ES2311528T3 - Generador de impulsos de presion. - Google Patents
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Abstract
Un generador de impulsos de presión, que comprende un circuito de fluido de presión (12) con un lado de alta presión y un lado de baja presión, y un elemento del generador de impulsos de presión (6, 7) dispuesto en el mencionado circuito de fluido de presión (12), el mencionado elemento comprendiendo un par de válvulas controladas eléctricamente (8, 9, 10, 11) que comprenden una primera válvula (8, 10) y una segunda válvula (9, 11), la primera válvula (8, 10) y la segunda válvula (9, 11) estando conectadas por medio de un solo canal (26) o dos canales paralelos (16, 17) que conducen desde la primera válvula (8, 10) a la segunda válvula (9, 11) del mencionado par de válvulas, y donde cada válvula (8, 9, 10, 11) está dispuesta para ejecutar un cierre y una apertura del mencionado canal (26), de cada canal del mencionado para de canales (16, 17), las válvulas primera y segunda (8, 9, 10, 11) están dispuestas de forma que ocupan respectivamente posiciones opuestas cerrada y abierta con respecto al mencionado un solo canal (26), o a cada uno del mencionado par de canales (16, 17), y para generar un impulso de presión en el mencionado circuito de fluido de presión (12) a través de un cambio de posición de las mencionadas válvulas, entre las mencionadas posiciones abierta y cerrada, caracterizado porque el generador de impulsos de presión comprende un dispositivo electrónico dispuesto para controlar la activación o desactivación de uno o más electroimanes, con el objeto de influir sobre las válvulas (8, 9, 10, 11) del par de válvulas y moverlas entre sus posiciones cerrada y abierta respectivamente, de forma que el se controla momento en que se proporciona una señal eléctrica para la activación de un primer electroimán que lleva a cabo un desplazamiento de la primera (8, 10) de las válvulas (8, 9, 10, 11), en relación con el momento en que se emite una segunda señal eléctrica para la activación de un segundo electroimán que lleva a cabo un desplazamiento de la segunda válvula (9, 11), en función de la duración temporal requerida del impulso del fluido de presión que se genera así a través del canal abierto (26; 16, 17).
Description
Generador de impulsos de presión.
La presente invención se refiere a un generador
de impulsos de presión que comprende un circuito lleno con fluido
de presión, y al menos un canal de comunicación que está conectado
al circuito y a través del cual el fluido de presión puede fluir
entrando al circuito y saliendo de este, con un elemento del
generador de impulsos de presión y un método de control del
generador de impulsos de presión, y se refiere así mismo al uso del
generador de impulsos de presión para manejar una válvula en un
motor de combustión interna (véase el documento
US-A-5 058 857).
La invención es aplicable a todos tipo de áreas
técnicas en las que ha de generarse impulsos de presión. En
concreto, es aplicable a aplicaciones que poseen elevados requisitos
sobre la velocidad con la que puede generarse los impulsos y sobre
el período de duración de los impulsos individuales.
Los motores de combustión interna definen un
campo semejante, en el que puede utilizarse impulsos de presión
para controlar y dirigir el movimiento de las válvulas del motor de
combustión interna, en lugar de manejar y controlar los movimientos
de la válvula por medio de una transmisión convencional del
movimiento del pistón del motor a las válvulas, a través de un eje
de la transmisión.
Por lo tanto, la invención será descrita a modo
de ejemplo pero no de forma limitativa, con referencia a la
aplicación en la que esta se utiliza para controlar y manejar las
válvulas de la cámara de combustión de un motor de combustión.
Durante muchos años, los diseñadores de motores
de combustión interna han visto la necesidad de ser capaces de
variar los períodos de las válvulas durante el funcionamiento del
motor, pues esto tendría como resultado enormes ventajas, entre
otras cosas con respecto al ahorro de combustible y a las
emisiones.
Por lo tanto, se ha realizado importantes
esfuerzos para sustituir sistemas convencionales de eje de la
transmisión, para la apertura y el cierre de las válvulas del
motor, por sistemas que están basados en el uso del
electromagnetismo para controlar y manejar las válvulas del motor.
La desventaja de semejante solución es que los elevados requisitos
sobre la velocidad a que las válvulas pueden ser manejadas, tendrán
como resultado elevados requisitos sobre los electroimanes que son
utilizados. La masa que cada electroimán tiene que poner en
movimiento corresponde a la masa de la válvula. La válvula debe
comprender un material magnético apropiado, para ser desplazada por
la acción de uno o más electroimanes, y tales materiales contribuyen
a incrementar la masa de las válvulas convencionales. A menudo,
esto tiene como resultado un círculo vicioso en el que una mejora de
la válvula desde el punto de vista magnético, tendrá como resultado
un incremento de peso que, a su vez, tiene como resultado una
necesidad de electroimanes mayores y más potentes. Por consiguiente,
de esta forma será difícil conseguir una buena solución desde el
punto de vista económico y práctico, para el problema de obtener un
control y un funcionamiento de las válvulas del motor, lo
suficientemente rápidos. Además, es bien sabido que los
electroimanes necesitarán algún tiempo para imantarse y
desimantarse.
