ES2625076T3 - Mecanismo de válvula para un motor de combustión interna, motor de combustión interna y vehículo motorizado - Google Patents

Mecanismo de válvula para un motor de combustión interna, motor de combustión interna y vehículo motorizado Download PDF

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ES2625076T3 ES12844659.8T ES12844659T ES2625076T3 ES 2625076 T3 ES2625076 T3 ES 2625076T3 ES 12844659 T ES12844659 T ES 12844659T ES 2625076 T3 ES2625076 T3 ES 2625076T3
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Abstract

Mecanismo de válvula (1) para un motor de combustión interna, que comprende: - una cámara que tiene: -- al menos una entrada (A), -- al menos una salida de combustible (C1, C2), -- al menos una salida de aire (B) y - un elemento de la válvula de una sola pieza (2) alojado en la cámara, siendo el elemento de la válvula (2) desplazable a lo largo de un eje (X) entre: - una posición cerrada (figura 2), en la que el elemento de la válvula (2) bloquea la entrada (A), - una posición abierta (figura 3), en la que el elemento de la válvula (2) no bloquea ni la entrada (A) ni la salida de combustible (C1, C2), y en donde el elemento de la válvula (2) bloquea la salida de aire (B), estando el mecanismo de válvula (1) caracterizado porque la válvula incluye al menos un baipás (4a, 4b), presentando un primer extremo (4.1) que desemboca en la cámara en el lado de la entrada (A) y un segundo extremo 4.2) que desemboca en la cámara en el lado de la salida de aire (B), y por ello, en una posición de purga de aire, el elemento de la válvula (2) bloquea la salida de combustible (C1, C2) y no bloquea la entrada (A), ni los primeros ni los segundos extremos (4.1.4.2) del baipás (4a, 4b), de manera que un fluido puede fluir (F5) desde la entrada (A) a lo largo del baipás (4a, 4b) y ser evacuado en la salida de aire (B).

Description

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DESCRIPCION
DESCRIPCION
Mecanismo de valvula para un motor de combustion interna, motor de combustion interna y vetnculo motorizado CAMPO TECNICO DEL INVENTO
El presente invento trata, por un lado, de un mecanismo de valvula para un motor de combustion interna y, por otro lado, de un motor de combustion interna y un vetnculo motorizado que incluye dicho mecanismo de valvula.
ANTECEDENTES DEL INVENTO
En el campo de motores de combustion interna, una bomba de combustible de baja presion esta generalmente conectada al deposito de combustible. La bomba de combustible de baja presion proporciona combustible a un filtro de combustible. En la salida del filtro, el combustible es dirigido hacia los cilindros del motor. Por ejemplo, una o varias bombas de combustible de alta presion pueden estar conectadas a la salida del filtro de combustible. La(s) bomba(s) de combustible de alta presion puede (n) distribuir el combustible a los inyectores de combustible, inyectando el combustible en los cilindros del motor de combustion interna.
El documento US-A-2005/0081831 describe un mecanismo de valvula dispuesto aguas abajo desde el filtro de combustible. En un primer ejemplo de fabricacion, el mecanismo de valvula incluye dos pistones de valvula moviles en una carcasa. Los pistones de valvula estan dispuestos coaxialmente con un piston de valvula interior y otro exterior. La carcasa incluye una entrada de combustible limpio conectada a la salida del filtro de combustible, una salida de combustible limpio por la que el combustible es dirigido hacia los cilindros y un conducto de ventilacion es conectado al deposito de combustible.
Los pistones de valvula son movibles en la carcasa y pueden ocupar al menos tres posiciones diferentes. En una posicion cerrada, la cual se produce cuando el motor se apaga, los pistones de valvula bloquean la entrada de la carcasa para evitar el reflujo de combustible limpio en el filtro de combustible. En una posicion de purga de aire producida cuando el motor esta siendo encendido, pero tratandose esencialmente de aire que fluye fuera del filtro, el piston de valvula interno se eleva para permitir que el aire en el filtro fluya hacia el conducto de ventilacion y para evacuar en el deposito de combustible. En la posicion de purga de aire, el piston de valvula exterior evita que fluya combustible o aire hacia la salida de combustible limpio. Por lo tanto, todo o al menos la mayor parte del aire en el filtro de combustible se evacua antes de que el combustible comience a fluir hacia los cilindros. En una posicion abierta producida una vez que todo el aire es evacuado del filtro de combustible, el piston de valvula exterior se eleva bajo la accion del combustible, para permitir que el combustible fluya hacia la salida de combustible limpio. Al mismo tiempo, la valvula bloquea el conducto de ventilacion.
En el documento US-B-7 717 092 se describe una valvula de una sola pieza. En la posicion de purga de aire, se permite que el aire fluya hacia la salida de combustible limpio y alcance los cilindros, lo que representa un riesgo sustancial para el motor. En la posicion cerrada, la salida de combustible limpio comunica con la salida de aire. Por lo tanto, existe el riesgo de que el combustible limpio en la bomba de alta presion vuelva a entrar en la salida de aire, pudiendo drenar el circuito de combustible aguas abajo de la salida de combustible.
