ES2347350T3 - Motor de combustion. - Google Patents
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Abstract
Máquina de combustión interna de cuatro tiempos con al menos un cilindro con una culata (16), así como al menos un árbol de levas (2), un engrase a presión en circuito cerrado y, en un caso dado, un sobrealimentador, en la que un compresor de poca potencia con al menos un cilindro con culata (11) asignada transporta aire y colabora con al menos una válvula de sobrealimentación controlada por leva, caracterizada por que al menos un canal de sobrealimentación (14) separado de los otros canales de entrada de la máquina de combustión interna se controla por al menos una válvula de sobrealimentación (14) de carrera corta que se dispone en la culata (16) de la máquina de combustión interna, después de la terminación de entrada, de tal manera conforme a la sincronización que la sincronización de aspiración/sobrealimentación del método de cuatro tiempos se conserva en su totalidad o parcialmente, en la que el compresor de poca potencia está controlado por leva y trabaja para la sobrealimentación conforme a la sincronización del al menos un cilindro de la máquina de combustión interna con el número de revoluciones del árbol de levas, o el compresor de poca potencia está controlado por cigüeñal y trabaja con el número de revoluciones del árbol de levas o con un aumento del números de revoluciones conforme a la sincronización en comparación con el número de revoluciones del árbol de levas (2) para la sobrealimentación conforme a la sincronización del al menos un cilindro de la máquina de combustión interna.
Description
Máquina de combustión interna.
La invención se refiere a una máquina de
combustión interna de cuatro tiempos, que se sobrealimenta por un
compresor de poca potencia. En este contexto, compresor de poca
potencia significa que su cilindrada tiene un dimensionado inferior
a la cilindrada de un cilindro de la máquina de combustión
interna.
Mientras que en el caso de motores de
automóviles en el ámbito de alta potencia los sobrealimentadores son
el estado de la técnica, en el sector de vehículos de dos ruedas se
prefieren, debido a la característica de transporte y los costes de
producción, el concepto de altos números de revoluciones.
A partir del documento JP 56 110517 A se conoce
previamente un compresor en una máquina de combustión interna de
varios cilindros, en el que el tamaño de la cilindrada del compresor
corresponde con las cilindradas individuales de la máquina de
combustión interna. La proporción del número de revoluciones entre
el compresor y la máquina de combustión interna de cuatro cilindros
está determinada debido al cigüeñal común, de tal manera que el
compresor ejecuta medio ciclo de trabajo durante un ciclo de trabajo
de la máquina de combustión interna. El aire comprimido se
suministra a través de un canal de sobrealimentación de la máquina
de combustión interna común de los cilindros de la máquina de
combustión interna, que desemboca varias veces. Esto conduce, debido
a la modificación de presión en la sobrealimentación anterior, a
que el cilindro de la máquina de combustión interna que se
sobrealimenta en primer lugar recibe una cantidad de carga superior
en comparación con el siguiente cilindro, lo que conduce a
oscilaciones de presión poco adecuadas en el canal de
sobrealimentación. No se garantiza un suministro conforme a la
sincronización con las mismas cantidades del aire de
sobrealimentación.
A partir del documento WO 02/20958 A1 se conoce
previamente una máquina de combustión interna con un canal de
entrada previamente controlado por una válvula de membrana, en el
que desemboca un canal de sobrealimentación controlado por una
válvula bajo presión de resorte. La culata de la máquina de
combustión interna presenta una válvula de entrada.
El documento WO 02/084089 A1 muestra una máquina
de combustión interna sobrealimentada por un compresor. El
compresor y la máquina de combustión interna están unidos
directamente por un canal de sobrealimentación. Por lo tanto,
durante la sobrealimentación, la cilindrada del compresor tiene un
dimensionado superior a la cilindrada de la máquina de combustión
interna. Este tipo constructivo conduce a masas oscilantes del
compresor superiores en comparación con un compresor de poca
potencia.
El documento DE 27 46 022 A1 muestra una máquina
de combustión interna de cuatro tiempos de varios cilindros con
sobrealimentador, en la que un compresor de poca potencia controlado
por cigüeñal transporta aire por canales de sobrealimentación que
se disponen de forma separada. Los canales de sobrealimentación no
se controlan de forma particular.
A partir del documento US 5.785.015 A se conoce
una máquina de combustión interna con compresor controlado por
cigüeñal. Se utiliza para la formación de mezclas en una máquina de
combustión interna de dos tiempos y no tiene ninguna función
primaria de sobrealimentación.
El documento CH 539 198 A muestra una máquina de
combustión interna sobrealimentada con control por guía deslizante.
