ES2231092T3 - Distribucion por valvulas en motores de combustion interna. - Google Patents
Distribucion por valvulas en motores de combustion interna.Info
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Abstract
Motor de combustión interna con un dispositivo para la distribución variable por válvulas, pudiendo establecerse los tiempos de mando de la válvula y las carreras de la válvula, en función de los parámetros funcionales del motor de combustión interna, estando depositados los umbrales de conmutación para la modificación de los tiempos de mando de la válvula y de las carreras de la válvula, en un diagrama característico que se despliega sobre el número de revoluciones y la carga, caracterizado porque los umbrales de conmutación pueden variar en función de la velocidad metida actualmente y/o en función de la temperatura, y llevándose a cabo una conmutación de retorno mediante una histéresis, que está definida en función de la velocidad.
Description
Distribución por válvulas en motores de
combustión interna.
La invención se refiere a un motor de combustión
interna con una distribución variable por válvulas. Es conocido que
al cambio de gases o de carga corresponden dos tareas decisivas. Por
una parte se lleva el gas de trabajo por intercambio, al estado
inicial del ciclo, y por otra parte se prepara en forma de aire
fresco el oxígeno necesario para la combustión del carburante. La
apertura y cierre de las válvulas para el cambio de gases, se lleva
a cabo mediante el árbol de levas. Para ello, sobre el árbol de
levas están aplicados normalmente, empujadores que, para la
expulsión del gas consumido y la aspiración de los gases frescos,
comprimen las válvulas para el cambio de gases diseñadas por
separado, contra los muelles de las válvulas. Así, poco antes del
punto muerto superior, se abre la válvula de admisión con la válvula
de escape todavía abierta. Poco después del punto muerto superior,
se cierra la válvula de escape, y con la válvula de admisión
abierta, el pistón que se mueve hacia abajo, puede aspirar aire
fresco. El tiempo en el que están abiertas simultáneamente las dos
válvulas (válvula de admisión y de escape), se llama tiempo de
solapamiento, o también superficie de solapamiento. El tiempo de
solapamiento y la magnitud de las carreras de las válvulas, son
responsables esencialmente del par motor puesto a disposición, por
tanto, de la potencia del motor y, por tanto también, de la
comodidad de marcha. Los umbrales de conmutación para la variación
continua de los tiempos de distribución de las válvulas y de la
carrera de las válvulas, están establecidos en función del número de
revoluciones y de la carga que actúa en el motor de combustión
interna, y están almacenados en un diagrama característico de número
de revoluciones - carga. La distribución variable por válvulas es en
sí misma una solución muy complicada de perfiles tridimensionales de
levas en un árbol de levas, desplazable longitudinalmente, pero
permite una ganancia clara de par motor en toda la gama de
revoluciones del motor.
Por el documento DE 198 14 888 A1 se conoce un
mecanismo variable de distribución por válvulas, en el que se
modifica la línea característica de la carrera de las válvulas para
conseguir una potencia óptima de salida del motor. El mecanismo de
distribución por válvulas, está dispuesto en el lado de la válvula
de admisión y/o de la válvula de escape. Aquí, para empezar una
modificación del régimen funcional del motor de combustión desde un
número bajo de revoluciones del motor hasta un número alto de
revoluciones del motor, se modifica la duración de la apertura de la
válvula de admisión y/o de la válvula de escape, de manera que se
eleve la duración del solapamiento de la válvula de admisión y la
válvula de escape. Así es posible asegurar durante el paso del
número bajo de revoluciones del motor al número alto de revoluciones
del motor, un decurso uniforme de la curva del par motor, y evitar
escalones en el decurso del par motor, que conducen a un menoscabo
de la comodidad de marcha. La aceleración se lleva a cabo así de
forma uniforme.
También el documento
US-A-4.009.695 muestra un mecanismo
variable de distribución por válvulas, que se conoce por el
preámbulo de la reivindi-
cación 1.
cación 1.
Gracias a la ponderación según la invención de
los umbrales de conmutación para una modificación de los tiempos de
distribución de la válvula y de la carrera de la válvula, mediante
la velocidad metida y la temperatura del motor, se consigue que
pueda marcharse hasta las gamas más altas posibles de carga y número
de revoluciones, con una pequeña carrera de la válvula, lo cual
actúa positivamente sobre el consumo de carburante y no apareciendo
al mismo tiempo ningún salto del par motor al conmutar de una
carrera pequeña de la válvula a una grande y, por tanto, siendo
posible una marcha sin sacudidas del motor de combustión
interna.