RESUMEN
El objetivo de este invento es proporcionar un mecanismo de valvula mejorado para un motor de combustion interna de un vetnculo motorizado, limitando el riesgo de que el combustible descienda hacia la salida de aire y teniendo un peso reducido.
Con este fin, el invento trata de un mecanismo de valvula para un motor de combustion interna, que comprende:
- una camara que tiene:
o al menos una entrada, o al menos una salida de combustible, o al menos una salida de aire y
- un elemento de la valvula de una sola pieza alojado en la camara.
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El elemento de la valvula es desplazable a lo largo de un eje entre:
- una posicion cerrada, en la que el elemento de la valvula bloquea la entrada,
- una posicion abierta, en la que el elemento de la valvula no bloquea ni la entrada de la carcasa ni la salida de combustible, y en donde el elemento de la valvula bloquea la salida de aire.
La valvula incluye al menos un baipas que tiene una primera abertura de extremo en la camara en el lado de la entrada de la carcasa y una segunda abertura de extremo en la camara en el lado de la salida de aire y en una posicion de purga de aire, el elemento de la valvula bloquea la salida de combustible y no bloquea la entrada ni los primeros o segundos extremos del baipas, de modo que un fluido puede fluir desde la entrada a lo largo del baipas y evacuar en la salida de aire.
Gracias al invento, la valvula esta compuesta por una sola pieza que tiene un peso reducido. Por lo tanto, la eficiencia del sistema se incrementa. Ademas, en la posicion de purga de aire, se evita que el aire fluya hacia la salida de combustible limpio. De esta manera, se evita que el aire dane el motor de combustion interna.
Segun otros aspectos del invento que son ventajosos pero no obligatorios, tal metodo puede incorporar una o varias de las siguientes caractensticas:
- La camara esta definida por una superficie lateral interna que tiene una forma cilmdrica global que se extiende a lo largo del eje.
- El elemento de la valvula incluye una zona de sellado en forma de cilindro teniendo una seccion transversal complementaria a la seccion transversal de la superficie interna lateral que define la camara.
- El diametro de la superficie interna define que la camara es igual dentro de los lfmites operativos al diametro de la zona de sellado del elemento de la valvula.
-A lo largo del eje, la altura de la zona de sellado del elemento de la valvula es estrictamente mayor que la altura de la salida de combustible.
- Al menos en la posicion de purga de aire, la zona de sellado del elemento de la valvula bloquea la salida de combustible.
- En la posicion abierta, a lo largo del eje, la zona de sellado del elemento de la valvula esta en el lado de la salida de aire con respecto a la salida de combustible.
- En la posicion de purga de aire, a lo largo del eje, el primer extremo del baipas esta situado en el lado de la entrada con respecto a la zona de sellado del elemento de la valvula.
- En la posicion de purga de aire, a lo largo del eje, el segundo extremo del baipas esta situado en el lado de la salida de aire con respecto a la zona de sellado del elemento de la valvula.
-A lo largo del eje, la distancia entre el primer extremo y el segundo extremo del baipas es estrictamente mayor que la altura de la zona de sellado del elemento de la valvula.
- El baipas es desplazado angularmente alrededor del eje con respecto a la salida de combustible.
- La camara esta definida por una carcasa que incluye dos partes separadas montadas de manera conjunta.
- El elemento de la valvula incluye una primera zona de contacto de sellado capaz de entrar en contacto de manera flmdicamente estanca contra una primera zona de asiento de la camara situada a lo largo del eje en el lado de la entrada y el elemento de la valvula incluye una segunda zona de contacto de sellado apta para apoyarse de manera flmdicamente estanca contra una segunda zona de asiento de la camara, situada a lo largo del eje en el lado de la salida de aire.
- En la posicion cerrada, la primera zona de contacto de sellado del elemento de la valvula entra en contacto de una manera flmdicamente estanca contra la primera zona de asiento de la carcasa.
- En la posicion abierta y en la posicion de purga de aire, la primera zona de contacto de sellado del elemento de la valvula esta separada de la primera zona de asiento por una distancia distinta a cero.
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- En la posicion abierta, la segunda zona de contacto de sellado del elemento de la valvula entra en contacto de manera flmdicamente estanca contra la segunda zona de asiento de la carcasa.
-A lo largo del eje, el primer extremo del baipas esta situado en el lado de la salida de aire con respecto a la primera zona de asiento.
- Al lado del eje y en una direccion desde la entrada hasta la salida de aire, el elemento de la valvula es desplazable en una posicion intermedia entre la posicion de purga de aire y la posicion de cierre, en la que el elemento de la valvula bloquea el segundo extremo del baipas pero no esta en contacto de sellado con la segunda zona de asiento. Otro objeto del invento es un motor de combustion interna que incluye dicho mecanismo de valvula.
Opcionalmente, la entrada esta conectada a la salida de un filtro de combustible, en este caso la salida de combustible esta conectada a una bomba de combustible, en el que la salida de aire esta conectada a un deposito de combustible.