La disposición no tiene ninguna función primaria de
sobrealimentación.
El documento US 4.106.445 A muestra una máquina
de combustión interna con una entrada adicional controlada por
pistón. El pistón de control no tiene ninguna función primaria de
sobrealimentación.
El documento GB 1 549 969 A describe una máquina
de combustión interna con un pistón muy pequeño en la culata. No
tiene ninguna función primaria de sobrealimentación.
En el documento US 6.295.965 B1 se muestra una
máquina de combustión interna con un canal de entrada y un canal de
salida. Otros canales de la máquina de combustión interna están
controlados por una ranura.
El documento US 1.555.454 describe una máquina
de combustión interna con una disposición adicional de pistón y
válvula. El sistema no tiene ninguna función primaria de
sobrealimentación.
Partiendo de este estado de la técnica, la
invención se basa en el objetivo de crear una máquina de combustión
interna de cuatro tiempos sobrealimentada por un compresor de poca
potencia capaz de altos números de revoluciones.
Este objetivo se resuelve por una máquina de
combustión interna con las características de la reivindicación
1.
Un sistema de pistón bajo presión de resorte,
controlado por el árbol de levas de la máquina de combustión
interna, forma el elemento oscilante del compresor de poca potencia.
La cilindrada del compresor de poca potencia comprende, por
ejemplo, una quinta parte del volumen de cilindrada de la máquina de
combustión interna. La máquina de combustión interna se
sobrealimenta por el compresor de tal manera que, a modo de ejemplo,
solamente una fracción de la carga se sobrecarga para un ciclo de
trabajo de la máquina de combustión interna y se suministra a la
máquina de combustión interna a través de un canal de
sobrealimentación separado con ayuda de una válvula de carrera
corta controlada por un árbol de levas después de la terminación de
entrada. En este caso, se conserva el recorrido de entrada
convencional de una máquina de combustión interna. El compresor con
su canal de sobrealimentación controlado de forma particular
presenta una buena característica de transporte con un buen
rendimiento. El sistema de sobrealimentación que se ha propuesto
contribuye por torbellinos durante el procedimiento de
sobrealimentación a una formación de mezclas mejorada. Por
consiguiente, se puede presuponer un efecto adecuado sobre la
combustión y las emisiones primarias.
El sistema de pistón se orienta en la
disposición de una válvula de desplazamiento rectilíneo. En lugar
del disco de válvula se encuentra el pistón de metal ligero. El
vástago de válvula de una válvula de desplazamiento rectilíneo se
complementa por un seguro oval contra el giro, se conserva el
resorte de la válvula, sus accesorios y, en un caso dado, el
empujador de taza.
Preferiblemente, la entrada del compresor de
poca potencia está controlada por una ranura. La entrada de la
máquina de combustión interna se controla por dos o tres válvulas de
entrada, controlando respectivamente una válvula de carrera corta
el canal de sobrealimentación.
En función de la cilindrada del compresor de
poca potencia y de las masas oscilantes, se puede proporcionar un
pistón controlado por cigüeñal. El accionamiento del compresor de
poca potencia se produce en este caso preferiblemente en
combinación con un árbol de levas y con un número de revoluciones
idéntico.
Para no estorbar en esta realización el
procedimiento de aspiración por un flujo del canal de
sobrealimentación que se superpone, se proporciona una válvula bajo
presión de resorte en la culata del compresor de poca potencia.
Esta válvula inicia el procedimiento de sobrealimentación conforme a
la sincronización. Después, se abre la válvula de sobrealimentación
de carrera corta, controlada por leva, en la culata de la máquina de
combustión interna. La purga de la caja de cigüeñal de la máquina
se produce en este tipo constructivo a través del compresor de poca
potencia.
En el caso de motores de varios cilindros se
aumenta el número de revoluciones del compresor de poca potencia
conforme a la sincronización.
La máquina que se ha propuesto permite esperar
valores característicos competitivos en
\bullet el rendimiento por litro
\bullet el momento de giro,
\bullet el rendimiento,
\bullet las emisiones primarias y
\bullet los costes por kilovatio
Por lo tanto, el compresor de poca potencia
puede representar una característica de distinción eficaz con
respecto a la publicidad para una máquina de alta potencia.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación, se describe la invención
mediante un ejemplo de realización que se representa en las figuras
adjuntas. Se muestra:
En la Figura 1, un corte longitudinal del
compresor de poca potencia integrado en la culata de la máquina de
combustión interna,
En la Figura 2, un corte longitudinal por una
parte de una culata de una máquina de combustión interna con un
canal de entrada particular y una válvula de entrada de carrera
corta,
En la Figura 3, una disposición común
ilustrativa de las Figuras 1 y 2 entre sí sin ningún canal de
sobrealimentación completo.