También se está haciendo esfuerzos para obtener
los movimientos requeridos de las válvulas del motor, mediante
sistemas hidráulicos. Actualmente tales sistemas están siendo
probados por fabricantes de vehículos, entre otros. El fluido de
presión, aquí líquido hidráulico, se utiliza en este caso para
llevar a cabo el movimiento de la válvula del motor. Por lo tanto,
se requiere que el generador de impulsos del motor que se utilice,
tenga la capacidad de distribuir impulsos de presión que provoquen
los movimientos de la válvula, rápidamente y con gran precisión. El
presente inventor no conoce ningún generador de impulsos de presión
acorde con el arte previo, que tenga las características requeridas
para tratar satisfactoriamente con el control de la válvula, a las
rotaciones por minuto del motor, que se utilizan actualmente en
motores de combustión de dos tiempos, y en concreto en motores de
combustión de cuatro tiempos. Un obstáculo para la consecución de
semejante generador de impulsos de presión, puede ser la dificultad
para conseguir movimientos lo suficientemente rápidos de
apertura/cierre de la válvula o válvulas, como los que se requiere
en un semejante generador de impulsos de presión. Aquí, debe
mencionarse que las válvulas son a menudo sustituidas por aberturas,
en construcciones de motores de dos tiempos modernos, pero que la
presente invención tiene como resultado la posibilidad de utilizar
tecnología de válvulas en motores de dos tiempos, de un modo
correspondiente a los motores de cuatro tiempos.
En este contexto, debe también mencionarse que
los generadores de impulsos de presión que pueda plantearse a este
respecto, deben ser compactos y ocupar solo un pequeño espacio en
aplicaciones de motores de combustión.
Como un objetivo de la presente invención, se
proporciona un generador de impulsos de presión que es capaz de
distribuir impulsos de presión de corta duración y de longitud
variable, con elevadas precisión temporal y rapidez, para realizar
cualquier objetivo. Otro objetivo adicional es proporcionar un
método que haga posible distribuir impulsos de presión con elevadas
precisión temporal y rapidez.
El objetivo de la invención se consigue por
medio de un generador de impulsos de presión acorde con la
reivindicación 1.
Como las válvulas del par de válvulas están
controladas eléctricamente, la abertura y cierre de las válvulas
puede controlarse con gran precisión. Los movimientos de las
válvulas incluidas en un par de válvulas pueden coordinarse de tal
forma que se producen con cierto desplazamiento temporal, con lo que
puede obtenerse períodos de apertura/cierre reducidos.
Las válvulas del generador de impulsos de
presión son preferentemente válvulas de corredera, dispuestas para
realizar un desplazamiento transversal respecto de un canal en el
circuito del fluido de presión en el que se encuentran, para cerrar
o abrir el paso del fluido de presión. Preferentemente, las válvulas
del par de válvulas están controladas de forma electromagnética,
puesto que estas válvulas tienen la ventaja de ser capaces de
funcionar a la vez con alta velocidad y alta precisión.
De acuerdo con una realización preferida, las
válvulas de cada par de válvulas están conectadas entre sí mediante
dos canales paralelos, separados, que van desde una primera válvula
del par de válvulas a una segunda válvula del par de válvulas, cada
válvula estando dispuesta para realizar un cierre o una apertura de
cada canal. Esta construcción fomenta un control más fino de la
abertura y el cierre de cada par individual de válvulas, de un modo
que se revela en detalle más abajo.
Las válvulas del par de válvulas están
organizadas para ocupar una primera posición en la que cierran un
primer canal de los mencionados canales y abren un segundo canal de
los mencionados canales, y una segunda posición en las que abren el
primer canal y cierran el segundo canal. Para hacer que el par de
válvulas sea capaz de cerrarse, la primera válvula de cada
respectivo par de válvulas está dispuesta para moverse hacia su
primera posición y ocuparla, al mismo tiempo que la segunda válvula
se mueve hacia su segunda posición la ocupa. Preferentemente, los
canales son bifurcaciones de un solo conducto de fluido de presión,
en el circuito de fluido de presión, las mencionadas bifurcaciones
estando dispuestas corriente arriba y corriente abajo respecto de
cada par individual de válvulas. Sin embargo, debe comprenderse que
dentro del alcance de la invención hay gran número de realizaciones
alternativas del propio circuito de presión y del sistema de
conductos que este incluye.
De acuerdo con la invención, el generador de
impulsos de presión comprende medios para controlar la transición
de las válvulas entre sus posiciones primera y segunda, los
mencionados medios de control estando dispuestos para desplazar
mutuamente en el tiempo, la transición entre las posiciones primera
y segunda para las válvulas del respectivo par de válvulas. Por
medio de un desplazamiento temporal de la activación del movimiento
de las válvulas incluidas en un par de válvulas entre sus
respectivas posiciones, puede variarse el tiempo durante el que es
posible mantener abierto cualquiera de los dos canales que conectan
las válvulas, para el paso de fluido de presión, en relación con el
cambio de las posiciones de las dos válvulas.