Otro objeto del invento es un vehnculo motorizado que incluye dicho motor de combustion interna.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Este invento sera explicado a continuacion en correspondencia con las siguientes figuras, como un ejemplo ilustrativo y sin restringir su objetivo. En las figuras adjuntas:
- la figura 1, representa una detallada vista en perspectiva de un mecanismo de valvula segun el invento;
- las figuras 2, 3 y 4, son secciones longitudinales del mecanismo de valvula de la figura 1, tomadas a lo largo del plano P en la figura 1, en tres posiciones diferentes;
- la figura 5, representa una seccion transversal del mecanismo de valvula de la figura 1 tomada a lo largo del plano
V de la figura 4; y
- la figura 6, representa una seccion longitudinal del mecanismo de valvula de la figura 1, tomada a lo largo del plano
VI de la figura 5.
DESCRIPCION DETALLADA
Las figuras 1 a 6 muestran un mecanismo de valvula 1 que incluye un elemento de la valvula 2 alojado en una camara definida por una carcasa 3. El mecanismo de valvula 1 puede ser parte de un motor de combustion interna. El motor de combustion interna puede ser parte de un vehnculo motorizado, por ejemplo un camion, o de otro tipo de maquina.
El mecanismo de valvula 1 tiene una forma general alargada que se extiende a lo largo de un eje longitudinal X. En funcionamiento, el eje X es sustancialmente vertical. El eje X es sustancialmente paralelo al campo de gravedad de tierra g.
En esta descripcion, el termino "longitudinal" se refiere a una direccion paralela al eje X. El termino "arriba" o "superior" se utiliza para describir elementos en la parte superior de las figuras 1 a 4 y 6, contrarios a los elementos "bajos" o "inferiores", que son inferiores a los elementos superiores a lo largo del eje X.
A lo largo del eje X, el elemento de la valvula 2 incluye una parte central 23 en forma de cilindro. La parte central 23 puede ser de seccion transversal circular pero otras formas de secciones transversales no circulares son posibles. El extremo inferior longitudinal 2.1 y el extremo superior 2.2 del elemento de la valvula 2 estan formados, en este modelo de fabricacion, por partes convexas y redondeadas 21 y 22, por ejemplo teniendo forma de media esfera. Las partes extremas 21 y 22 estan conectadas a la parte central 23 del elemento de la valvula 2. La superficie lateral S23 de la parte central 23 puede ser continua con las superficies externas S21 y S22 de las partes redondeadas 21
y 22.
En el ejemplo representado en las figuras, las partes 21, 22 y 23 del elemento de la valvula 2 no estan separadas, sino que forman una sola pieza, ya que se fabrican juntas al mismo tiempo, por ejemplo mediante la mecanizacion de un bloque metalico.
La camara definida por la carcasa 3 presenta una forma hueca cilmdrica global y se extiende a lo largo del eje X. En el modelo de fabricacion mostrado en las figuras, la carcasa 3 incluye dos partes separadas 31 y 32 montadas de manera conjunta.
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La parte inferior 31 de la carcasa 3 tiene una forma cilmdrica hueca global. Una entrada A para la camara definida por la carcasa 3 se extiende a traves de la parte inferior 31, a lo largo del eje X. Un chaflan opcional 30A es anadido en el borde superior de la entrada A, situado en el lado del elemento de la valvula 2, es decir, en el lado de la camara definida por la carcasa, con el fin de aumentar la fiabilidad del mecanismo de valvula 1. El chaflan 30A forma una superficie de asiento inferior para el elemento de la valvula 2. La superficie de asiento inferior 30A se extiende transversalmente al eje de la valvula a lo largo del cual el elemento de la valvula 2 es movible.
La parte superior 32 de la carcasa 3 define una superficie lateral interna S32 en forma de cilindro que tiene una seccion transversal circular, pero otras formas de secciones transversales no circulares son posibles. Como se explicara mas adelante, el diametro de la superficie lateral interna S32 se realiza preferentemente igual, dentro de los lfmites operativos, al diametro D23 de la parte central 23 del elemento de la valvula 2, con el fin de crear un contacto de manera flmdicamente estanco sustancialmente.
Se proporcionan uno o varios baipases 4a y 4b teniendo una entrada y una salida de abertura en la camara delimitada por la carcasa 3. En el ejemplo ilustrado, dos baipases estan configurados como dos ranuras longitudinales 4a y 4b diametralmente opuestas y mecanizadas en la superficie lateral interna S32 de la parte superior 32 de la carcasa 3. Las ranuras 4a y 4b son paralelas al eje X. Como puede verse en la figura 5, la seccion de las ranuras 4a y 4b puede ser redondeada. Se podna proporcionar un baipas bajo la forma de un conducto tubular teniendo una entrada y una abertura de salida en la camara delimitada por la carcasa 3.
Uno o varios orificios, por ejemplo dos orificios circulares C1 y C2, son mecanizados en la superficie interna S32 de la parte superior 32 de la carcasa 3, formando salidas de combustible.
Los orificios C1 y C2 pueden ser diametralmente opuestos y pueden estar dispuestos angularmente desviados 90° alrededor del eje X con respecto a las ranuras 4a y 4b.
Las salidas de combustible C1 y C2 se extienden en una direccion radial de modo que la presion del fluido en el circuito del fluido aguas abajo de las salidas de combustible C1 y C2 no afecte sustancialmente al movimiento del elemento de la valvula 2 dentro de la carcasa 3 cuando dichas salidas son bloqueadas por el elemento de la valvula de la manera descrita a continuacion.