La invención se explica con más detalle a
continuación de forma ilustrativa con referencia a los dibujos
adjuntos. Sin embargo, se trata en el caso de los ejemplos de
realización solamente de ejemplos que no deben limitar el concepto
inventor a una determinada disposición.
Antes de que se describa la invención con
detalle, se debe indicar que no está limitada a las respectivas
partes constructivas de la máquina de combustión interna así como
las respectivas etapas del método, debido a que estas partes
constructivas y métodos pueden variar. Los términos que se usan en
este documento están destinados solamente a describir realizaciones
particulares y no se usan de forma limitante. Si además en la
descripción o en las reivindicaciones se usa el singular o artículos
indeterminados, esto también se refiere a la pluralidad de estos
elementos, siempre que el contexto global no exprese claramente otra
cosa.
La Figura 1 muestra la cubierta del compresor 1
y el árbol de levas 2 de la máquina de combustión interna para el
control del pistón del compresor 3. Presenta de manera conocida un
anillo de compresión (no dibujado) y un anillo rascador de aceite
(no dibujado). El pistón 3 se acciona con ayuda de la leva 4, del
empujador de taza, 5 del vástago del pistón 6, su seguro oval
contra el giro 7 y el resorte 8. El pistón del compresor 3 y el
seguro contra el giro 7 están unidos por una unión roscada 9
asegurada. Para la protección del sistema de pistón con velocidades
de rotación excesivas, se proporciona un contrasoporte 10 en la
culata 11 del compresor.
La entrada del compresor se produce a través de
perforaciones de entrada 12 en el cilindro del compresor 13. La
salida se produce a través del canal de sobrealimentación 14.
La máquina de combustión interna de cuatro
tiempos presenta al menos un cilindro con una culata 16, así como
al menos un árbol de levas 2 y se acciona de manera conocida con un
engrase a presión en circuito cerrado y, en un caso dado, un
sobrealimentador. Un compresor de poca potencia que se representa en
la Figura 1 transporta aire a la máquina de combustión interna y
colabora conforme a la sincronización con la válvula de
sobrealimentación 15 controlada por leva. Al menos un canal de
sobrealimentación 14, separado de otros canales de entrada, de la
válvula de sobrealimentación 15 de carrera corta que se dispone en
la culata 16 de la máquina de combustión interna se controla
después de la terminación de entrada de tal manera que la
sincronización de aspiración/sobrealimentación del método de cuatro
tiempos se conserva en su totalidad o parcialmente.
El ejemplo de realización que se ha representado
trabaja de la siguiente manera:
- La máquina de combustión interna de acuerdo con la Figura 2 y el compresor aspiran a través de sus canales de entrada el aire de sobrealimentación, de forma regulada por las válvulas de admisión (no mostradas).
- Las válvulas de admisión pueden estar interconectadas electrónicamente. En este caso, la transmisión de la zona de aspiración en la de sobrealimentación se provoca por la válvula de admisión regulada electrónicamente del compresor (no mostrado).
\vskip1.000000\baselineskip
Preferiblemente, la entrada del compresor de
poca potencia está controlada por una ranura. La entrada de la
máquina de combustión interna se controla por dos o tres válvulas de
entrada, controlando respectivamente una válvula de carrera corta
el canal de sobrealimentación 14.
En el canal de entrada de la máquina de
combustión interna se proporciona, a modo de ejemplo, una inyección
de baja presión.
El compresor aspira a través de las
perforaciones de entrada 12 una cantidad pequeña, en comparación con
la máquina de combustión interna, de aire de sobrealimentación,
comprime el mismo en el cilindro del compresor 13 y suministra el
mismo a través del canal de sobrealimentación 14 y una válvula de
entrada 15 separada de carrera corta a la máquina de combustión
interna. El ciclo de trabajo empezado se continúa de manera
conocida.
El ejemplo de realización que se ha descrito
anteriormente se refiere a una máquina con masas oscilantes
pequeñas. Su compresor de poca potencia controlado por leva puede
colaborar directamente, es decir, sin ninguna válvula adicional en
la culata 11 del compresor de poca potencia, conforme a la
sincronización con la máquina de combustión interna y es
particularmente adecuado para motores pequeños.
