ES2318445T3 - Colector de adminsion con sistema de turbulencia,para un motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Un colector de admisión (3) con un sistema de turbulencia (14) para un motor de combustión interna (1) que tiene una serie de cilindros (2); el colector de admisión (3) comprende, para cada cilindro (2), un conducto de admisión (9) que conecta el colector de admisión (3) al cilindro (2), y a su vez comprende dos canales paralelos (10); el sistema de turbulencia (14) comprende, para cada conducto de admisión (9), una válvula de mariposa (15) que está alojada dentro de un canal (10) del conducto de admisión (9), para variar la sección del flujo de aire del canal (10), y comprende un cuerpo principal (21) montado para rotar en torno a un eje central (22), y que tiene una mariposa (23) para sellar un canal (10) de un conducto de admisión (9); cada válvula de mariposa (15) comprende: una brida de fijación (26) montada en el cuerpo principal (21) para rotar con respecto al cuerpo principal (21), y conectada rígidamente a una brida de interfaz (31) del colector de admisión (3); y un elemento de fijación (27) conectado rígidamente al cuerpo principal (21), y al que se mueve mediante un dispositivo de accionamiento (16); a través de la pared de cada canal (10) que aloja una válvula de mariposa (15), hay formado un asiento (34) para el cuerpo principal (21) de la válvula de mariposa (15); y el colector de admisión (3) está caracterizado porque: la sección transversal del asiento (34) es sustancialmente circular y comprende dos apéndices, a través de los cuales se acopla la mariposa (23) del cuerpo principal (21) para insertar el cuerpo principal (21) dentro del asiento (34); y los apéndices del asiento (34) están dispuestos de manera que, en uso, la mariposa (23) del cuerpo principal (21) nunca está alineada con los apéndices; y cada válvula de mariposa (15) comprende una junta de labios (35) sujeta en su posición por la brida de fijación (26).
Description
Colector de admisión con sistema de turbulencia,
para un motor de combustión interna.
La presente invención se refiere a un colector
de admisión con sistema de turbulencia, para un motor de combustión
interna.
Un motor de combustión interna tiene una serie
de cilindros, cada uno conectado a un colector de admisión a través
de al menos una válvula de admisión, y a un colector de escape a
través de al menos una válvula de escape. El colector de admisión
recibe aire fresco (es decir, aire del exterior) a lo largo de un
conducto de alimentación regulado por una válvula de mariposa, y
está conectado a los cilindros mediante respectivos conductos de
admisión, cada una regulado por al menos una válvula de
admisión.
Recientemente se ha propuesto un sistema de
turbulencia para variar la sección transversal de los conductos de
admisión cuando el motor está en marcha, y en función de la
velocidad del motor (es decir, de la velocidad de rotación del eje
de transmisión). A una velocidad de motor baja, se reduce la sección
del flujo de aire de los conductos de admisión, para producir una
turbulencia en la entrada de aire al objeto de mejorar la mezcla de
aire-combustible en los cilindros. Mejorando la
mezcla mediante el torbellino, se quema todo el combustible
inyectado, reduciéndose así las emisiones contaminantes generadas
por la combustión. A una velocidad de motor alta, la sección de
flujo de aire de los conductos de admisión se maximiza, para llenar
por completo los cilindros y generar así la máxima potencia
posible.
Para variar la sección de flujo de aire de los
conductos de admisión, cada conducto de admisión tiene dos canales
paralelos, de los que solo uno puede cerrarse por completo mediante
una válvula de mariposa. A una velocidad de motor baja, las
válvulas de mariposa se cierran para reducir la sección del flujo de
aire de los conductos de admisión; y a una velocidad de motor alta,
las válvulas de mariposa se abren para maximizar la sección de
flujo de aire los conductos de admisión.
Se ha propuesto diversas soluciones de diseño
para colectores de admisión con sistema de turbulencia del tipo
descrito, pero constan de un gran número de componentes y su montaje
es complicado.