Preferentemente, el medio de control comprende
un dispositivo electrónico dispuesto para controlar la activación o
la desactivación de uno o más electroimanes, con el propósito de
influir sobre las válvulas del par de válvulas y moverlas, es decir
mover los cuerpos de las válvulas (correderas), respectivamente
entre las posiciones de apertura y cierre. Preferentemente el medio
de control puede disponerse para recibir entradas, por ejemplo
procedentes de sensores o similares, y ajustar el desplazamiento
temporal en función de tales entradas. El medio puede comprender
además una secuencia de programa en un programa informático, para
controlar y emitir señales de control a las válvulas del generador
de impulsos de presión, o de forma más precisa a los electroimanes
que controlan los movimientos de las válvulas.
De acuerdo con una realización preferida, el
generador de impulsos de presión comprende además una unidad de
cilindro y un pistón, que está acoplado de forma desplazable en la
unidad de cilindro, el mencionado al menos un canal de comunicación
estando conectado a la unidad de cilindro de tal forma que el fluido
de presión en el circuito puede fluir entrando al interior del
cilindro y saliendo de este a través del mencionado canal de
comunicación, para conseguir un desplazamiento del pistón en la
unidad de cilindro. Preferentemente, se proporciona un medio de
retorno del pistón, por ejemplo un resorte de compresión, para
aplicar una presión al pistón en un sentido opuesto a aquel en el
que se desplaza el pistón cuando se genera un impulso de presión, a
medida que se permite que un fluido de presión con una presión
superior rebase el primer par de válvulas corriente arriba. Se
permite que el medio de retorno del pistón contribuya al retorno del
pistón a una posición inicial, mediante permitir que el segundo par
de válvulas corriente abajo, se abra para el paso de fluido de
presión durante una secuencia que sigue a la secuencia de flujo
descrita arriba. A su vez, el movimiento del pistón puede ser
utilizado para controlar o abrir cualquier dispositivo mecánico.
De acuerdo con una realización, el pistón está
conectado a una válvula de un motor de combustión, y el movimiento
del pistón se transmite a un movimiento de apertura o cierre de la
válvula del motor de combustión. Así, el medio de control
mencionado arriba controla preferentemente la activación y la
desactivación de los mencionados electroimanes, en función de la
posición del eje del cigüeñal del motor de combustión.
La invención se refiere también al método
definido inicialmente para controlar un generador de impulsos de
presión, el mencionado método siendo acorde con la reivindicación
12.
Puede tomarse ventaja del hecho de que las
válvulas estén organizadas en pares, y de que la apertura y el
cierre de las válvulas individuales se lleven a cabo de acuerdo con
una secuencia predeterminada, al objeto de acortar el tiempo
necesario para la apertura y el subsiguiente cierre de un par de
válvulas, para el paso de un impulso del fluido de presión, en
comparación con una disposición que tenga solo válvulas individuales
en lugar del mencionado par de válvulas. Preferentemente, el par de
válvulas comprende dos válvulas activas o cuerpos de válvula, que
se mueven en sentidos opuestos para permitir simultáneamente,
durante un breve lapso, el paso de un fluido de presión a través de
uno o más canales paralelos que forman la parte del circuito del
fluido de presión que conduce a la localización en la que se
disponen las válvulas.
Durante un primer periodo, las válvulas del
primer par de válvulas se controlan para la apertura de un flujo
del fluido de presión en un sentido saliente de circuito, a través
del canal de comunicación, mientras que al menos una de las
válvulas del segundo par de válvulas se mantiene cerrada, al objeto
de impedir que el fluido pase al segundo par de válvulas. Durante
el segundo período, las válvulas del segundo par de válvulas se
abren para permitir que un flujo del fluido de presión fluya de
vuelva al circuito a través del canal de comunicación, y pase al
menos por una de estas válvulas, mientras que al mismo tiempo al
menos una de las válvulas del primer par de válvulas se mantiene
cerrada para impedir que el fluido pase el primer par de válvulas.
De esta forma, se permite que un impulso de presión influya sobre
cualquier objeto o cualquier dispositivo mecánico para llevar a
cabo movimientos de vaivén.
Las válvulas de cada par de válvulas están
conectadas mediante dos canales separados, paralelos, que conducen
desde una primera válvula del par de válvulas hasta la segunda
válvula del par de válvulas, y una primera del par de válvulas se
abre para el paso de fluido a través de un primer canal de estos
canales, y se cierra el paso de fluido en el segundo canal,
mientras que al mismo tiempo la segunda válvula se abre para el paso
de fluido en el segundo canal pero se mantiene cerrada para impedir
el paso de fluido en el primer canal. El cambio de las posiciones
de las dos válvulas se controla preferentemente de tal forma que las
válvulas, simultáneamente y durante un corto periodo, mantienen
abierto uno de los dos canales para el paso del fluido de presión.
A medida que las válvulas, preferentemente válvulas de corredera
controladas de forma electromagnética, se mueven por tanto en
sentidos opuestos, el mencionado periodo puede hacerse muy
corto.
