ES2321027T3 - Valvula de mariposa de un sistema de turbulencia para un motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Una válvula de mariposa (15) de un sistema de turbulencia (14) para un motor de combustión interna (1); válvula de mariposa (15) que comprende: un eje (18) que está montado rotacionalmente dentro de un canal de admisión (10), para rotar en torno a un eje de rotación (19); y una placa (20) de válvula de mariposa que está rígidamente conectada al eje (18); la placa (20) de válvula de mariposa comprende dos elementos de centrado (24), que están en disposición perpendicular con respecto a la placa (20) de válvula de mariposa, presentan una forma semicircular, y están en disposición coaxial con el eje de rotación (22) en dos extremos opuestos de la placa (20) de válvula de mariposa; la válvula de mariposa (15) está caracterizada porque los elementos de centrado (24) determinan cierta posición axial de la placa (20) de válvula de mariposa, dentro del canal de admisión.
Description
Válvula de mariposa de un sistema de turbulencia
para un motor de combustión interna.
La presente invención se refiere a una válvula
de mariposa de un sistema de turbulencia para un motor de combustión
interna.
Un motor de combustión interna está equipado con
cierto número de cilindros, cada uno de los cuales está conectado a
un colector de admisión mediante al menos una válvula de admisión, y
a un colector de escape mediante al menos una válvula de escape. El
corrector de admisión recibe aire fresco (es decir, aire procedente
del entorno exterior) a través de un tubo de alimentación regulado
por una válvula de mariposa, y está conectado a los cilindros por
medio de correspondientes tubos de admisión, cada uno de los cuales
está regulado por al menos una válvula de admisión.
Recientemente se ha propuesto introducir un
sistema de turbulencia que está adaptado para variar la sección de
los tubos de admisión durante el funcionamiento del motor, en
función de la velocidad del propio motor (es decir, de la velocidad
de revolución angular del eje del cigüeñal). A bajas velocidades se
reduce la sección de introducción de aire a través de los tubos de
admisión, para generar turbulencias en el flujo de aire de admisión
que mejoran la mezcla de aire y combustible en los cilindros; por
virtud de la presencia de estas turbulencias que mejoran la mezcla,
se quema la totalidad del combustible inyectado y por lo tanto se
reduce las emisiones contaminantes generadas por la combustión. A
altas velocidades se maximiza la sección de introducción de aire a
través de los tubos de admisión, para permitir un llenado completo
de los cilindros y para permitir por tanto la generación de la
máxima potencia
posible.
posible.
Para variar la sección de conducción de aire a
través de los tubos de admisión, cada tubo de admisión presenta dos
canales recíprocamente paralelos, de los que solo uno puede cerrarse
por completo mediante una válvula estranguladora de mariposa. A
bajas velocidades se cierran las válvulas estranguladoras de
mariposa, reduciendo por lo tanto la sección de introducción de
aire a través de los tubos de admisión, mientras que a altas
velocidades se abren las válvulas estranguladoras de mariposa, para
maximizar la sección de introducción de aire a través de los tubos
de admisión.
Cada válvula de mariposa comprende una placa de
válvula de mariposa montada sobre un eje, que está montado
rotacionalmente dentro del canal de admisión, de modo que gira en
torno a un eje de rotación bajo el impulso de un dispositivo
accionador. Normalmente la placa de la válvula de mariposa está
soldada en el eje, por ejemplo mediante soldadura de puntos láser.
Si la soldadura entre el eje y la placa de la válvula de mariposa no
se ha realizado perfectamente, existe el riesgo de que con el
tiempo pueda romperse la soldadura, principalmente debido a las
altas presiones que se produce a altas velocidades dentro del canal
de admisión. En el caso de una fractura de la soldadura entre el
eje y la placa de la válvula de mariposa, la propia placa de la
válvula de mariposa puede caer a lo largo del canal de admisión
hasta que alcanza las válvulas de admisión, y daña por tanto las
propias válvulas de admisión.