Las notas características de las demás
reivindicaciones, representan acondicionamientos ventajosos y
perfeccionamientos del objeto de la invención según la
reivindicación principal.
El umbral de conmutación hasta ahora usual para
una conmutación de la carrera de la válvula, se establecía en
función de la carga y del número de revoluciones del motor. Por
motivos de consumo se ha procurado hacer marchar el motor de
combustión interna en una gama funcional lo mayor posible, con una
carrera pequeña de la válvula. Con ventaja, se determina el
establecimiento de los umbrales de conmutación, en la práctica o en
un banco de pruebas de motores, y después se almacena como los
correspondientes valores en el diagrama característico de número de
revoluciones - carga, en el aparato de mando. Con la solución
propuesta se consigue que también a altas velocidades, pueda
marcharse en forma favorable para el consumo, con pequeña carrera de
la válvula. Al cambiar de retorno a velocidad menor, no se lleva a
cabo la conmutación de la carrera de la válvula en el mismo valor en
el diagrama característico de número de revoluciones - carga, sino a
uno desplazado una diferencia elegible o definible. Con ello la
curva de la conmutación de la válvula tiene la forma de una
histéresis que adicionalmente es función de la velocidad, con lo que
se mejora más la comodidad de la marcha.
En el dibujo están representados ejemplos de
realización de la invención, y se explican en detalle en la
siguiente descripción.
Se muestran
Figura 1a Un esquema de principio para la
realización de una carrera mínima de la válvula.
Figura 1b Un esquema de principio para la
realización de una carrera máxima de la válvula.
Figura 2 Una representación esquemática de la
solución según la invención y
Figura 3 Un diagrama característico de número de
revoluciones - carga, para la modificación de la distribución por
válvulas.
Cada una de las figuras 1a y 1b muestra una
disposición de principio de un árbol 10 de levas con válvula 12
coordinada que se abre o se cierra de nuevo al girar el árbol de
levas, mediante un empujador 11 dispuesto sobre el árbol 10 de
levas. La válvula se mantiene en su posición de reposo mediante un
muelle. El ajuste de la apertura de la válvula y el ajuste de la
magnitud de la carrera de la válvula, se lleva a cabo mediante un
desplazamiento correspondiente del árbol de levas a lo largo de su
eje longitudinal. En las figuras 1a y 1b está indicada
simbólicamente la posibilidad de desplazamiento del árbol de levas a
lo largo de su dirección longitudinal, mediante una flecha en la
dirección axial en el árbol de levas. Aquí en la representación 1a
se muestra la apertura de la válvula con carrera pequeña o mínima, y
en la representación 1b, la apertura de la válvula con carrera
máxima.
La figura 2 muestra una disposición de principio
para la realización de la solución según la invención. Con el
símbolo 20 de referencia está indicado simbólicamente el diagrama
característico, en el que están depositados los valores umbral para
el mando de la válvula. El diagrama 20 se refiere al número n
de revoluciones y a la carga L actuante. Otra magnitud
importante de entrada, que en la figura 2 está provista con el
símbolo 21 de referencia, es la relación de multiplicación de la
caja de cambios, respecto a la transmisión de fuerza, que en
lenguaje vulgar se designa con velocidad. Para su explicación, las
velocidades individuales están indicadas mediante los símbolos
G_{i=1} a G_{i=x}.
Al atravesar las zonas funcionales individuales,
varían pues los umbrales de conmutación para la conmutación de las
carreras de la válvula y de los tiempos de mando de la válvula. Al
rebasar un umbral establecido para la correspondiente velocidad
G_{i}, se reconoce este exceso en una fase 22 de trabajo, y en una
fase 23 de trabajo se conmuta de una carrera pequeña de la válvula a
una grande. El posterior paso de nuevo por debajo del umbral de
conmutación, se reconoce en una fase 24 de trabajo, y la conmutación
de la carrera de la válvula se lleva a cabo de nuevo, de grande a
pequeña. Para un decurso uniforme óptimo del par motor, no se lleva
a cabo la conmutación de la carrera de la válvula de retorno, de
grande a pequeña, exactamente al pasar por debajo del umbral de
conmutación almacenado para el cambio a una velocidad alta, sino que
se tiene en cuenta todavía una diferencia que puede predefinirse, de
manera que el comportamiento de la conmutación de las válvulas,
discurra con una histéresis. Gracias a este comportamiento de
conmutación se asegura que esté garantizado un decurso continuo del
par motor, tanto en el cambio a una velocidad alta, como también en
el cambio a una velocidad baja.