Durante el cambio de posición de las respectivas
válvulas del par de válvulas, se controla el momento en el que se
proporciona una señal eléctrica para la activación de un primer
electroimán que realiza un desplazamiento de la primera de las
válvulas, en relación con el momento en el que se emite una segunda
señal eléctrica para la activación de un segundo electroimán que
realiza un desplazamiento de la segunda válvula, en función de la
duración de tiempo requerida para el impulso del fluido de presión,
que de ese modo se genera a través del canal abierto.
En la siguiente descripción detallada y en las
reivindicaciones de patente anexas, se verá otras características y
ventajas de la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
En lo que sigue, se describirá la invención a
modo de ejemplo y con referencia a los dibujos anexos, en los
cuales:
la figura 1 es una vista esquemática de una
primera realización del generador de impulsos de presión acorde con
la invención;
la figura 2 es una sección transversal
aumentada, de un elemento del generador de impulsos de presión, del
generador de impulsos de presión de la figura 1, en una primera
posición;
la figura 3 es una sección transversal
aumentada, del elemento del generador de impulsos de presión acorde
con la figura 2, en una segunda posición;
la figura 4 es una sección transversal
esquemática, de otro desarrollo de la realización acorde con la
reivindica-
ción 1;
ción 1;
la figura 5 es una sección transversal
esquemática, de otra realización de la invención, en una primera
posición operativa; y
la figura 6 muestra la realización acorde con la
figura 5, en una segunda posición operativa.
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La figura 1 es una sección transversal
esquemática, que muestra un generador de impulsos de presión acorde
con la invención, el generador de impulsos de presión estando
conectado a una válvula 1 en un motor de combustión. Uno de los
cilindros del motor se insinúa ligeramente en el dibujo, y recibe el
número de referencia 2. La válvula 1 puede ser una válvula de
admisión o de escape. El propio cuerpo de válvula, que está
dispuesto para apoyarse sobre un asiento de válvula (no mostrado)
cuando está su posición cerrada, está conectado a través de un eje
3 a un pistón 4 que está dispuesto en un segundo cilindro 5, que
preferentemente está dispuesto fuera del cilindro 2 y adyacente a
este.
El generador de impulsos de presión comprende
elementos primero y segundo 6, 7 del generador de impulsos de
presión. Cada uno de tales elementos 6, 7 comprende válvulas primera
y segunda, respectivamente 8, 9 y 10, 11, y está dispuesto en un
circuito de fluido de presión 12. El circuito de fluido de presión
está constituido por uno o más conductos para conducir y
transportar en su interior un fluido de presión.
Preferentemente, el circuito 12 del fluido de
presión está generalmente cerrado, y hay dispuesto un elemento de
generación de presión 14 para generar una presión en un fluido de
presión alojado en el circuito. El elemento de generación de
presión 14 puede ser un compresor o cualquier otro tipo de elemento
de bombeo adecuado para este objetivo. En el circuito, el fluido de
presión fluye desde el lado de alta presión del elemento de
generación de presión, donde hay una presión P1, al lado de baja
presión de este, donde hay una presión P2, y se tiene que P1 >
P2. P2 puede ser la presión atmosférica, y si es necesario el
circuito puede abrirse corriente abajo respecto del segundo
elemento del generador de impulsos de presión 7. La invención
incluye también la posibilidad de mantener el circuito 12 abierto o
cerrado, dependiendo de factores externos tales como las rpm o la
carga del motor de combustión.
Preferentemente, el fluido de presión es un gas
o una mezcla gaseosa. En la realización preferida revelada, el
fluido de presión está al menos principalmente compuesto por aire.
Así, el generador de impulsos de presión define un generador
neumático de impulsos de presión.
A través de un canal de comunicación 15, el
circuito 12 está conectado a una cámara 13 dentro del cilindro 5,
la mencionada cámara estando provista sobre el lado opuesto del
pistón 4 en relación con el eje 3. El impulso de presión procedente
del circuito, que tiene como resultado la distribución del fluido de
presión a la cámara 13, tendrá como resultado un desplazamiento del
pistón 4, y por consiguiente de la válvula 1. Tal impulso se crea
cuando se cambia las posiciones de las válvulas 8, 9 del primer
elemento del generador de impulsos de presión 6, como se describirá
en detalle más abajo.
Con referencia a las figuras 1 a 3, se
describirá ahora el principio de generar un impulso de presión por
medio de un elemento del generador de impulsos de presión 6, 7
acorde con la invención. El principio para la generación de un
impulso positivo mediante la apertura del primer elemento 6, es
también relevante para el caso opuesto, es decir para la generación
de un impulso negativo por medio de la apertura del segundo elemento
7.
Cada elemento del generador de impulsos de
presión 6, 7 comprende canales primero y segundo 16, 17, los
mencionados canales estando organizados en paralelo y formados
mediante una bifurcación local del conducto principal del circuito
12, en el punto del elemento del generador de impulsos de presión.