Por consiguiente, es necesaria una inspección
rigurosa de cada soldadura entre un eje y una placa de válvula de
mariposa; sin embargo tales inspecciones incrementan
considerablemente los costes de producción de las válvulas de
mariposa de un sistema de turbulencia.
El documento EP 1 371 832 A1 revela una válvula
de mariposa que tiene un eje sobremoldeado.
El objetivo de la presente invención es fabricar
una válvula de mariposa de un sistema de turbulencia para un motor
de combustión interna, sistema de turbulencia que carezca de los
inconvenientes descritos arriba, sea de fabricación sencilla y a
bajo coste, y sea de montaje sencillo.
De acuerdo con la presente invención, una
válvula de mariposa de un sistema de turbulencia para un motor de
combustión interna, se fabrica de acuerdo con lo establecido en las
reivindicaciones anexas.
A continuación se describirá la presente
invención con referencia a los dibujos anexos, que ilustran un
ejemplo no limitativo de realización de esta, y en los cuales:
- la figura 1 es una vista esquemática de un
motor de combustión interna equipado con un sistema de turbulencia
que comprende válvulas estranguladoras de mariposa, fabricado de
acuerdo con la presente invención;
- las figuras 2 y 3 son dos vistas en
perspectiva, de una parte de una válvula estranguladora de mariposa
de la figura 1; y
- las figuras 4 y 5 son dos vistas prospectivas
de una placa de válvula de mariposa, de la válvula estranguladora
de mariposa de las figuras 2 y 3.
En la figura 1, el número 1 indica como un todo
un motor de combustión interna equipado con cuatro cilindros 2 (de
los que solo uno se muestra en la figura 1), cada uno de los cuales
está conectado a un colector de admisión 3 por medio de dos
válvulas de admisión 4 (de las que solo una se muestra en la figura
1), y a un colector de escape 5 por medio de dos válvulas de escape
6 (de las que solo una se muestra en la figura 1).
El colector de admisión 3 recibe aire fresco (es
decir, aire procedente del entorno exterior) a través de un tubo de
alimentación 7 regulado por una válvula de mariposa 8, y está
conectado a cilindros 2 por medio de correspondientes tubos de
admisión 9 (de los que solo uno se muestra en la figura 1), cada uno
de los cuales comprende dos canales 10 recíprocamente paralelos y
está regulado por correspondientes válvulas de admisión 4.
Análogamente, el colector de escape 5 está conectado a los cilindros
2 por medio de correspondientes conductos de escape 11 (de los que
se muestra solo uno en la figura 1), cada uno de los cuales está
regulado por correspondientes válvulas de escape 6; del colector de
escape 5 sale un tubo de admisión 12, que termina en un silenciador
(conocido y no mostrado) para emitir a la atmósfera los gases
producidos por la combustión.
De acuerdo con una realización preferida, el
combustible (por ejemplo petróleo, diesel, metano o LPG) es
inyectado dentro de cada tubo de admisión 9 por medio de un
correspondiente inyector 13 dispuesto cerca de correspondientes
válvulas de admisión 4. De acuerdo con una realización diferente (no
mostrada), se dispone sectores 13 para inyectar directamente el
combustible dentro de cada cilindro 2.
El colector de admisión 3 comprende un sistema
de turbulencia 14 que está adaptado para variar la sección de
introducción del aire de los tubos de admisión 9 durante el
funcionamiento del motor 1, en función de la velocidad del propio
motor 1. En concreto, el sistema de turbulencia 14 comprende para
cada tubo de admisión 9 una válvula estranguladora 15, que está
montada a lo largo de uno de los dos canales 10 del conducto de
admisión 9 y está adaptada para variar la sección de introducción de
aire a través del propio canal 10; específicamente, cada válvula
estranguladora 15 es movible entre una posición cerrada en la que
cierra completamente el canal 10, y una posición de abertura
máxima.