El documento JP 59 070 854 revela un motor de
combustión interna que comprende un dispositivo de diafragma de
presión de vacío, conectado al extremo superior de una válvula
giratoria y conectado a un puerto de presión de vacío formado en la
superficie de pared interna de un colector de aire de admisión, a
través de un tubo de introducción de presión de vacío. Tras una
carga de motor baja, la presión negativa en el colector de admisión
es alta, y por lo tanto el diafragma se mueve para permitir que una
válvula rotatoria cierre un paso de bifurcación, de forma que se
genera una potente corriente de turbulencias en una cámara de
combustión. Además, el puerto de presión de vacío y un puerto de
avance están conectados a un dispositivo de avance regulado por
vacío, en un distribuidor. Cuando una válvula de mariposa se abre,
se lleva a cabo una alta presión de vacío en el puerto de avance,
de forma que la alta presión de vacío se aplica además a las cámaras
negativas tanto primera como segunda, por lo tanto se mueve hacia
izquierda, de forma que se retarda sensiblemente el ajuste de
encendido.
Es un objetivo de la presente invención,
proporcionar un colector de admisión con sistema de turbulencia,
para un motor de combustión interna, diseñado para eliminar los
mencionados inconvenientes, y que sea barato y de fabricación
sencilla, tenga un número pequeño de componentes y sea de fácil
montaje.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un colector de admisión con sistema de turbulencia para
un motor de combustión interna, como el enunciado en las
reivindicaciones anexas.
Se describirá a modo de ejemplo una realización
no limitativa de la presente invención, con referencia a los
dibujos anexos, en los cuales:
la figura 1 muestra una vista esquemática de un
motor de combustión interna que presenta un colector de admisión
acorde con la presente invención;
la figura 2 muestra una vista esquemática en
perspectiva, del colector de admisión de la figura 1;
la figura 3 muestra una vista en perspectiva de
un grupo de válvulas de mariposa del colector de admisión de la
figura 2;
la figura 4 muestra una vista en perspectiva de
una válvula de mariposa de la figura 3;
la figura 5 muestra una vista en despiece, en
perspectiva, de la válvula de mariposa de la figura 4; y
la figura 6 muestra una sección de la válvula de
mariposa de la figura 5, montada en el colector de admisión.
El número 1 en la figura 1 indica, como un todo,
un motor de combustión interna que tiene cuatro cilindros 2 (solo
se muestra uno en la figura 1), cada uno de los cuales está
conectado a un colector de admisión 3 a través de dos válvulas de
admisión 4 (solo se muestra una en la figura 1), y a un colector de
escape 5 a través de dos válvulas de escape 6 (solo se muestra una
en la figura 1).
El colector de admisión 3 recibe aire fresco (es
decir, aire del exterior) a lo largo de un conducto de alimentación
7 regulado por una válvula de mariposa 8, y está conectado a
cilindros 2 mediante respectivos conductos de admisión 9 (se
muestra solo uno en la figura 1), cada uno de los cuales comprende
dos canales paralelos 10 y está regulado mediante correspondientes
válvulas de admisión 4. De forma similar, el colector de escape 5
está conectado a cilindros 2 mediante respectivos conductos de
escape 11 (se muestra solo uno en la figura 1), cada uno de los
cuales está regulado mediante correspondientes válvulas de escape 6;
y un tubo de escape 12, que termina con un silenciador conocido (no
mostrado), se extiende desde el colector de escape 5 para emitir
gases de combustión a la atmósfera.
En una realización preferida, se inyecta
combustible (por ejemplo gasolina, diesel, metano o LPG) en cada
conducto de admisión 9 mediante un respectivo inyector 13 próximo a
correspondientes válvulas de admisión 4. En una realización
alternativa no mostrada, los inyectores 13 están localizados de
forma que inyectan combustible directamente en cada cilindro 2.