Cada par de válvulas está dispuesto en la región de los canales
paralelos 16, 17, y cada válvula individual está dispuesta para
permitir el paso del fluido de presión a través de uno de los
canales, mientras que impide al mismo tiempo el paso a través del
otro de los mencionados canales. Los cuerpos de la válvula o las
válvulas 8-11 comprenden un material magnético, y
están conectados por medio de electroimanes que se insinúan la
figura 1, y a los que se ha dado los números de referencia
18-21. Los cuerpos de válvula están dispuestos de
forma desplazable, en una dirección transversal a los canales 1. En
esta realización, están diseñados como discos que comprenden al
menos un agujero 22 que, en una primera posición de la válvula,
está posicionado frente al conducto del fluido de presión en un
primer canal de los mencionados canales 16, 17, y se abre para este,
y en una segunda posición se cierra para impedir el flujo a través
del primer canal 16, pero está posicionado frente al paso de un
fluido de presión en el segundo de los mencionados canales 16, 17,
y se abre para este.
Las válvulas son biestables, lo que significa
que reposarán en las posiciones primera y segunda si no hay
activación de ninguno de los electroimanes 18-21.
Una válvula o cuerpo de válvula 8-11 de un par de
válvulas 6, 7, está dispuesta para moverse hacia la primera
posición y ocuparla, mientras que la otra válvula se mueve hacia la
segunda posición y la ocupa. Cuando las posiciones de las dos
válvulas 8, 9 y 10, 11 respectivamente se modifican, se genera un
impulso de presión de forma que, durante un breve lapso, se permite
un paso del fluido a través de uno de los canales 16, 17. Por medio
de un desplazamiento temporal del movimiento de los cuerpos de
válvula en relación con tal modificación, es posible dejar que los
cuerpos de válvula mantengan abierto alguno de los canales 16, 17
durante un período de tiempo más corto o más largo. De ese modo, la
duración del impulso de presión puede controlarse para que sea más
larga, si no se lleva a cabo la apertura simultánea de ninguno de
los canales durante el cambio. La cantidad de fluido de presión
distribuido es, aparte de la cantidad debida a cualquier apertura
simultánea de cualquier canal, dependiente también del volumen en
cada canal, entre los cuerpos de válvula. La invención incluye un
desplazamiento temporal del inicio de los movimientos de los
cuerpos de válvula 8-11, para controlar la duración
del impulso. En el caso en que el generador de impulsos de presión
esté conectado al movimiento de una o más válvulas en un motor de
combustión y lo controle, el desplazamiento temporal se basa en
cualquier parámetro apropiado de funcionamiento del motor, tal como
la velocidad rotacional del motor. Preferentemente, el volumen de
los canales se minimiza para permitir un consumo de fluido de
presión tan bajo como sea posible.
Las longitudes de impulso pueden también
variarse por medio del generador de impulsos de presión inventivo,
a través de un desplazamiento mutuo del movimiento en el que se
activa las dos válvulas 8-11 de un par de válvulas.
La activación se lleva a cabo mediante emitir una señal que inicia
la magnetización de uno de los electroimanes 18-21,
consiguiendo de ese modo un desplazamiento del cuerpo de válvula
8-11. La señal puede emitirse desde cualquier medio
de control, y en este caso está basada en la posición de un cárter
del motor, perteneciente al motor de combustión.
\newpage
De acuerdo con la invención, se proporciona un
medio 23 para devolver el pistón 4 a su posición superior o
posición inicial. El desplazamiento del pistón 4 requiere que la
presión del impulso del fluido generado a través del cambio de
posiciones de los cuerpos de válvula 8, 9 del primer elemento de
generación de presión 6, sea suficiente para hacer que la fuerza
que se aplica mediante el fluido de presión sobre el lado del pistón
4 que está dirigido hacia la cámara 13, exceda la fuerza aplicada
por el medio de retorno del pistón 23 sobre el pistón 4 en sentido
opuesto. En la figura 1, el medio de retorno del pistón 23 es un
resorte de comprensión, pero puede comprender un gas alojado en la
cámara 24 en el cilindro 5 dispuesto sobre el lado opuesto del
pistón 4 con respecto a la cámara 13. En tal caso, preferentemente
el cilindro 5 debe conectarse a un depósito de gas o similar, para
permitir una presurización variable del gas contenido en el cilindro
5.
Otra posible solución, mostrada esquemáticamente
en la figura 4, incluye un segundo generador de impulsos de presión
representado en general por el número de referencia 25 y
correspondiente al primer generador de impulsos de presión que se
ha descrito arriba, y conectado a la cámara 24 y provisto para
generar impulsos de presión para hacer retornar el pistón, en
relación con la liberación del fluido de presión desde la primera
cámara 13 a través de la activación de una abertura del segundo par
de válvulas de presión 10, 11. De forma correspondiente, mediante
un cambio de posición de los cuerpos de válvula, como se ha descrito
arriba, se abre un par de válvulas corriente abajo de este segundo
generador de impulsos de presión, con el propósito de liberar el
fluido de presión desde la cámara 24, mientras que el primer
elemento del generador de impulsos de presión 6 se activa para
permitir un flujo del fluido de presión a la primera cámara 13.