Preferentemente, el sistema de turbulencia 14
comprende un solo dispositivo accionador 16 de tipo electrónico o
neumático, que de forma simultánea y sincronizada desplaza la
totalidad de las cuatro válvulas estranguladoras 15. El dispositivo
accionador 16 comprende un motor eléctrico (de acuerdo con una
realización diferente, el motor es bien neumático o hidráulico),
que controla el desplazamiento de una barra entre dos posiciones
límite correspondientes a las posiciones cerrada y de máxima
abertura, de las válvulas estranguladoras 15; la barra está
mecánicamente conectada a la totalidad de las cuatro válvulas
estranguladoras 15, para desplazar de forma simultánea y
sincronizada las propias válvulas estranguladoras 15.
Como se muestra en las figuras 2 y 3, cada
válvula estranguladora de mariposa 15 comprende un eje 18 que está
montado rotacionalmente en torno a un eje de rotación 19, bajo la
influencia del dispositivo accionador 16, y soporta una placa 20 de
válvula de mariposa, adaptada para cerrar de forma estanca a fluidos
un canal 10 de un conducto de admisión 9. Preferentemente, cada
placa 20 de válvula de mariposa está conectada rígidamente al eje
18 por soldadura; alternativamente, cada placa 20 de válvula de
mariposa puede estar rígidamente conectada al eje 18 por medio de
tornillos.
Cada válvula estranguladora de mariposa 15
comprende además una brida de sujeción 21, que está montada en un
eje 18 y fabricada integralmente con el propio eje 18. La brida de
sujeción 21 presenta una clavija de conexión 22 que está montada de
forma excéntrica con respecto al eje de rotación 19, y consigue la
conexión mecánica entre la barra del dispositivo accionador 16 y el
eje 18 de la válvula estranguladora de mariposa 15, para transmitir
movimiento desde un dispositivo accionador 16 a la propia válvula
estranguladora de mariposa 15.
Cada placa 20 de válvula estranguladora de
mariposa comprende un asiento 23, que está en disposición coaxial
con respecto al eje 18 y que aloja en su interior el eje 18. De
acuerdo con una realización preferida mostrada en los dibujos
anexos, cada asiento 23 presenta una forma semicircular cerrada;
alternativamente, cada asiento 23 podría mostrar una forma
semicircular abierta centralmente.
La función de cada asiento 23 es mantener la
placa 20 de la válvula de mariposa en contacto con el eje 18, en
caso de rotura de la conexión (soldadura o tornillos) entre la placa
20 de la válvula de mariposa y el propio eje 18. De este modo, en
caso de rotura de la conexión (soldadura o tornillos) entre la placa
20 de la válvula de mariposa y el eje 18, la placa 20 de la válvula
de mariposa permanece en contacto con el eje 18 y no puede caer a lo
largo del canal de admisión 10.
Preferentemente, cada placa 20 de válvula de
mariposa comprende dos elementos de centrado 24 que están en
disposición perpendicular con respecto a la placa 20 de la válvula
de mariposa, presentan una forma semicircular y están en
disposición coaxial con respecto al eje de rotación 19 en dos
extremos opuestos de la placa 20 de la válvula de mariposa.
Cada placa 20 de la válvula de mariposa es
ligeramente menor que el correspondiente canal de admisión 10,
debido a que la placa 20 de la válvula de mariposa debe ser libre
para girar dentro del canal de admisión 10; además, la diferencia
de dimensiones entre cada placa 20 de válvula de mariposa y el
correspondiente canal de admisión 10, debe ser tal que evite
cualquier interferencia mecánica, también considerando las
inevitables tolerancias de construcción de la placa 20 de válvula
de mariposa y del canal de admisión 10. En algunos casos, el
fabricante del motor requiere además en las especificaciones de
proyecto, cierta separación de introducción entre cada placa 20 de
válvula de mariposa y el correspondiente canal de admisión 10.