El extremo superior 3.2 de la parte superior 32 de la carcasa 3 esta formado por una pared anular transversal en la que se define una salida de aire B. Un chaflan opcional 30B es anadido en el borde inferior de la salida B situado en el lado del elemento de la valvula 2, es decir, en el lado de la camara definido por la carcasa, formando una superficie de asiento superior para el elemento de la valvula 2. La superficie de asiento superior 30B se extiende transversalmente al eje de la valvula a lo largo del cual el elemento de la valvula 2 es movible. El extremo inferior de la parte superior 32 de la carcasa 3 es abierto y es ensamblado al extremo superior de la parte inferior 31 de la carcasa 3.
Cuando la entrada A y la salida de aire B no tienen chaflanes, los asientos de la valvula 30A y 30B son zonas de asientos lineales circulares y la zona de contacto entre el elemento de la valvula 2 y los asientos de la valvula 30A y 30B es lineal.
En conjunto, la camara definida por la carcasa 3 es cilmdrica y se extiende a lo largo de un eje X entre una primera extremidad axial, en la que se forma la entrada A, y una segunda extremidad axial, en la que se forma la salida de aire B. La salida de combustible C1, C2 esta formada en una superficie cilmdrica lateral s32 de la camara, entre la primera y segunda extremidad axial.
En el modelo de fabricacion mostrado, la distancia d30 entre las superficies de asiento 30A y 30B, tomada a lo largo del eje X, es estrictamente mayor que la altura H2 del elemento de la valvula 2, tomada a lo largo del eje X entre el extremo inferior 2.1 y el extremo superior 2.2 del elemento de la valvula 2.
En el modelo de fabricacion mostrado, las superficies de asiento 30A y 30B tienen unos respectivos diametros mmimos D30A y D30B estrictamente menores que el diametro D32 de la superficie interna S32 que define la camara.
Asimismo, se puede prever que la distancia d entre la superficie de asiento superior 30B y las salidas de combustible C1 y C2, tomada a lo largo del eje X, sea estrictamente mayor que la altura H23 de la parte central 23 del elemento de la valvula 2, tomada a lo largo del eje X.
Como puede verse en la figura 6, los extremos inferiores 4.1 de las ranuras 4a y 4b forman una entrada de fluido para el baipas formado por dicha ranura, abriendose sobre el borde inferior de la parte superior 32 de la carcasa 3.
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En la direccion de flujo del combustible, es dedr, a lo largo del eje X y desde la entrada A hacia la salida de aire B, los extremos inferiores 4.1 de las ranuras 4a y 4b estan situados aguas abajo desde la superficie de asiento inferior 30A. A lo largo del eje X, los extremos inferiores 4.1 de las ranuras 4a y 4b estan situados entre la superficie de asiento inferior 30A y la superficie de asiento superior 30B.
Los extremos superiores 4.2 de las ranuras 4a y 4b estan separados de la superficie de asiento superior 30A de la entrada A por una distancia distinta a cero d4 estrictamente mayor que la altura H22 de la parte superior 22 del elemento de la valvula 2. Los extremos superiores 4.2 de las ranuras 4a y 4b forman una salida de fluido para el baipas.
La longitud L4 de las ranuras 4a y 4b, tomada a lo largo del eje X entre el extremo inferior 4.1 y el extremo superior 4.2, es estrictamente mayor que la altura H23 de la parte central 23 del elemento de la valvula 2.
La altura HC de las salidas de combustible C1 y C2, tomada a lo largo del eje X, es estrictamente inferior a la altura H23 de la parte central 23 del elemento de la valvula 2.
La entrada A esta conectada a la salida de un filtro de combustible del motor de combustion interna. La salida de aire B esta conectada, por ejemplo, al deposito de combustible, o a un recipiente de vapor o a la atmosfera. Las salidas de combustible C1 y C2 estan conectadas al menos a un consumidor de combustible, por ejemplo una bomba de combustible de alta presion del motor de combustion interna.
La figura 2 muestra una posicion cerrada del mecanismo de la valvula 1. Cuando el motor esta parado, no hay presion de combustible en el circuito de combustible aguas abajo del mecanismo de valvula 1, particularmente en el filtro de combustible. Debido a la gravedad, el elemento de la valvula 2 esta en su posicion mas baja y una zona de contacto de sellado inferior Z21 de la parte inferior 21 del elemento de la valvula 2, dispuesta sobre la superficie exterior redondeada S21, entra en contacto con la superficie de asiento inferior 30A de la carcasa 3 de una manera flmdicamente estanca.
Por consiguiente, el combustible no puede fluir hacia atras desde la camara definida por la carcasa a traves de la entrada A. De esta manera, el combustible limpio en la culata no puede fluir hacia el filtro de combustible. Por lo tanto, si hay una necesidad de reemplazar el filtro de combustible, el combustible dentro del circuito de combustible aguas abajo de la valvula no puede filtrarse a traves de la entrada.
Asimismo, se puede garantizar, como en el ejemplo de fabricacion mostrado, que en la posicion cerrada, la superficie lateral S23 del elemento de la valvula 2 bloquee las salidas de combustible C1 y C2 de una manera flmdicamente estanca. La parte central 23 forma una zona de obturacion central Z23 del elemento de la valvula 2. De este modo, no hay riesgo de que el combustible limpio de la bomba de alta presion se filtre de las salidas de combustible C1 y C2 a la entrada de aire, a traves de la camara definida por la carcasa 3. Esto evita el drenaje del circuito de combustible aguas abajo de la valvula.