El colector de admisión 3 comprende un sistema
de turbulencia 14 que, cuando el motor 1 está en marcha, varía la
sección transversal del conducto de admisión 9 en función de la
velocidad del motor 1. Más en concreto el sistema de turbulencia 14
comprende, para cada conducto de admisión 9, una válvula de mariposa
15 montada a lo largo de uno de los dos canales 10 del conducto de
admisión 9, para variar la sección de flujo de aire del canal 10.
Más específicamente, cada válvula de mariposa 15 es movible entre
una posición cerrada, en la que cierra por completo el canal 10, y
una posición completamente abierta.
Como se muestra en la figura 2, el sistema de
turbulencia 14 comprende un dispositivo de accionamiento eléctrico
o neumático 16 para mover de forma simultánea y sincronizada la
totalidad de las cuatro válvulas de mariposa 15. El dispositivo de
accionamiento 16 comprende un motor eléctrico 17 (en una realización
alternativa no mostrada, el motor 17 es neumático o hidráulico)
para mover una barra 18 entre dos posiciones límite correspondientes
a las posiciones cerrada y completamente abierta de las válvulas de
mariposa 15. La barra 18 está conectada mecánicamente a las cuatro
válvulas de mariposa 15 para moverlas todas de forma simultánea y
sincronizada.
Como se muestra en la figura 3, un eje (no
mostrado) del motor 17 está conectado a la barra 18 mediante un
elemento de conexión 19 con forma de horca, que está montado por un
lado al eje del motor 17, y por el otro lado en una clavija 20 de
la barra 18, para rotar libremente con respecto a la clavija 20.
Como se muestra en las figuras 4, 5 y 6, cada
válvula de mariposa 15 comprende un cuerpo principal 21 que está
montado de forma rotatoria en torno a un eje central 22, bajo el
control del dispositivo de accionamiento 16, y tiene una parte de
mariposa 23 o una mariposa 23, para sellar un canal 10 de un
conducto de admisión 9. Más en concreto, el cuerpo principal 21
está moldeado en una pieza de material plástico, y actúa tanto a
modo de cuerpo de válvula, como a modo de eje de soporte. Un extremo
24 del cuerpo principal 21 es hemisférico, para su inserción dentro
de un asiento cónico 25 (figura 6) formado a lo largo de una pared
del canal 10 del conducto de admisión 9. El acoplamiento de
esfera-cono permite tanto el autocentrado del cuerpo
principal 21, como la rotación del cuerpo principal 21 con respecto
al canal 10 y en torno al eje central 22.
Cada válvula de mariposa 15 comprende además una
brida de fijación 26 montada en el cuerpo principal 21, de forma
que rota con respecto al cuerpo principal 21; un elemento de
fijación 27 está fabricado integralmente con el cuerpo principal 21
mediante dos elementos de bloqueo a presión 28, que acoplan con
respectivos asientos 29 formados sobre el cuerpo principal 21. El
elemento de fijación 27 comprende una clavija de conexión 30
descentrada con respecto al eje de rotación 22, y que conecta la
barra 18 del dispositivo de accionamiento 16 mecánicamente a la
válvula de mariposa 15, para transmitir movimiento desde el
dispositivo de accionamiento 16 a la válvula de mariposa 15. El
elemento de fijación 27 y el cuerpo principal 21 están conectados de
forma mecánica para asegurar una posición angular a aprueba de
fallos, del elemento de fijación 27, y por lo tanto de la clavija
de conexión 30, con respecto al cuerpo principal 21, y para asegurar
así el correcto funcionamiento de la válvula de mariposa 15
mediante el dispositivo de accionamiento 16.
