ES2203385T3 - Accionamiento de valvula para una valvula de un motor de combustion. - Google Patents

Abstract

Accionamiento de válvula para una válvula (V) de un motor de combustión, estando unida la válvula (V) con un émbolo principal (HK) alojado en una cavidad (Z) de cilindro, el cual es accionable, para la apertura de la válvula (V), mediante el fluido a presión que entra en la cavidad (Z) del cilindro, y estando previsto un muelle (S) de cierre que actúa sobre la válvula (V) en la dirección del cierre, caracterizado porque en la cavidad (Z) del cilindro, en el lado del émbolo principal (HV) alejado de a la válvula (V), está colocado un émbolo intermedio (ZK) desplazable respecto al émbolo (HK) principal, que está dotado con al menos un orificio (B) de estrangulamiento, y porque entre el émbolo principal (HK) y el émbolo intermedio (ZK) está colocado un muelle (F) de compresión, el cual oprime, separándolos en una distancia (AS), al émbolo principal (HK) y al émbolo intermedio (ZK) durante el recorrido de apertura de la válvula, fluyendo fluido a presión hacia el recinto entre el émbolo principal (HK) y el émbolo intermedio (ZK) a través del orificio u orificios (B) de estrangulamiento, y porque, al final del movimiento de cierre de la válvula, el émbolo principal (HK) y el émbolo intermedio (ZK) son comprimidos entre sí, fluyendo una parte del fluido a presión hacia fuera del recinto entre el émbolo principal (HK) y el émbolo intermedio (ZK), a través del(os) orificio(s) de estrangulamiento.

Description

Accionamiento de válvula para una válvula de un motor de combustión.

La presente invención se refiere a un accionamiento de válvula para una válvula de un motor de combustión, estando unida la válvula con un émbolo principal alojado en la cavidad del cilindro, el cual es accionable, para la apertura de la válvula, mediante el fluido comprimido que entra en la cavidad del cilindro, y estando previsto un muelle de cierre que actúa sobre la válvula en la dirección del cierre.

En los accionamientos hidráulicos de válvulas es ventajoso frenar el movimiento de cierre de la válvula antes de que se asiente el plato de la válvula, de tal forma que la velocidad de asentamiento de la válvula sobre su asiento no sea demasiado alta. En ese caso aparecería un desgaste desmedido de la válvula. En los dispositivos conocidos (véase por ejemplo el documento CH 243 908 A (Schweizerische Lokomotiv), 15 de Agosto de 1946) se introduce, poco antes de alcanzarse la posición de cierre de la válvula, un émbolo en un cilindro con una diferencia pequeña y definida de diámetro. A través de la estrecha ranura entre el émbolo y el cilindro fluye aceite con una gran velocidad y diferencia de presión desde el cilindro a través de la estrecha ranura, con lo que el movimiento de asentamiento de la válvula es amortiguado. Este principio se aplica también por cierto en todos los tipos de amortiguadores hidráulicos de choque como amortiguación de tope.

La desventaja de esta disposición está en que, debido a la tolerancia de fabricación, un porcentaje relativamente alto del recorrido de la válvula ha de ser utilizado para el proceso de amortiguamiento, a fin de obtener una amortiguación suficiente. Además, la fuerza de la amortiguación, y con ello la velocidad de asentamiento de la válvula sobre su asiento, depende en gran medida de la tolerancia del diámetro del émbolo del amortiguador y del cilindro del mismo, y con ello de la sección transversal de la ranura. Además, el recorrido del amortiguador ha de ser dimensionado con un tamaño tal que tanto estando nuevo, como también en el caso de una válvula y un asiento de válvula desgastados, se consiga una amortiguación suficiente. No obstante, la diferencia en el recorrido del amortiguador entre una válvula/asiento de válvula nueva y gastada puede ser, en motores grandes, de hasta 5 mm. A través de la necesidad de un sobredimensionamiento del recorrido del amortiguador aparecen, con un aumento del desgaste de la válvula, un aumento de las pérdidas de energía, debido a la amortiguación demasiado fuerte. Además, el movimiento de la válvula en las proximidades del asiento se hace cada vez más lento, de forma que puede llegarse a una modificación no deseada del momento del cierre de la válvula.

Por tanto, el objetivo de la invención es conseguir un accionamiento de válvula que sea más fácil de fabricar, y que sea independiente, en lo fundamental, del estado de desgaste de la válvula.