Con cilindradas mayores se proporciona en
función de la cilindrada del compresor de poca potencia y de las
masas oscilantes un compresor controlado por cigüeñal. Una máquina
de combustión interna, por ejemplo, de un cilindro, presenta en
este caso para el control previo del aire de sobrealimentación una
válvula que preferiblemente está bajo presión de resorte en la
culata 11 del compresor. Un control por leva de esta válvula no es
necesario. Sin embargo, el experto en la materia conoce también
otras posibilidades para el control de esta válvula. El
accionamiento del compresor de poca potencia se produce en este caso
preferiblemente en combinación con el árbol de levas y,
preferiblemente, con un número de revoluciones idéntico, donde
también son posibles y/o pueden ser necesarios otros números de
revoluciones.
Para no estorbar en esta realización el
procedimiento de aspiración por un flujo del canal de
sobrealimentación que se superpone, se proporciona una válvula bajo
presión de resorte en la culata del compresor de poca potencia.
Esta válvula inicia el procedimiento de sobrealimentación conforme a
la sincronización. Después, se abre la válvula de sobrealimentación
15 de carrera corta, controlada por leva en la culata 16 de la
máquina de combustión interna. La purga de la caja de cigüeñal de
la máquina se produce con este tipo constructivo a través del
compresor de poca potencia.
Una máquina de combustión interna de varios
cilindros se puede sobrealimentar por un compresor de un cilindro o
de varios cilindros. En este caso, se necesita un ajuste de números
de revoluciones/aumento de números de revoluciones conforme a la
sincronización. El control previo del aire de sobrealimentación se
realiza después por válvulas en la culata 11 del compresor. Estas
válvulas se manipulan por el árbol de levas de la máquina de
combustión interna o de levas que se proporcionan en piezas de
máquina rotatorias del compresor, conforme a la sincronización, y
también pueden estar bajo presión de resorte. El experto en la
materia también conoce otras posibilidades cómo puede controlar
estas válvulas de acuerdo con la invención cuando sea necesario.
En los tipos constructivos que se han descrito,
el sistema de sobrealimentación presente contribuye por la
formación de torbellinos durante el procedimiento de
sobrealimentación a una formación de mezclas mejorada. Por
consiguiente, se puede presuponer un efecto adecuado sobre la
combustión y las emisiones primarias.
La caja de cigüeñal de la máquina de combustión
interna se puede purgar tanto a través del canal de entrada de la
máquina de combustión interna como a través del canal de entrada del
compresor.
Debido a la simplificación, el compresor
controlado por cigüeñal y la máquina de combustión interna pueden
presentar un accionamiento por correa o cadena común. También pueden
presentar un cigüeñal común. También se pueden proporcionar en
lugar de un compresor de pistón de movimiento de vaivén otros tipos
constructivos de compresor/sobrealimentador.
Las respectivas realizaciones pueden, en función
de la cantidad de aire de sobrealimentación, representarse con o
sin refrigerador de aire de sobrealimentación. En este caso, un
motor de diesel puede presentar, debido al tipo constructivo, un
volumen de compresor considerablemente superior en comparación con
un motor Otto comparable. En este contexto también se debe indicar
que el compresor puede presentar una geometría variable.
Con la finalidad del equilibrio de la masa, el
compresor de poca potencia se puede accionar además a través de un
árbol accionado por rueda dentada que se sitúa de forma paralela al
cigüeñal.
Al principio de la descripción, el método se
denominó método de cuatro tiempos. Con una observación más precisa,
se obtiene una imagen más diferenciada debido a las presentes
realizaciones.
La máquina presenta una sincronización de
aspiración, sobrealimentación, compresión, trabajo y expulsión.
Precisamente, de este modo, la sincronización de sobrealimentación
es una sincronización de sobrealimentación continua. Al contrario
de esto, se sustituye en el caso de una sobrealimentación
convencional la sincronización de aspiración por la sincronización
de sobrealimentación.
El método de sobrealimentación convencional se
puede aplicar, en un caso dado, adicionalmente al método que se ha
descrito anteriormente.
Se da por hecho que esta descripción se puede
someter a las modificaciones, cambios o ajustes más diversos, que
se sitúan en el ámbito de equivalentes a las reivindicaciones
adjuntas.
