ES2209742T3 - Motor de combustion interna de cuatro tiempos con una valvula giratoria. - Google Patents

Abstract

Motor de combustión interna de cuatro tiempos con una válvula giratoria como válvula de admisión, que consiste en un árbol de válvula (2) alojado en la culata (1) perpendicular al eje del cilindro, árbol de válvula (2) que presenta un paso (3) que se extiende de forma oblicua con respecto al eje (4) del árbol (2) y gira a una velocidad correspondiente a la mitad del número de revoluciones del cigüeñal del motor, con un canal (5) en la culata (1) que conduce al árbol de válvula (2) y un orificio (6) en la culata (1) que se extiende entre el árbol de válvula (2) y la cámara de combustión (7), una abertura de paso (9) del paso (3) que se desplaza sobre el orificio (6) y que forma un intervalo angular (á) con respecto al eje (4) del árbol (2) que es como mínimo igual que el intervalo angular (a) del orificio (6) con respecto al eje (4) del árbol (2), produciéndose durante un giro completo del árbol de válvula (2) una única conexión entre el canal (5) y el orificio (6) a través del paso (3), caracterizado porque en el canal (5) está dispuesto un inyector de combustible (8) cuyo eje de chorro (12) está dirigido hacia el extremo del orificio (6) del lado del árbol de válvula y que desprende un chorro de combustible (11) cuando el orificio (6) está esencialmente solapado por la abertura de paso (9) que se desplaza sobre el mismo.

Description

Motor de combustión interna de cuatro tiempos con una válvula giratoria.

La invención se refiere a un motor de combustión interna de cuatro tiempos con una válvula giratoria según el preámbulo de la reivindicación 1.

El objeto del documento EP 0 635 095 B1 consiste en un motor de este tipo. La válvula giratoria descrita en dicho documento presenta la ventaja de permitir el logro de tiempos de apertura de válvula largos, que se extienden hasta más de 180 grados de cigüeñal. De este modo se logra un llenado óptimo de la cámara de combustión durante la carrera de aspiración.

En este motor de combustión interna de cuatro tiempos se parte de la base de que a través de la válvula de entrada se introduce en la cámara de combustión una mezcla de aire-combustible generada de modo convencional. Esta mezcla se genera habitualmente en un carburador.

El documento FR 26 62 214, describe un motor de combustión interna de dos tiempos con una válvula giratoria, que presenta inyector de combustible dispuesto entre un compresor y el árbol de válvula. El chorro de combustible del inyector está dirigido hacia una abertura del paso del árbol de válvula cuando dicho paso establece la comunicación entre el canal y el orificio que conduce a la cámara de combustión. Sin embargo, este paso está curvado de forma tridimensional, de modo que el combustible no puede entrar directamente en la cámara de combustión. Más bien, las gotitas del chorro de combustible son arrastradas por el aire comprimido por el compresor.

La invención tiene por objetivo configurar un motor de combustión interna de cuatro tiempos con una válvula giratoria del tipo mencionado en la introducción, de tal modo que se posibilite una inyección de combustible en la cámara de combustión.

Este objetivo se resuelve mediante las características indicadas en la reivindicación 1. Las subreivindicaciones indican perfeccionamientos ventajosos.

A continuación se explica más detalladamente un ejemplo de realización a base de los dibujos. Los dibujos muestran:

- Figura 1: Una sección vertical a través de la parte superior de un cilindro en un plano que se extiende a través del eje del árbol de válvula.

- Figura 2: Una sección vertical según la figura 1 en un plano que se extiende perpendicularmente con respecto al eje del árbol de válvula.

- Figura 3: Un diagrama del desarrollo de apertura de la válvula.

- Figura 4: Una sección correspondiente a la figura 2 para representar una forma de émbolo preferente.

- Figura 5: Distintas fases del tiempo de admisión.