La brida de fijación 26 está conectada a una
brida de interfaz 31 formada sobre la pared del canal 10 que aloja
la válvula de mariposa 15, por medio de un gancho 32 que está
encajado dentro de una respectiva proyección, y por medio de un
pasador 33 presionado dentro de un respectivo asiento, y localizado
sobre el lado opuesto al gancho 32. La brida de fijación 26 es
integral con la pared del canal 10 de manera que en uso, como se ha
indicado, el cuerpo principal 21 rota con respecto a la brida de
fijación 26, que sirve principalmente como un tope mecánico para
impedir el deslizamiento axial del cuerpo principal 21, es decir
para impedir que el cuerpo principal 21 se deslice a lo largo del
eje de rotación 22.
Como se muestra en la figura 6, hay formado un
asiento 31 para el cuerpo principal 21 de la válvula de mariposa
15, a través de la pared cada canal 10 que aloja una válvula de
mariposa 15. La sección transversal del asiento 34 es
sustancialmente circular, y comprende dos apéndices (no mostrados) a
través de los cuales se acopla la parte de mariposa 23 del cuerpo
principal 21, para insertar el cuerpo principal 21 dentro del
asiento 34. Los apéndices están dispuestos de manera que, en uso,
la parte de mariposa 23 del cuerpo principal 21 nunca está alineada
con estos.
Hay una junta de labios 35 montada entre el
cuerpo principal 21 y el asiento 34, sujeta en su posición y
ligeramente comprimida mediante la brida de fijación 26, y que
proporciona un sellado estanco para la inevitable separación debida
a tolerancias de fabricación, entre el cuerpo principal 21 y el
asiento 34. Debe señalarse que la junta de labios 35 se mantiene
firmemente en la posición correcta mediante la brida de fijación 26,
incluso en el caso de sobrepresión (tal como es normal en motores
con turbocompresor) en el canal 10 del conducto de admisión.
El sistema de turbulencia 14 que se ha descrito
arriba tiene numerosas ventajas, al ser de producción barata y
sencilla y de montaje rápido. De hecho, todos los elementos
componentes (barra 18, cuerpos principales 21, bridas 26 y
elementos de fijación 27), pueden moldearse a partir de material
plástico; y cada válvula de mariposa 15 puede ser preensamblada
fuera del colector de admisión 3, y a continuación insertada dentro
de un respectivo asiento 34 en el colector de admisión 3. Más en
concreto, para cada válvula de mariposa 15, el cuerpo principal 21
es preensamblado con el asiento 35, la brida de fijación 26 y el
elemento de fijación 27; después, el cuerpo principal preensamblado
21 se inserta dentro del asiento 34; y la brida de fijación 26 se
conecta mecánicamente a la brida de interfaz 31. Es importante
notar que, una vez el cuerpo principal 21 es insertado dentro del
asiento 34, y la brida de fijación 26 se conecta mecánicamente a la
brida de interfaz 31, no se requiere ningún otro ajuste ni fijación
mecánica.
\vskip1.000000\baselineskip
La lista de referencias citadas por el
solicitante es solo para comodidad del lector. No forma parte del
documento de Patente Europea. Aunque se ha tomado especial cuidado
en recopilar las referencias, no puede descartarse errores u
omisiones y la EPO rechaza toda responsabilidad a este
respecto.