Puesto que los extremos inferiores 4.1 de las ranuras 4a y 4b estan situados aguas abajo de la superficie de asiento inferior 30A, el fluido no puede fluir desde la camara delimitada por la carcasa 3 mas alla de la entrada A.
La figura 3 muestra una posicion abierta del mecanismo de valvula 1. Cuando el motor de combustion interna esta funcionando en fase estable, la presion de combustible en el filtro de combustible aguas abajo del mecanismo de valvula 1 es, por ejemplo, aproximadamente igual a 4 bares a velocidad de ralentf La presion del combustible crea una fuerza orientada hacia arriba F1, siendo paralela al eje X. Cuando la fuerza F1 alcanza un umbral de alta presion aproximadamente igual a 0,7 bares, esta eleva el elemento de la valvula 2 a su posicion mas alta. El valor del umbral de presion alta puede modificarse cambiando el diseno del mecanismo de valvula 1, por ejemplo, modificando el peso del elemento de la valvula, modificando la superficie del elemento de la valvula expuesta al combustible, y/o modificando el baipas para modificar la perdida de presion del fluido a traves del baipas.
En esta posicion abierta, cuando la zona de contacto de sellado inferior Z21 del elemento de la valvula 2 esta separada de la superficie de asiento inferior 30A por una distancia distinta a cero, el elemento de la valvula 2 no bloquea la entrada A, de modo que el combustible limpio pueda fluir hacia la carcasa 3. La superficie lateral S23 de la parte central 23 del elemento de la valvula 2 esta por encima de las salidas de combustible C1 y C2, de manera que el combustible puede fluir desde la entrada A hacia las salidas de combustible C1 y C2, como se indica mediante las flechas F2.
Tal y como se muestra en la figura 3, toda la superficie lateral S23 de la parte central 23 del elemento de la valvula 2 esta por encima de las salidas de combustible C1 y C2. En otras palabras, a lo largo del eje X, la superficie lateral S23 esta en el lado de la salida de aire B con respecto a las salidas de combustible C1 y C2. De este modo, las salidas de combustible C1 y C2 estan completamente abiertas.
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En un ejemplo de fabricacion representado, las salidas de combustible C1 y C2 pueden estar parcialmente cerradas por la superficie lateral S23 en la posicion abierta. En la posicion abierta, las salidas de combustible C1 y C2 estan al menos parcialmente abiertas, y la superficie lateral S23 del elemento de la valvula 2 cierra opcionalmente de manera parcial las salidas de combustible C1 y C2.
En la posicion abierta (figura 3), una zona de contacto de sellado superior Z22 de la parte superior 22 del elemento de la valvula 2, dispuesta aqm sobre la superficie externa redondeada S22, entra en contacto con la superficie de asiento superior 30B de la carcasa 3 de una manera flmdicamente estanca. De este modo, el elemento de la valvula 2 bloquea la salida B de manera que el fluido no pueda fluir fuera de la carcasa 3, fluyendo a traves de la salida de aire B. Esto evita que el combustible se filtre al deposito de combustible a traves de la salida de aire B y asegura una mejor eficiencia, puesto que el combustible no circula en un circuito cerrado.
Puede observarse que la zona de contacto de sellado inferior Z21 y la zona de contacto de sellado superior Z22 del elemento de la valvula 2 estan situadas axialmente en lados opuestos de la zona de sellado central Z23 del elemento de la valvula 2.
La distancia d2, tomada a lo largo del eje X, entre la zona de contacto inferior Z21 y la zona de contacto superior Z22, es estrictamente menor que la distancia d30 entre la superficie de asiento inferior 30A y la superficie de asiento superior 30B. Esto asegura que el elemento de la valvula 2 pueda moverse axialmente dentro de la camara delimitada por la carcasa 3.
Las figuras 4 a 6 muestran una posicion de purga de aire del mecanismo de valvula 1. Cuando el motor de combustion interna esta siendo encendido, el filtro de combustible aguas abajo del mecanismo de valvula 1 no puede estar completamente lleno de combustible. Por ejemplo, despues de que el filtro de combustible ha sido reemplazado por un filtro nuevo, hay aire en el nuevo filtro de combustible. La presion aguas abajo del elemento de la valvula 2 crea una fuerza F3 teniendo una intensidad mas baja en comparacion con la fuerza F1 de la posicion abierta (figura 3). Esta fuerza F3 levanta el elemento de la valvula 2 a una posicion de purga de aire en cuanto alcanza un umbral de presion inferior que puede estar comprendido por ejemplo, entre 100 y 300 mbar. El valor del umbral de presion inferior se puede modificar cambiando el diseno del mecanismo de valvula 1, tal y como se ha explicado anteriormente, con respecto al umbral de presion superior.
En la posicion de purga de aire (figuras 4 a 6), la zona de contacto de sellado inferior Z21 de la parte inferior 21 del elemento de la valvula 2 esta separada de la superficie de asiento inferior 30A por una distancia distinta a cero d5. De esta manera, se permite que el fluido entre en la carcasa 3 por la entrada A, tal como se representa mediante la flecha F4.