La figura 3 muestra más detalladamente un
diagrama característico de número de revoluciones - carga, en el que
están registrados distintos umbrales de conmutación para una
conmutación de la válvula. En abscisas está registrado el número
n de revoluciones, y en ordenadas, la carga L. Del
diagrama característico se deducen tres curvas 30, 31 y 32 distintas
que indican diferentes umbrales de conmutación. La primera curva 30
está determinada por los puntos de forma triangular. Indica un
primer umbral de conmutación en el que el tiempo de mando para las
válvulas, además para una carrera mínima, se conmuta de después a
antes. La segunda curva 31 que está determinada por puntos
individuales redondos, muestra el umbral de conmutación, en el que
el mando de la válvula ocasiona una carrera grande o máxima de la
válvula, y una apertura pronta de la válvula con gran tiempo de
solapamiento. Con ello el motor de combustión interna, a plena
carga, tiene un par motor correspondientemente grande. Entre la
primera curva 30 y 31 están dibujados umbrales de conmutación, en
función de la velocidad. Estos umbrales 32 de conmutación están
establecidos en función de la velocidad, y se determinan, por
ejemplo, en la práctica en el banco de pruebas de motores. En estos
umbrales de conmutación permanece igual el tiempo de mando de la
válvula, y únicamente se lleva a cabo una conmutación de una carrera
pequeña de la válvula, a una grande. En estos umbrales de
conmutación puede tenerse en cuenta con ventaja, una histéresis.
También al conmutar de retorno la carrera de la válvula, de una
carrera grande de la válvula, a una pequeña, se lleva a cabo una
consideración de la velocidad metida en el vehículo en ese momento.
De este modo se produce también al frenar, una gran comodidad de
marcha, que presenta al mismo tiempo un bajo consumo de
carburante.
Junto a la consideración de la velocidad metida
en el motor de combustión interna, en la distribución variable por
válvulas también, la temperatura instantánea del motor de combustión
interna, tiene una gran influencia sobre la distribución variable
por válvulas. Se ha mostrado que precisamente a bajas temperaturas,
una consideración de la temperatura del motor, actúa positivamente
sobre el comportamiento en marcha. Como magnitud relevante para el
dictamen de la temperatura se recaba la temperatura del aceite del
motor, puesto que esta temperatura da una información efectiva sobre
las condiciones de temperatura reinantes en el motor.
En una primera gama de temperaturas bajas hasta,
por ejemplo, menos 30ºC se arranca el motor con carrera pequeña, y
tras alcanzar un número estable de revoluciones en marcha en vacío,
se manda la válvula con una carrera máxima o grande, y para pequeños
números de revoluciones tampoco se lleva a cabo ninguna conmutación
de la carrera de la válvula a una carrera pequeña de la válvula. En
una segunda gama media de temperaturas, que se extiende, por
ejemplo, de -10ºC + 35ºC, bajo ciertas circunstancias, sigue
existiendo una gran carrera de la válvula a pesar de otros umbrales
explícitos de conmutación en el diagrama característico, para así
calentar el catalizador lo más rápidamente posible a la temperatura
de servicio, y reducir las emisiones primarias. Seguidamente el
motor está caliente y puede marcharse con los diagramas
característicos depositados en el aparato de mando. Después de esto
sigue una distribución por válvulas, correspondiente a los umbrales
depositados en los diagramas característicos.
Claims (3)
1. Motor de combustión interna con un dispositivo
para la distribución variable por válvulas, pudiendo establecerse
los tiempos de mando de la válvula y las carreras de la válvula, en
función de los parámetros funcionales del motor de combustión
interna, estando depositados los umbrales de conmutación para la
modificación de los tiempos de mando de la válvula y de las carreras
de la válvula, en un diagrama característico que se despliega sobre
el número de revoluciones y la carga, caracterizado porque
los umbrales de conmutación pueden variar en función de la velocidad
metida actualmente y/o en función de la temperatura, y llevándose a
cabo una conmutación de retorno mediante una histéresis, que está
definida en función de la velocidad.
2. Motor de combustión interna según la
reivindicación 1, caracterizado porque la determinación de
los umbrales de conmutación se lleva a cabo en la práctica.
3. Motor de combustión interna según la
reivindicación 1, caracterizado porque cada umbral de
conmutación en función de la velocidad, garantiza un funcionamiento
sin sacudidas del motor dé combustión interna, al cambiar de
carrera.
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