\vskip1.000000\baselineskip
- 1
- Cubierta de compresor
- 2
- Árbol de levas
- 3
- Pistón del compresor
- 4
- Leva
- 5
- Empujador de taza
- 6
- Vástago del pistón
- 7
- Seguro oval contra el giro
- 8
- Resorte
- 9
- Unión roscada
- 10
- Contrasoporte
- 11
- Culata
- 12
- Perforación de entrada
- 13
- Cilindro del compresor
- 14
- Canal de sobrealimentación (sin control previo)
- 15
- Válvula de carrera corta
- 16
- Culata de la máquina de combustión interna
Claims (17)
1. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos con al menos un cilindro con una culata (16), así como al
menos un árbol de levas (2), un engrase a presión en circuito
cerrado y, en un caso dado, un sobrealimentador, en la que un
compresor de poca potencia con al menos un cilindro con culata (11)
asignada transporta aire y colabora con al menos una válvula de
sobrealimentación controlada por leva,
caracterizada por que al menos un canal
de sobrealimentación (14) separado de los otros canales de entrada
de la máquina de combustión interna se controla por al menos una
válvula de sobrealimentación (14) de carrera corta que se dispone
en la culata (16) de la máquina de combustión interna, después de la
terminación de entrada, de tal manera conforme a la sincronización
que la sincronización de aspiración/sobrealimentación del método de
cuatro tiempos se conserva en su totalidad o parcialmente, en la que
el compresor de poca potencia está controlado por leva y trabaja
para la sobrealimentación conforme a la sincronización del al menos
un cilindro de la máquina de combustión interna con el número de
revoluciones del árbol de levas, o el compresor de poca potencia
está controlado por cigüeñal y trabaja con el número de revoluciones
del árbol de levas o con un aumento del números de revoluciones
conforme a la sincronización en comparación con el número de
revoluciones del árbol de levas (2) para la sobrealimentación
conforme a la sincronización del al menos un cilindro de la máquina
de combustión interna.
2. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por
que el compresor de poca potencia controlado por leva con al menos
un cilindro con culata (11) asignada transporta aire, suministrando
el compresor de poca potencia con ayuda de la válvula de
sobrealimentación (15) controlada por el árbol de levas (2) el aire
a la máquina de combustión interna.
3. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada
por que el canal de sobrealimentación (14) se dispone entre el
compresor de poca potencia controlado por leva y la máquina de
combustión interna sin ninguna válvula bajo presión de resorte en la
culata (11) del compresor de poca potencia.
4. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por
que el compresor de poca potencia presenta para el control previo
de la sobrealimentación una válvula preferiblemente bajo presión de
resorte y suministra con ayuda de la válvula de sobrealimentación
(15) controlada por el árbol de levas el aire a la máquina de
combustión interna, disponiéndose el canal de sobrealimentación (14)
entre el compresor de poca potencia y la máquina de combustión
interna.
5. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por
que presenta varios cilindros, en la que el compresor de poca
potencia controlado por cigüeñal transporta aire con al menos un
cilindro con culata (11) asignada, proporcionándose para el control
previo de la sobrealimentación válvulas controladas conforme a la
sincronización para el suministro del aire a la máquina de
combustión interna, controlándose los canales de sobrealimentación
(14) por las válvulas de sobrealimentación (15).
6. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada por
que las válvulas de sobrealimentación (15) se disponen en la culata
(16) de la máquina de combustión interna y están controladas por el
árbol de levas (2).
7. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada por que un flujo de sobrealimentación provocado
por el compresor de poca potencia conducido a través del canal de
sobrealimentación (14) separado, controlado por válvula, inicia una
formación de torbellinos debida a una cantidad de aire de
sobrealimentación, en el sentido de una formación de mezclas
mejorada y un efecto adecuado sobre la combustión y las emisiones
primarias.
8. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada por que en un vástago del pistón (6) del
compresor de poca potencia se proporciona un seguro oval contra el
giro (7).
9. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada por que la culata (11) del compresor de poca
potencia presenta un contrasoporte (10).
10. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada por que se produce una purga de la caja de
cigüeñal a través del compresor de poca potencia.
11. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada por que el compresor de poca potencia y el
árbol de levas (2) de la máquina de combustión interna presentan un
accionamiento por correa o cadena común.
12. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada por que se proporcionan válvulas de admisión
interconectadas electrónicamente en la máquina de combustión
interna y en el compresor de poca potencia.
13. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada por que el compresor de poca potencia es un
compresor de pistón de movimiento de vaivén o un compresor de otro
tipo constructivo de compresor/sobrealimentador y por que el
compresor de poca potencia presenta preferiblemente una geometría
variable.
14. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada por que se proporcionan dos o tres válvulas de
entrada para el control de la entrada de la máquina de combustión
interna, proporcionándose respectivamente una válvula de carrera
corta para el control del canal de sobrealimentación (14).
15. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada por que presenta un refrigerador de aire de
sobrealimentación.
16. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada por que un motor diesel, debido al tipo
constructivo, puede presentar un volumen del compresor
considerablemente superior en comparación con un motor Otto
comparable.
17. Máquina de combustión interna de cuatro
tiempos de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada por que presenta un árbol de equilibrio de la
masa que se sitúa de forma paralela al cigüeñal para el
accionamiento del compresor de poca potencia.
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