En la posicion de purga de aire, la superficie lateral S23 del elemento de la valvula 2, es decir, la zona de sellado central Z23, bloquea completamente las salidas de combustible C1 y C2 de una manera flmdicamente estanca, de modo que se evita que el aire fluya hacia las salidas de combustible C1 y C2. De esta manera, se evita que el aire entre en la culata y que el motor de combustion interna no pueda danarse.
Con el fin de conseguir el sellado flmdicamente estanco de las salidas de combustible C1 y C2, la geometna de la superficie lateral S23 del elemento de la valvula 2 es complementaria a la geometna de la superficie interna S32 de la carcasa 3. El espacio libre de funcionamiento entre la superficie lateral S23 y la superficie interna S32 permite que el elemento de la valvula 2 se deslice dentro de la carcasa 3 mientras impide que los fluidos fluyan a traves de las salidas de combustible C1 y C2. Esta separacion de funcionamiento puede permitir que fluya una pequena cantidad de fluido, pero esta fuga no es significativa. Potencialmente, en funcionamiento, una pelfcula de combustible alinea la superficie interna S32 de la carcasa 3 y contribuye a la estanqueidad de fluido sellando las salidas de combustible C1 y C2. El mismo efecto de sellado de fluido podna conseguirse proporcionando un cierre hermetico a cada uno de los limites inferiores y superiores de la zona de sellado Z23, por ejemplo un anillo torico montado del elemento de la valvula 2 y deslizandose de una manera flmdicamente estanca a lo largo de la superficie interna lateral 32 de la carcasa 3.
Cuando el elemento de la valvula 2 esta separado de la superficie de asiento inferior 30A por una distancia distinta a cero d5, el elemento de la valvula 2 no bloquea el extremo inferior 4.1 de las ranuras 4a y 4b de modo que el aire, o mas generalmente un fluido, puede fluir desde la entrada A hacia las ranuras 4a y 4b, como se indica mediante la flecha F5. Con el fin de permitir que el fluido fluya desde la entrada A hacia las ranuras 4a y 4b, el extremo inferior 4.1 de las ranuras 4a y 4b, o mas generalmente la entrada del baipas, tiene que estar situado aguas abajo desde la superficie lateral S23 del elemento de la valvula 2 formando la zona de sellado central Z23.
En esta posicion, la salida del baipas, aqm representada como los extremos superiores 4.2 de las ranuras 4a y 4b, desemboca en la camara delimitada por la carcasa 3, por encima de la zona de sellado Z23 del elemento de la
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valvula 2. De este modo, el aire que fluye dentro de las ranuras 4a y 4b puede evacuar en la salida de aire B cuando el filtro de combustible se esta llenando de combustible. De esta manera, las ranuras 4a y 4b constituyen un baipas.
En otras palabras, cuando el elemento de la valvula 2 esta en la posicion de purga de aire, la zona de sellado central Z23 se extiende axialmente desde un lugar situado por encima de la salida del baipas, hasta un lugar por debajo de la salida del baipas, de manera que el baipas proporciona una eficaz via de circulacion de fluido para el fluido desde una parte inferior de la camara, en el lado de la entrada, hasta una parte superior de la camara, en el lado de salida de aire.
En el modelo de fabricacion mostrado, las zonas de sellado inferior y superior Z21 y Z22 no interaccionan con la superficie interna lateral S32 de la carcasa, al menos cuando el elemento de la valvula 2 esta en su posicion de purga de aire.
A medida que el aire en el filtro de combustible es sustituido por combustible, la presion y la fuerza F3 aumentan y elevan el elemento de la valvula 2 en la posicion abierta de la figura 3 cuando alcanza el umbral de alta presion.
A lo largo del eje X y en una direccion desde la entrada A hasta la salida de aire B, el elemento de la valvula 2 es movible en una posicion intermedia entre la posicion de purga de aire de la figura 4 y la posicion abierta de la figura 3. Desde dicha posicion intermedia hasta justo antes de la posicion abierta de la figura 3, el elemento de la valvula 2 bloquea el extremo superior 4,2 de las ranuras 4a y 4b, pero sin llegar a estar en contacto de sellado con el asiento de valvula 30B.
Durante la elevacion del elemento de la valvula 2, la superficie lateral S23 del elemento de la valvula 2 bloquea primero los extremos superiores 4.2 de las ranuras 4a y 4b, en cuanto el extremo superior de la superficie lateral S23 alcanza la posicion intermedia en la que sobrepasa los extremos superiores 4.2 de las ranuras 4a y 4b, es decir, la salida del baipas. De esta manera, a partir de esta posicion, el fluido no puede fluir mas alla del elemento de la valvula a traves de la salida de aire B. Esto facilita que el elemento de la valvula 2 alcance la posicion cerrada (figura 3) sin estados de inestabilidad.