\bullet JP 59 070 854 B [0006]
Claims (9)
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\global\parskip0.950000\baselineskip
1. Un colector de admisión (3) con un sistema de turbulencia (14) para un motor de combustión interna (1) que tiene una serie de cilindros (2); el colector de admisión (3) comprende, para cada cilindro (2), un conducto de admisión (9) que conecta el colector de admisión (3) al cilindro (2), y a su vez comprende dos canales paralelos (10); el sistema de turbulencia (14) comprende, para cada conducto de admisión (9), una válvula de mariposa (15) que está alojada dentro de un canal (10) del conducto de admisión (9), para variar la sección del flujo de aire del canal (10), y comprende un cuerpo principal (21) montado para rotar en torno a un eje central (22), y que tiene una mariposa (23) para sellar un canal (10) de un conducto de admisión (9);cada válvula de mariposa (15) comprende:una brida de fijación (26) montada en el cuerpo principal (21) para rotar con respecto al cuerpo principal (21), y conectada rígidamente a una brida de interfaz (31) del colector de admisión (3); yun elemento de fijación (27) conectado rígidamente al cuerpo principal (21), y al que se mueve mediante un dispositivo de accionamiento (16);a través de la pared de cada canal (10) que aloja una válvula de mariposa (15), hay formado un asiento (34) para el cuerpo principal (21) de la válvula de mariposa (15);- y el colector de admisión (3) está caracterizado porque:
- la sección transversal del asiento (34) es sustancialmente circular y comprende dos apéndices, a través de los cuales se acopla la mariposa (23) del cuerpo principal (21) para insertar el cuerpo principal (21) dentro del asiento (34); y
- los apéndices del asiento (34) están dispuestos de manera que, en uso, la mariposa (23) del cuerpo principal (21) nunca está alineada con los apéndices; y
- cada válvula de mariposa (15) comprende una junta de labios (35) sujeta en su posición por la brida de fijación (26).
- 2. Un colector de admisión (3) como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que un extremo (24) de cada cuerpo principal (21) es hemisférico; y hay un asiento cónico (25) formado a lo largo de la pared del canal (10) del conducto de admisión (9), para alojar el extremo hemisférico (24) del cuerpo principal (21).
- 3. Un colector de admisión (3) como el reivindicado en la reivindicación 1 o la 2, en el que el elemento de fijación (27) está conectado rígidamente al cuerpo principal (21), por medio de dos elementos de bloqueo a presión (28), que acoplan respectivos asientos (29) formados sobre el cuerpo principal (21).
- 4. Un colector de admisión (3) como el reivindicado en la reivindicación 1, 2 o 3, en el que la brida de fijación (26) está conectada a la brida de interfaz (31) por medio de un gancho (32), que está encajado dentro de una respectiva proyección, y por medio de un pasador (33) presionado dentro de un respectivo asiento y localizado sobre el lado opuesto al gancho (32).
- 5. Un colector de admisión (3) como el reivindicado en una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el sistema de turbulencia (14) comprende un solo dispositivo de accionamiento (16) para mover de forma simultánea y sincronizada todas las válvulas de mariposa (15).
- 6. Un colector de admisión (3) como el reivindicado en la reivindicación 5, en el que el dispositivo de accionamiento (16) comprende una barra conectada mecánicamente a todas las válvulas de mariposa (15), para mover todas las válvulas de mariposa (15) de forma simultánea y sincronizada; y un motor (17) para mover la barra (18) entre dos posiciones límite, correspondientes a la posición cerrada y a la posición completamente abierta de las válvulas de mariposa (15).
- 7. Un colector de admisión (3) como el reivindicado en la reivindicación 6, en el que el dispositivo de accionamiento (16) comprende un elemento de conexión con forma de horca (19), montado por un lado a un eje del motor (17), y por el otro lado a una clavija (20) de la barra (18), de manera que rota libremente con respecto a la clavija (20).
- 8. Un colector de admisión (3) como el reivindicado en la reivindicación 6 o la 7, en el que cada elemento de fijación (27) tiene una clavija de conexión (30) descentrada con respecto al eje de rotación (22), y para conectar mecánicamente la barra (18) del dispositivo de accionamiento (16) y la válvula de mariposa (15), al objeto de transmitir movimiento desde el dispositivo de accionamiento (16) a la válvula de mariposa (15).
- 9. Un colector de admisión (3) como el reivindicado en la reivindicación 8, en el que el elemento de fijación (27) y el cuerpo principal (21) están conectados mecánicamente para establecer una posición angular aprueba de fallos, del elemento de fijación (27), y por lo tanto de la clavija de conexión (30), con respecto al cuerpo principal (21).
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