La diferencia dimensional descrita arriba entre
cada placa 20 de válvula de mariposa y el correspondiente canal de
admisión 10, determina normalmente cierta incertidumbre en torno a
la posición axial de la placa 20 de la válvula de mariposa dentro
del correspondiente canal de admisión 10; la función de los
elementos de centrado 24 es determinar una cierta posición axial de
la placa 20 de la válvula de mariposa dentro de un correspondiente
canal de admisión 10.
Preferentemente, cada placa 20 de válvula de
mariposa está fabricada mediante prensado de una lámina metálica;
en cada placa 20 de válvula de mariposa, la fabricación tanto del
asiento 23 como de los elementos de centrado 24, se lleva a cabo
simultáneamente al prensado de la placa 20 de válvula de mariposa a
partir de la lámina metálica, mediante perfilar apropiadamente la
matriz. Por consiguiente, la fabricación de cada placa 20 de
válvula de mariposa tanto del asiento 23 como de los elementos de
centrado 24, es rápida y económica y no implica ningún incremento
de costes con respecto a una placa 20 de válvula de mariposa
estándar. Específicamente, la fabricación de cada asiento 23
contempla cortar la placa 20 de válvula de mariposa a lo largo de al
menos dos líneas de corte en disposición perpendicular al eje de
rotación 19, y deformar localmente la placa 20 de válvula de
mariposa entre las dos líneas de corte.
Posteriormente, cada eje 18 se inserta dentro
del asiento 23 de la correspondiente placa 20 de válvula de
mariposa, y la placa 20 de válvula de mariposa se conecta
rígidamente al eje 18 (por soldadura, o por medio de tornillos).
Cada válvula estranguladora de mariposa 15
descrita arriba presenta una serie de ventajas, puesto que permite
mantener la placa 20 de válvula de mariposa en contacto con el eje
18, en caso de rotura de la conexión (soldadura o tornillos) entre
la placa 20 de la válvula de mariposa y el propio eje 18. Además,
gracias a la presencia de elementos de centrado 24, se determina
con certeza la posición axial de la placa 20 de válvula de mariposa
dentro del correspondiente canal de admisión 10. Finalmente, la
fabricación de cada válvula estranguladora de mariposa 15 descrita
arriba es muy económica debido a que, como se ha mencionado arriba,
no implica incremento de costes con respecto a una válvula
estranguladora de mariposa estándar.
\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 EP 1 371 832 A1 [0007]
Claims (4)
1. Una válvula de mariposa (15) de un sistema de
turbulencia (14) para un motor de combustión interna (1); válvula
de mariposa (15) que comprende:
- un eje (18) que está montado rotacionalmente dentro de un canal de admisión (10), para rotar en torno a un eje de rotación (19); y
- una placa (20) de válvula de mariposa que está rígidamente conectada al eje (18);
- la placa (20) de válvula de mariposa comprende dos elementos de centrado (24), que están en disposición perpendicular con respecto a la placa (20) de válvula de mariposa, presentan una forma semicircular, y están en disposición coaxial con el eje de rotación (22) en dos extremos opuestos de la placa (20) de válvula de mariposa; la válvula de mariposa (15) está caracterizada porque los elementos de centrado (24) determinan cierta posición axial de la placa (20) de válvula de mariposa, dentro del canal de admisión.
2. Una válvula de mariposa (15) acorde con la
reivindicación 1, donde la placa (20) de válvula de mariposa
comprende un asiento (23), que está en disposición coaxial con
respecto al eje (18) y acomoda el eje (18) en su interior.
3. Una válvula de mariposa (15) acorde con la
reivindicación 2, donde el asiento (23) presenta una forma
semicircular cerrada.
4. Una válvula de mariposa (15) acorde con la
reivindicación 2, donde el asiento (23) presenta una forma
semicircular abierta centralmente.
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