Esto se alcanza, según la invención, al estar previsto un estrangulador por el que fluye una parte del fluido a presión desde la cavidad del cilindro, con estrangulamiento, durante el movimiento de cierre de la válvula.

A través del estrangulamiento se reduce de tal manera la velocidad de la válvula que se está acercando al asiento de válvula, que ésta se asienta de forma
suave.

Es especialmente sencillo constructivamente, cuando en la cavidad del cilindro, en el lado del émbolo principal contrapuesto a la válvula, está colocado un émbolo intermedio desplazable respecto al émbolo principal, y que está dotado con un orificio de estrangulamiento. El émbolo intermedio divide la cavidad del cilindro, de forma que una parte del fluido a presión ha de salir a través del orificio de estrangulamiento.

A fin de llenar en cada ciclo la cavidad del cilindro, entre el émbolo principal y el émbolo intermedio, con una cantidad de fluido a presión que sea suficiente para la amortiguación, está previsto preferentemente que entre el émbolo principal y el émbolo intermedio esté colocado un muelle de presión. Debido al muelle, el cual presiona en contra de los émbolos principal e intermedio, se aspira líquido a presión en la cavidad del cilindro al destensarse el mismo.

Es ventajoso cuando el émbolo intermedio presenta un tope, preferentemente con forma de pivote, en el lado orientado hacia el conducto del aceite a presión. A través del tope se forma un espacio vacío en el lado del émbolo intermedio orientado hacia el conducto del aceite a presión, el cual asegura que el aceite a presión puede entrar y salir sin impedimentos a través del conducto del aceite a presión, independientemente de la posición del orificio de estrangulamiento.

El tamaño del orificio de estrangulamiento tiene una gran influencia sobre el amortiguamiento. Se ha acreditado el que el diámetro del orificio de estrangulamiento sea inferior al 10%, preferentemente alrededor del 5% al 7% del diámetro del émbolo intermedio.

Otras características y particularidades de la presente invención se desprenden de la siguiente descripción de las figuras 1 a 3, las cuales muestran un accionamiento de válvula, según la invención, en distintas posiciones durante un ciclo.

De forma conocida, el accionamiento de válvula está compuesto por una válvula de platillo V con un muelle S de cierre y un émbolo principal HK hidráulico. Este realiza una apertura de la válvula al alimentar a la cavidad Z del cilindro con aceite a presión a través de la sección transversal D. Cuando la presión del aceite se elimina, cierra la válvula V, y el aceite es expulsado de la cavidad Z del cilindro.

Descripción de la función de la amortiguación de choque.

Fig. 1 Al abrir la válvula, la presión del aceite actúa sobre el émbolo ZK intermedio. Entre el émbolo ZK intermedio y el émbolo principal HK hay asimismo aceite, el cual transmite la presión sobre el émbolo principal HK. A través del muelle F y del orificio de estrangulamiento B en el émbolo intermedio ZK se aumenta la distancia entre el émbolo intermedio ZK y el émbolo principal HK en un valor diferencial de recorrido \Deltas durante el recorrido de apertura del émbolo intermedio ZK. El muelle F comprime entonces el émbolo intermedio ZK y el émbolo principal HK separándolos entre sí, fluyendo aceite a través del orificio B de estrangulamiento en la dirección del recinto del muelle F.

Fig. 2 Al cerrar la válvula V, en un determinado momento el recorrido restante de apertura de la válvula es \Deltas. A partir de ese momento, el émbolo intermedio ZK se apoya sobre la carcasa G del cilindro con su tope A en forma de pivote. A fin de que la válvula V puede cerrar completamente, ha de disminuirse ahora la distancia entre el émbolo principal HK y el émbolo intermedio ZK desde s+\Deltas hasta el valor original s. Esto ocurre al ser comprimido el muelle F, y al salir el aceite del recinto entre el émbolo principal HK y el émbolo intermedio ZK, a través del orificio B de estrangulamiento. La naturaleza del orificio B de estrangulamiento determina por tanto la velocidad de asentamiento de la válvula sobre su asiento VS. El muelle F tiene en ello solo una influencia mínima, ya que es débil en comparación con el muelle de cierre S de la válvula V.

Fig. 3 Muestra el estado final, y al mismo tiempo el estado de comienzo del desplazamiento de la válvula.