La distancia d4 entre la salida del baipas formada por los extremos superiores 4.2 de las ranuras 4a y 4b y la superficie de asiento superior 30B, es estrictamente mayor que la distancia d23, tomada a lo largo del eje X, entre el extremo superior de la superficie lateral 23 del elemento de la valvula 2 y la zona de contacto de sellado superior Z22. Por lo tanto, en la posicion intermedia mencionada anteriormente, la zona de contacto de sellado superior Z22 del elemento de la valvula 2 esta separada de la superficie de asiento superior 30B por una distancia distinta a cero, mientras que el sellado de la salida del baipas es alcanzado por la superficie lateral S23 del elemento de la valvula 2.
Siempre y cuando la presion aguas abajo de la valvula numero 2 este comprendida entre los umbrales de presion inferior y superior, el mecanismo de valvula 1 esta en la posicion de purga de aire (figuras 4 a 6).
Cuando la presion aguas abajo del elemento de la valvula 2 es inferior al umbral de presion inferior, el peso del elemento de la valvula 2 lo hace volver a la posicion cerrada (figura 2).
En cualquier caso, puede observarse que el elemento de la valvula 2 es movido desde su posicion cerrada hasta su posicion de purga de aire y posteriormente a su posicion abierta exclusivamente por la accion, sobre el propio elemento de la valvula, de la presion de fluido que viene desde la entrada. No obstante, podnan proporcionarse medios de empuje, tales como un muelle, para estimular el movimiento del elemento de valvula hacia su posicion cerrada.
El elemento de la valvula es el unico elemento movil de la valvula para conseguir los estados cerrados deseados, de purga de aire y de apertura de la valvula. El mecanismo de la valvula no requiere ningun control externo.
El elemento de la valvula 2 es relativamente ligero porque se compone de una unica pieza.
El elemento de la valvula 2 es preferentemente monolftico, es decir, el elemento de la valvula 2 no tiene partes moviles. En las figuras 1 a 6, el elemento de la valvula 2 esta compuesto por un unico bloque metalico pero en una variante no representada, el elemento de la valvula puede ser monolftico y al mismo tiempo incluir dos o mas elementos ensamblados juntos, por ejemplo elementos metalicos y juntos.
El elemento de la valvula 2 puede estar fabricado de metal, por ejemplo acero o aluminio, o de un material sintetico tal como plastico.
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La cafda de presion causada por el mecanismo de valvula 1 es baja porque se reduce el peso del elemento de la valvula 2. Por lo tanto, el flujo de combustible en la culata del cilindro se incrementa, sin la necesidad de utilizar una bomba de combustible mas eficiente o mas grande.
En el modelo de fabricacion mostrado en las figuras, la carcasa 3 supone una parte separada que se puede montar en un cuerpo, tal como un cabezal de filtro de combustible. Esto facilita el mecanizado de la superficie interna S32 de la carcasa 3 con tolerancias dimensionales precisas. Opcionalmente, cuando hay al menos dos salidas de combustible C1 y C2, el cabezal del filtro de combustible puede bloquear al menos una de las salidas de combustible C1 y C2.
Como variante, la carcasa podna integrarse con el cabezal del filtro de combustible, sin ser una parte separada.
En una variante no representada, la carcasa 3 puede estar formada por un rebaje formado directamente en el cabezal del filtro de combustible.
De acuerdo con otros modelos de fabricacion del invento:
- el numero de salidas de combustible C1 y C2 puede ser superior o inferior a dos,
- el numero de salidas de aire B puede ser superior a uno,
- el numero de baipases 4a y 4b puede ser superior o inferior a dos,
- las ranuras 4a y 4b pueden ser no lineales, la seccion de las ranuras 4a y 4b puede no ser redondeada,
- las partes extremas 21 y 22 del elemento de la valvula 2 pueden ser no esfericas, por ejemplo pueden tener una forma conica o troncoconica,
- las ranuras 4a y 4b pueden ser sustituidas por baipases.
Las caractensticas tecnicas de los modelos de fabricacion y variantes mencionadas anteriormente pueden ser combinadas.

Claims (21)

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    REIVINDICACIONES
    1. Mecanismo de valvula (1) para un motor de combustion interna, que comprende:
    - una camara que tiene:
    o- al menos una entrada (A),
    o- al menos una salida de combustible (C1, C2),
    o- al menos una salida de aire (B) y
    - un elemento de la valvula de una sola pieza (2) alojado en la camara, siendo el elemento de la valvula (2) desplazable a lo largo de un eje (X) entre:
    - una posicion cerrada (figura 2), en la que el elemento de la valvula (2) bloquea la entrada (A),
    - una posicion abierta (figura 3), en la que el elemento de la valvula (2) no bloquea ni la entrada (A) ni la salida de combustible (C1, C2), y en donde el elemento de la valvula (2) bloquea la salida de aire (B),
    estando el mecanismo de valvula (1) caracterizado porque la valvula incluye al menos un baipas (4a, 4b), presentando un primer extremo (4.1) que desemboca en la camara en el lado de la entrada (A) y un segundo extremo 4.2) que desemboca en la camara en el lado de la salida de aire (B), y por ello, en una posicion de purga de aire, el elemento de la valvula (2) bloquea la salida de combustible (C1, C2) y no bloquea la entrada (A), ni los primeros ni los segundos extremos (4.1.4.2) del baipas (4a, 4b), de manera que un fluido puede fluir (F5) desde la entrada (A) a lo largo del baipas (4a, 4b) y ser evacuado en la salida de aire (B).