Un árbol de válvula 2 está alojado de forma giratoria en una culata 1. Este árbol de válvula gira a una velocidad correspondiente a la mitad del número de revoluciones del cigüeñal 21. Este árbol de válvula 2 presenta un paso 3 que actúa como admisión y que se extiende de forma oblicua con respecto al eje 4 del árbol de válvula 2. Al girar el árbol de válvula 2, el paso 3 comunica un canal 5 de la culata 1, que conduce al árbol de válvula 2, con un orificio 6 de la culata 1, que se extiende desde el árbol de válvula 2 hasta la cámara de combustión 7 del cilindro. En la pared del canal 5 está dispuesto un inyector de combustible 8. Como se puede observar en la figura 2, el intervalo angular \alpha de la abertura de paso 9 tiene una magnitud de aproximadamente 90º, mientras que el intervalo angular \beta del orificio 6 con respecto al eje 4 presenta una magnitud de aproximadamente 35º. De este modo, la apertura y el cierre de la válvula se desarrollan de forma correspondiente a la figura 3.

Esto significa que la válvula se abre a lo largo de un ángulo de giro del árbol de válvula 2 de aproximadamente 35º, a continuación permanece abierta por completo a lo largo de un intervalo angular de aproximadamente 50º y luego se cierra a lo largo de otro ángulo de giro de aproximadamente 35º. El intervalo angular de apertura completa se indica en la figura 3 con el número 10.

El inyector 8 genera un chorro de combustible cónico 11 cuyo eje está indicado con el número 12. Este chorro de combustible 11 está dirigido hacia la superficie 13 del cilindro 20. El chorro 11 está orientado de tal modo que su eje 12 forma un ángulo \gamma con respecto al eje 4, que es mayor que el ángulo \delta formado por el eje 14 del paso 3 y el eje 4. Esto se refiere al caso en el que los ejes 4, 12 y 14 se encuentran sobre un plano común.

En el ejemplo de realización mostrado, el ángulo de conicidad \varepsilon del chorro 11 es de aproximadamente 20º, con lo que se logra que éste presente en el área del orificio 6 una anchura algo menor que la anchura 18 del orificio 6. De este modo, el chorro 11 puede salir del inyector 8 y entrar sin impedimentos en la cámara de combustión 7 a través del paso 3 y el orificio 6.

La inyección ha de tener lugar dentro del intervalo de giro 10 del árbol de válvula 2. El intervalo de inyección comprende aproximadamente el intervalo de las figuras 5a a 5d. El intervalo de inyección comienza cuando, visto en el sentido de giro 17 del árbol de válvula 2, el borde delantero 15 del paso ha pasado sobre el orificio 6 y finaliza cuando el borde trasero 16 comienza a pasar sobre el orificio 6.

Preferentemente, la superficie del émbolo 13 está configurada de forma cóncava correspondientemente a la figura 4, preferiblemente en forma de un émbolo cóncavo por ambos lados con una concavidad elíptica 19.

La duración de la inyección puede variar entre amplios márgenes, pero debería tener lugar dentro del intervalo angular 10. También se puede variar la cantidad del combustible alimentado por la inyección por unidad de tiempo.

Si se elige una forma de émbolo según la figura 4, el chorro de inyección forma en el centro del cilindro un vórtice turbulento que depende de la distancia émbolo-culata. Este vórtice se puede formar por completo cuando el émbolo presenta una distancia grande con respecto a la culata. En el caso del émbolo cóncavo por ambos lados se forma un único vórtice 22 bien configurado en el centro del cilindro, con lo que se mejora el proceso de combustión. Dado que la válvula está abierta a lo largo de una fase 10 relativamente larga, se produce una corriente constante. Cuando la válvula está completamente abierta, el rendimiento de la corriente coincide con la geometría de la admisión, es decir, no se produce ninguna separación de corriente. Si la inyección tiene lugar con la válvula totalmente abierta y si se elige en particular una forma de émbolo tal como se muestra en la figura 4, no se produce ninguna humectación de las paredes del cilindro. Sin embargo, se produce un fuerte choque del chorro sobre la superficie el émbolo 13. También resulta ventajoso el que se pueda trabajar con una presión de inyección relativamente baja y que el inyector esté dispuesto fuera de la cámara de combustión 7 caliente.