En las figuras 5 y 6 se muestra otra realización
de la invención. Esta realización es una simplificación de la
realización descrita previamente, en relación con que los cuerpos de
válvula o discos 8, 9 de cada para de válvulas 6, 7 están
interconectados con un solo canal 26. Los cuerpos de válvula 8, 9
están dispuestos para funcionar principalmente de la misma forma
que se ha descrito en la primera realización, es decir para ocupar
posiciones opuestas, cerradas y abiertas con respecto al paso de
fluido a través del canal 26. Esta realización más sencilla, tiene
como resultado una disimetría en las duraciones de los impulsos. Si
se proporciona con la misma frecuencia señales de control para el
cambio de posición de las válvulas de corredera 8, y 9, se tiene
una disimetría que se incrementa con la reducción de la distancia
entre los cuerpos de válvula 8, 9. La diferencia resultante puede
compensarse en buena parte mediante la adopción de medidas en el
software del programa responsable del control de frecuencia.
Debe comprenderse que las realizaciones
descritas arriba se han proporcionado a modo de ejemplo, y que para
las personas cualificadas en el arte será obvia una pluralidad de
realizaciones alternativas, sin salirse del alcance de la
invención, según este se define en las reivindicaciones de patente
anexas, apoyadas por la descripción y los dibujos.
Por ejemplo, la invención incluye que el
funcionamiento electromagnético de los cuerpos de válvula
8-11 puede complementarse con cualquier operación
adicional. Por ejemplo puede disponerse una válvula piloto para
controlar un fluido de presión tal como aire, al objeto de
contribuir al cambio de funcionamiento/posición de los cuerpos de
válvula en las posiciones estables primera y segunda, y también para
mantener los cuerpos de válvula en estas posiciones. A
continuación, preferentemente la válvula piloto se conecta
cooperativamente a los mismos medios de control que controlan los
electroimanes 18-21 del generador de impulsos de
presión.
La invención también comprende la posibilidad de
controlar el tamaño del impulso de presión, para controlar la
longitud del desplazamiento de la válvula de un motor de combustión,
en función de cualquier parámetro operativo del motor,
preferentemente de la carga del motor.
La invención comprende y también permite la
transición entre el funcionamiento en dos tiempos y el
funcionamiento en cuatro tiempos, de un motor de combustión
interna, durante el funcionamiento de este a través de un control
de los movimientos de válvula por medio del generador inventivo de
impulsos de presión, y/o de uno o más de los elementos inventivos
generadores de impulsos de presión.
Debe también comprenderse que el medio de
retorno de presión 23 puede disponerse en cualquier lado del pistón
4, y los elementos de imán 18-21 que se utilizan
pueden ser de diferentes diseños, y que el número de estos y su
posición pueden diferir respecto de lo que se ha mostrado, sin por
ello salirse del alcance de la invención.
Además debe mencionarse que el número de
electroimanes, indicados como 18, 19, 20 y 21 en los dibujos, podría
reducirse en un 50%, pero que se reducirían la simetría y la
estabilidad de la función de los elementos del generador de
impulsos de presión 6, 7. De ese modo, los elementos del generador
de impulsos serían no obstante de fabricación menos costosa.
La reducción del 50% podría conseguirse mediante
asociar cada cuerpo de válvula 8, 9 a un electroimán a ser activado
como resultado de una señal eléctrica. El otro electroimán puede
sustituirse por un resorte de recuperación, por ejemplo fabricado
de metal o diseñado como un resorte de gas. La válvula de corredera
sigue siendo biestable, puesto que ocupa una de dos posibles
posiciones al objeto de permitir la generación de impulsos de
presión cuando los cuerpos de válvula 8, 9 están conectados en
serie, tal como indica la invención. Cuando se distribuye la señal
eléctrica, el electroimán del respectivo cuerpo de válvula 8, 9 se
activa, y se inicia un cambio de posición. Durante el cambio de
posición, se almacena energía en el resorte de recuperación. La
señal eléctrica, una tensión eléctrica, es aplicada hasta que ha
tenido lugar un cambio completo de posición, e incluso hasta que la
válvula de corredera se devuelve a su primera posición. Cuando la
señal eléctrica se detiene, se libera la energía en el resorte de
recuperación y tiene lugar un cambio de posición.
La ausencia de simetría y estabilidad se debe a
que el electroimán y el resorte de recuperación no son capaces, o
lo son solo con mucha dificultad, de comportarse de forma similar
uno a otro durante el cambio de posición. Por consiguiente, habrá
un tiempo diferente para el cambio de posición, en relación con cada
uno de los dos cambios de posición. Sin embargo, esta diferencia
puede compensarse por medio de medidas adoptadas en el software que
controla y planifica el tiempo de aplicación y retirada,
respectivamente, de las señales eléctricas a los electroimanes. Por
medio de un software más preciso, las diferencias pueden compensarse
en tal medida que carezcan de importancia, también cuando los
requisitos son exigentes, como por ejemplo en relación con el
control de la válvula de un motor de combustión interna, de acuerdo
con las realizaciones de la presente invención.