La ventaja de la disposición según la invención está en que el recorrido \Deltas de amortiguación es independiente de la distancia s entre el émbolo principal HK y el émbolo intermedio ZK. La distancia s varía con el paso del tiempo, con un desgaste creciente de la válvula. No obstante, el recorrido \Deltas de amortiguación es solamente una función del tiempo, del diámetro d del orificio de estrangulamiento B, de la fuerza F del muelle, y de la viscosidad del aceite.

El orificio B de estrangulamiento puede ser fabricado de forma muy precisa. La pérdida por derrame entre el émbolo principal HK y el émbolo intermedio ZK, por una parte, y la carcasa del cilindro por otra, puede ser evitada completamente a través de las juntas usuales, de forma que no pueden darse desviaciones del recorrido de amortiguación en su conjunto, dependientes de la tolerancia, entre una cierta cantidad de accionamientos de válvulas de un motor.

El sistema se regula además hasta tal punto que, en el caso de aceite frío y/o mayor viscosidad del aceite, el incremento \Deltas de la distancia resulta menor que en el caso de aceite caliente y/o menor viscosidad del aceite. No obstante, en el primer caso, la velocidad de cierre de la válvula V es mayor, debido a un mayor rozamiento del aceite en las paredes de los conductos, así como la resistencia de paso a través del estrangulamiento B, de forma que es suficiente, o bien se desea en conjunto un recorrido \Deltas de amortiguamiento menor.

Como alternativa al ejemplo de ejecución descrito, es imaginable el alcanzar el efecto de estrangulamiento a través de válvulas de varias vías que trabajen muy rápidamente.

Claims (7)

1. Accionamiento de válvula para una válvula (V) de un motor de combustión, estando unida la válvula (V) con un émbolo principal (HK) alojado en una cavidad (Z) de cilindro, el cual es accionable, para la apertura de la válvula (V), mediante el fluido a presión que entra en la cavidad (Z) del cilindro, y estando previsto un muelle (S) de cierre que actúa sobre la válvula (V) en la dirección del cierre, caracterizado porque en la cavidad (Z) del cilindro, en el lado del émbolo principal (HV) alejado de a la válvula (V), está colocado un émbolo intermedio (ZK) desplazable respecto al émbolo (HK) principal, que está dotado con al menos un orificio (B) de estrangulamiento, y porque entre el émbolo principal (HK) y el émbolo intermedio (ZK) está colocado un muelle (F) de compresión, el cual oprime, separándolos en una distancia (AS), al émbolo principal (HK) y al émbolo intermedio (ZK) durante el recorrido de apertura de la válvula, fluyendo fluido a presión hacia el recinto entre el émbolo principal (HK) y el émbolo intermedio (ZK) a través del orificio u orificios (B) de estrangulamiento, y porque, al final del movimiento de cierre de la válvula, el émbolo principal (HK) y el émbolo intermedio (ZK) son comprimidos entre sí, fluyendo una parte del fluido a presión hacia fuera del recinto entre el émbolo principal (HK) y el émbolo intermedio (ZK), a través del(os) orificio(s) de estrangulamiento.

2. Accionamiento de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque el émbolo intermedio (ZK) presenta un tope (A), preferentemente con forma de pivote, en el lado orientado hacia el conducto (L) del aceite a presión.

3. Accionamiento de válvula según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el diámetro (d) del orificio (B) de estrangulamiento es inferior al 10 por ciento del diámetro del émbolo (ZK) intermedio.

4. Accionamiento de válvula según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el diámetro (d) del orificio (B) de estrangulamiento es de aproximadamente un 5 a 7 por ciento del diámetro del émbolo (ZK) intermedio.

5. Accionamiento de válvula según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el émbolo principal (HK) y el émbolo intermedio (ZK) presentan el mismo diámetro. Y están guiados conjuntamente de forma desplazable en el mismo cilindro.

6. Accionamiento de válvula según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el émbolo principal (HK) está sometido solamente a la presión del muelle (F) de compresión en el lado alejado de la válvula, y a la del fluido a presión en el espacio intermedio entre el émbolo principal (HK) y el émbolo intermedio (ZK).

7. Accionamiento de válvula según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el espacio intermedio entre el émbolo principal (HK) y el émbolo intermedio (ZK) está dispuesto con unión de fluido, solamente a través del(os) orificio(s) de estrangulamiento en el émbolo intermedio, con un conducto de aceite a presión (6) que introduce y extrae periódicamente fluido a presión para la apertura y cierre de la válvula.