Claims (7)

1. Motor de combustión interna de cuatro tiempos con una válvula giratoria como válvula de admisión, que consiste en un árbol de válvula (2) alojado en la culata (1) perpendicular al eje del cilindro, árbol de válvula (2) que presenta un paso (3) que se extiende de forma oblicua con respecto al eje (4) del árbol (2) y gira a una velocidad correspondiente a la mitad del número de revoluciones del cigüeñal del motor, con un canal (5) en la culata (1) que conduce al árbol de válvula (2) y un orificio (6) en la culata (1) que se extiende entre el árbol de válvula (2) y la cámara de combustión (7), una abertura de paso (9) del paso (3) que se desplaza sobre el orificio (6) y que forma un intervalo angular (\alpha) con respecto al eje (4) del árbol (2) que es como mínimo igual que el intervalo angular (\beta) del orificio (6) con respecto al eje (4) del árbol (2), produciéndose durante un giro completo del árbol de válvula (2) una única conexión entre el canal (5) y el orificio (6) a través del paso (3), caracterizado porque en el canal (5) está dispuesto un inyector de combustible (8) cuyo eje de chorro (12) está dirigido hacia el extremo del orificio (6) del lado del árbol de válvula y que desprende un chorro de combustible (11) cuando el orificio (6) está esencialmente solapado por la abertura de paso (9) que se desplaza sobre el mismo.

2. Motor de combustión interna de cuatro tiempos según la reivindicación 1, caracterizado porque el intervalo angular mayor (\alpha) de una abertura de paso (9) más el intervalo angular menor (\beta) del orificio (6) es mayor de 90º, y la inyección tiene lugar dentro de un intervalo de giro (10) del árbol de válvula (2) que comienza cuando, visto en el sentido de giro (17) del árbol de válvula (2), el borde delantero (15) de la abertura de paso (3) ha pasado sobre el orificio (6) y finaliza cuando el borde trasero (16) de la abertura de paso (9) comienza a pasar sobre el orificio (6).

3. Motor de combustión interna de cuatro tiempos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque al alcanzar una geometría en la que el paso (3) comienza a establecer la conexión entre el canal (5) y el orificio (6), cuando el émbolo se encuentra en su punto muerto superior, la inyección de combustible se produce dentro de un intervalo angular del cigüeñal que se encuentra entre aproximadamente 80º y aproximadamente 130º después del punto muerto superior.

4. Motor de combustión interna de cuatro tiempos según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, cuando el eje (4) del árbol de válvula (2), el eje (14) del paso (3) y el eje del chorro (12) se encuentran en un mismo plano, el eje del chorro (12) forma con el eje (4) del árbol de válvula (2) un ángulo (\gamma) mayor que el ángulo (\delta) que forma el eje (14) de la abertura de paso (3) con dicho eje (4).

5. Motor de combustión interna de cuatro tiempos según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque, vista en la dirección del eje (4) del árbol de válvula (2), la anchura del chorro de combustible (11) en el área del extremo del orificio (6) del lado de la cámara de combustión corresponde como máximo a la anchura (18) del orificio (6) en dicha área.

6. Motor de combustión interna de cuatro tiempos según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque como mínimo el área de impacto del chorro de combustible (11) sobre la superficie del émbolo (13) presenta una configuración cóncava.

7. Motor de combustión interna de cuatro tiempos según la reivindicación 6, caracterizado porque el émbolo está configurado en forma de un émbolo cóncavo por ambos lados con una concavidad elíptica (19) en la superficie del émbolo (13).