Finalmente, debe mencionarse que el generador de
impulsos de presión y el elemento del generador de impulsos de
presión, acordes con la invención, pueden utilizarse preferentemente
en un sistema de combustible, más precisamente en sistemas de
inyección directa, así como para la inyección directa de cualquier
otro combustible, por ejemplo agua o vapor, en motores y otros
dispositivos. Por consiguiente, el fluido de presión puede ser un
líquido, tal como un aceite hidráulico o agua, así como aire o
gases, dependiendo del campo de aplicación.
Debe enfatizarse que las válvulas en los dos
pares de válvulas, tanto corriente arriba como corriente abajo
respecto del canal de comunicación, son válvulas activas, es decir
válvulas activables magnéticamente, y no deben ser confundidas con
válvulas pasivas tales como válvulas unidireccionales.
\vskip1.000000\baselineskip
\bullet US 5 058 857 A [0001]
Claims (17)
1. Un generador de impulsos de presión, que
comprende un circuito de fluido de presión (12) con un lado de alta
presión y un lado de baja presión, y un elemento del generador de
impulsos de presión (6, 7) dispuesto en el mencionado circuito de
fluido de presión (12), el mencionado elemento comprendiendo un par
de válvulas controladas eléctricamente (8, 9, 10, 11) que
comprenden una primera válvula (8, 10) y una segunda válvula (9,
11), la primera válvula (8, 10) y la segunda válvula (9, 11) estando
conectadas por medio de un solo canal (26) o dos canales paralelos
(16, 17) que conducen desde la primera válvula (8, 10) a la segunda
válvula (9, 11) del mencionado par de válvulas, y donde cada
válvula (8, 9, 10, 11) está dispuesta para ejecutar un cierre y una
apertura del mencionado canal (26), de cada canal del mencionado
para de canales (16, 17), las válvulas primera y segunda (8, 9, 10,
11) están dispuestas de forma que ocupan respectivamente posiciones
opuestas cerrada y abierta con respecto al mencionado un solo canal
(26), o a cada uno del mencionado par de canales (16, 17), y para
generar un impulso de presión en el mencionado circuito de fluido de
presión (12) a través de un cambio de posición de las mencionadas
válvulas, entre las mencionadas posiciones abierta y cerrada,
caracterizado porque el generador de impulsos de presión
comprende un dispositivo electrónico dispuesto para controlar la
activación o desactivación de uno o más electroimanes, con el objeto
de influir sobre las válvulas (8, 9, 10, 11) del par de válvulas y
moverlas entre sus posiciones cerrada y abierta respectivamente, de
forma que el se controla momento en que se proporciona una señal
eléctrica para la activación de un primer electroimán que lleva a
cabo un desplazamiento de la primera (8, 10) de las válvulas (8, 9,
10, 11), en relación con el momento en que se emite una segunda
señal eléctrica para la activación de un segundo electroimán que
lleva a cabo un desplazamiento de la segunda válvula (9, 11), en
función de la duración temporal requerida del impulso del fluido de
presión que se genera así a través del canal abierto (26; 16,
17).
2. Un generador de impulsos de presión acorde
con la reivindicación 1, caracterizado porque las mencionadas
válvulas (8, 9, 10, 11) son válvulas de corredera controladas de
forma electromagnética.
3. Un generador de impulsos de presión acorde
con cualquiera de las reivindicaciones 1-2, que
comprende
- -
- al menos un canal de comunicación (15) que está conectado al circuito del fluido de presión (12), y a través del cual el fluido de presión puede fluir entrando al circuito (12) y saliendo de este, caracterizado porque comprende
- -
- un primer elemento del generador de impulsos de presión (6) y un segundo elemento del generador de impulsos de presión (7), que están conectados en serie, y
- -
- porque el primer elemento del generador de impulsos de presión (6) está dispuesto en el mencionado circuito (12), corriente arriba respecto de al menos un canal de comunicación (15), y
- -
- porque el segundo elemento del generador de impulsos de presión (7), está dispuesto en el mencionado circuito (12) corriente abajo respecto de al menos un canal de comunicación (15).
4. Un generador de impulsos de presión acorde
con cualquiera de las reivindicaciones 1-3,
caracterizado porque cada una de las válvulas (8, 9, 10, 11)
es biestable.
5. Un generador de impulsos de presión acorde
con la reivindicación 4, caracterizado porque el mencionado
dispositivo electrónico está organizado para controlar la
transición de las válvulas (8, 9, 10, 11) entre sus posiciones
primera y segunda, y para desplazar el momento de transición entre
las posiciones primera y segunda para las válvulas (8, 9, 10, 11)
del respectivo par de válvulas.
6. Un generador de impulsos de presión acorde
con cualquiera de las reivindicaciones 1-5,
caracterizado porque comprende
- -
- una unidad de cilindro (5) y
- -
- un pistón (4) que está dispuesto de forma desplazable en la unidad de cilindro (5), el mencionado al menos un canal de comunicación (15) estando conectado con la unidad de cilindro (5) de tal forma que el fluido de presión en el circuito (12) puede fluir entrando al interior de la unidad de cilindro (5) y saliendo de este a través del mencionado canal de comunicación (15), para conseguir un desplazamiento del pistón (4) en la unidad de cilindro (5).
