a posição pré-selecionada é uma na qual comunicação hidráu- lica é proporcionada entre o sistema de acionamento de vál- vula hidráulico e a porta de descarga de fluido hidráulico.
7. Sistema de acionamento de válvula variável, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a posição pré-selecionada é uma na qual comunicação hidráu- lica é bloqueada entre o sistema de acionamento de válvula hidráulico e a porta de descarga de fluido hidráulico.
8. Sistema de acionamento de válvula variável, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o pistão escravo compreende adicionalmente um anel formado na parede do pistão escravo.
9. Sistema de acionamento de válvula variável, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o pistão escravo compreende adicionalmente uma ou mais pas- sagens internas de fluido hidráulico.
10. Sistema de acionamento de válvula variável, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente dispositivo para controlar o for- necimento de fluido hidráulico para a primeira passagem hi- dráulica .
11. Sistema de acionamento de válvula variável, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo para controlar o fornecimento de fluido hidráulico para a primeira passagem hidráulica é conectado operacionalmente à primeira válvula de controle.
12. Sistema de acionamento de válvula variável, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de acionamento de válvula hidráulico compreende: um furo de pistão hidráulico; um pistão hidráulico disposto de forma deslizante no furo de pistão hidráulico; e dispositivo para transferir uma força de aciona- mento de válvula de motor para a válvula de motor.
13. Sistema de acionamento de válvula variável, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o pistão hidráulico compreende uma forma de colar.
14. Método de acionar uma válvula de motor em um sistema de acionamento de válvula variável para uma ou mais válvulas de motor de combustão interna, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: acionar uma válvula de motor pelo menos em parte com um sistema de acionamento de válvula hidráulico; liberar seletivamente fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico pela abertura de uma primeira válvula de controle; e liberar seletivamente fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico pela abertura de uma segunda válvula de controle no caso de a primeira válvula de controle falhar antes disto na liberação de fluido hidráuli- co do sistema de acionamento de válvula hidráulico.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de liberar seletiva- mente fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico pela abertura de uma segunda válvula de controle compreende a etapa de: acionar hidraulicamente a segunda válvula de con- trole para liberar fluido hidráulico do sistema de aciona- mento de válvula hidráulico.
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de liberar seletiva- mente fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico pela abertura de uma primeira válvula de controle compreende a etapa de: acionar eletricamente a primeira válvula de con- trole para liberar fluido hidráulico do sistema de aciona- mento de válvula hidráulico.
17. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de liberar seletiva- mente fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico pela abertura de uma primeira válvula de controle compreende a etapa de: acionar eletricamente a primeira válvula de con- trole para liberar fluido hidráulico do sistema de aciona- mento de válvula hidráulico.
18. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de liberar seletiva- mente fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico pela abertura de uma segunda válvula de controle compreende a etapa de: acionar mecanicamente a segunda válvula de contro- le para liberar fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico.
19. Sistema de acionamento de válvula variável, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: a dita primeira válvula de controle é uma válvula acionada por solenóide, e a dita segunda válvula de controle é acionada me- canicamente.
20. Sistema de acionamento de válvula hidráulico para uma válvula de motor de combustão interna, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma passagem hidráulica fornecendo comunicação hi- dráulica entre um suprimento de fluido hidráulico e um atua- dor de válvula hidráulico; uma primeira válvula de controle conectada opera- cionalmente à passagem hidráulica e adaptada para liberar seletivamente fluido hidráulico da passagem de fluido hi- dráulico; e uma segunda válvula de controle conectada opera- cionalmente à passagem hidráulica e adaptada para liberar seletivamente fluido hidráulico do sistema de acionamento de válvula hidráulico.
21. Sistema de acionamento de válvula hidráulico, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que: a dita primeira válvula de controle é uma válvula controlada por solenóide, e a dita segunda válvula de controle é acionada hi- draulicamente.
22. Sistema de acionamento de válvula hidráulico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: a dita primeira válvula de controle é uma válvula acionada por solenóide, e a dita segunda válvula de controle é acionada me- canicamente .
23. Sistema de acionamento de válvula variável, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o pistão hidráulico é adaptado para manter seletivamente a válvula de motor aberta por mais tempo do que o dispositi- vo para transferir uma força de acionamento de válvula de motor para a válvula de motor.
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