7. Un generador de impulsos de presión acorde
con la reivindicación 6, caracterizado porque el pistón (4)
está conectado a una válvula (1) de un motor de combustión, y
porque el movimiento del pistón (4) se transmite a un movimiento de
apertura o cierre de la válvula (1) del motor de combustión.
8. Un generador de impulsos de presión acorde
con la reivindicación 7 y la reivindicación 8, caracterizado
porque el dispositivo electrónico controla la activación y
desactivación de los mencionados electroimanes
(18-21), en función de la posición de un eje del
cigüeñal del motor de combustión.
9. Un generador de impulsos de presión acorde
con cualquiera de las reivindicaciones 1-8,
caracterizado porque el fluido de presión en el mencionado
circuito (12) comprende un gas o una mezcla gaseosa.
10. Un generador de impulsos de presión acorde
con cualquiera de las reivindicaciones 1-9,
caracterizado porque el fluido de presión en el mencionado
circuito (12) comprende aire.
11. Un generador de impulsos de presión acorde
con cualquiera de las reivindicaciones 1-10,
caracterizado porque el mencionado circuito (12) es un
circuito generalmente cerrado.
12. Un método para controlar un generador de
impulsos de presión acorde con la reivindicación 1, que
comprende
- -
- un circuito (12) lleno con un fluido de presión, y
- -
- al menos un canal de comunicación (15) que está conectado al circuito (12), y a través del cual el fluido de presión puede fluir entrando al circuito (12) y saliendo de este,
caracterizado porque comprende
- -
- controlar, por medio de señales eléctricas, las válvulas de elementos primero y segundo (6, 7) del generador de impulsos de presión que están conectadas en serie, de acuerdo con cierta secuencia,
- -
- el primer elemento del generador de impulsos de presión (6) estando dispuesto en el mencionado circuito (12) corriente arriba respecto de al menos un canal de comunicación (15), y
- -
- el segundo elemento del generador de impulsos (7) estando dispuesto en el mencionado circuito (12) corriente abajo respecto de al menos un canal de comunicación (15).
13. Un método acorde con la reivindicación 12,
caracterizado porque durante un primer período las válvulas
(8, 9) del elemento del generador de impulsos de presión (6) son
controladas para abrirse para un flujo de fluido de presión fuera
del circuito (12) a través del canal de comunicación (15) mientras
que, al mismo tiempo, al menos una válvula del segundo elemento del
generador de impulsos de presión (7) se mantiene cerrada, para
impedir que el fluido pase más allá del segundo elemento del
generador de impulsos de presión (7).
14. Un método acorde con la reivindicación 12 o
la 13, caracterizado porque durante un segundo período, las
válvulas del segundo par de válvulas (10, 11) son controladas para
abrirse para un flujo del fluido de presión al circuito (12) a
través del canal de comunicación (15) y más allá de al menos una de
estas válvulas, mientras que al menos una de las válvulas del
primer par de válvulas (8, 9) se mantiene cerrada, para impedir que
el fluido rebase el primer par de válvulas.
15. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones 12-14, caracterizado porque
las válvulas (8, 9, 10, 11) de cada elemento del generador de
impulsos de presión (6, 7) están conectadas por medio de dos canales
paralelos separados (16, 17) que van desde una primera válvula (8,
10) del par de válvulas a una segunda válvula (9, 11) del par de
válvulas, y porque una primera válvula (8, 10) del par de válvulas
se abre para el paso de fluido a través de un primer canal (16) de
estos canales y se cierra para el paso de fluido en el segundo
canal (17), mientras que la segunda válvula (9, 11) se abre a la vez
para el paso de fluido en el segundo canal (17) y se mantiene
cerrada al paso de fluido en el primer canal (16).
16. Un método acorde con la reivindicación 15,
caracterizado porque durante los periodos primero y segundo
respectivamente, las posiciones de las válvulas (8, 9, 10, 11) del
par de válvulas se intercambian, y porque el intercambio está
controlado de forma que ambas válvulas, durante al menos una parte
del mencionado período de tiempo, se abrirán simultáneamente para
el paso del fluido de presión en uno, y el mismo, de los canales
(16, 17).
17. Un método acorde con la reivindicación 16,
caracterizado porque las válvulas comprenden válvulas de
corredera controladas de forma electromagnética (8, 9, 10, 11), y
porque en el momento del intercambio de las respectivas posiciones
de las válvulas (8, 9, 10, 11) del par de válvulas, se controla el
momento en que se emite una señal eléctrica para la activación de
un primer electroimán (18-21) consiguiendo un
desplazamiento de la primera de las válvulas, en relación con el
momento en que se emite una segunda señal eléctrica para activar el
segundo electroimán que consigue un desplazamiento de la segunda
válvula, en función del período de tiempo requerido del impulso del
fluido de presión que se genera así a través del canal abierto (16 o
17).
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