  2. 2. Mecanismo de valvula (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la camara esta definida por una superficie lateral interna S32, presentando una forma hueca cilmdrica global que se extiende a lo largo del eje (X), y porque la salida de combustible esta formada en la superficie lateral interna (S32).
  3. 3. Mecanismo de valvula (1) segun la reivindicacion 2, caracterizado porque el elemento de la valvula (2) incluye una zona de sellado (Z23) en forma de un cilindro, teniendo una seccion transversal complementaria a la seccion transversal de la superficie lateral interna (S32) que define la camara.
  4. 4. Mecanismo de valvula (1) segun las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque el diametro de la superficie interior (S32) que define la camara es igual, dentro de los lfmites operativos, al diametro (D2) de la zona de cierre (Z23) del elemento de la valvula (2).
  5. 5. Mecanismo de valvula (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque, a lo largo del eje (X), la altura (H23) de la zona de sellado (Z23) del elemento de la valvula (2) es estrictamente mayor que la altura (HC) de la salida de combustible (C1, C2).
  6. 6. Mecanismo de valvula (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque en la posicion de purga de aire, la zona de sellado (Z23) del elemento de la valvula (2) bloquea la salida de combustible (C1, C2).
  7. 7. Mecanismo de valvula (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque en la posicion abierta, a lo largo del eje (X), la zona de sellado (Z23) del elemento de la valvula (2) esta en el lado de la salida de aire (B) con respecto a la salida de combustible (C1, C2).
  8. 8. Mecanismo de valvula (1) segun cualquiera las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque en la posicion de purga de aire, a lo largo del eje (X), el primer extremo (4.1) del baipas (4a, 4b) esta situado sobre el lado de la entrada (A) con respecto a la zona de sellado (Z23) del elemento de la valvula (2).
  9. 9. Mecanismo de valvula (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizado porque en la posicion de purga de aire, a lo largo del eje (X), el segundo extremo (4.2) del baipas (4a, 4b) esta situado sobre el lado de la salida de aire (B) con respecto a la zona de sellado (Z23) del elemento de la valvula (2).
  10. 10. Mecanismo de valvula (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, caracterizado porque a lo largo del eje (X), la distancia (L4) entre el primer extremo (4.1) y el segundo extremo (4.2) del baipas (4a, 4b) es estrictamente mayor que la altura (H23) de la zona de sellado (Z23) del elemento de la valvula (2).
  11. 11. Mecanismo de valvula (1) segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el baipas (4a, 4b) es desplazado angularmente alrededor del eje (X) con respecto a la salida de combustible (C1, C2).
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  12. 12. Mecanismo de valvula (1) segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la camara esta definida por una carcasa (3) que incluye dos partes separadas (31, 32) montadas de manera conjunta.
  13. 13. Mecanismo de valvula (1) segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el elemento de la valvula (2) incluye una primera zona de contacto de sellado (Z21) capaz de entrar en contacto de manera flmdicamente estanca contra una primera zona de asiento (30A) de la camara, situada a lo largo del eje (X) en el lado de la entrada (A), de manera que el elemento de la valvula (2) incluye una segunda zona de contacto de sellado (Z22) apta para apoyarse de manera flmdicamente estanca contra un segundo asiento (30B) de la camara, situada a lo largo del eje (X) en el lado de la salida de aire (B).
  14. 14. Mecanismo de valvula (1) segun la reivindicacion 13, caracterizado porque en la posicion cerrada, la primera zona de contacto de sellado (Z21) del elemento de la valvula (2) entra en contacto de manera flmdicamente estanca contra la primera zona de asiento (30A) de la camara.
  15. 15. Mecanismo de valvula (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado porque en la posicion abierta y en la posicion de purga de aire, la primera zona de contacto de sellado (Z21) del elemento de la valvula (2) esta separada de la primera zona de asiento (30A) por una distancia distinta a cero (d5).
  16. 16. Mecanismo de valvula (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque en la posicion abierta, la segunda zona de contacto de sellado (Z22) del elemento de la valvula (2) entra en contacto de manera flmdicamente estanca contra la segunda zona de asiento (30B) de la camara.
  17. 17. Mecanismo de valvula (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque a lo largo del eje (X), el primer extremo (4.1) del baipas (4a, 4b) esta situado en el lado de la salida de aire (B) con respecto a la primera zona de asiento (30A).
  18. 18. Mecanismo de valvula (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque a lo largo del eje (X) y en una direccion desde la entrada (A) hasta la salida de aire (B), el elemento de la valvula (2) es desplazable en una posicion intermedia entre la posicion de purga de aire y la posicion de cierre, en la que el elemento de la valvula (2) bloquea el segundo extremo (4.2) del baipas (4a, 4b) pero no esta en contacto de sellado con la segunda zona de asiento de la valvula.
  19. 19. Motor de combustion interna, caracterizado porque incluye un mecanismo de valvula (1) segun una de las reivindicaciones precedentes.
  20. 20. Motor de combustion interna segun la reivindicacion 19, caracterizado porque la entrada (A) esta conectada a la salida de un filtro de combustible, de manera que la salida de combustible (C1, C2) esta conectada a una bomba de combustible y la salida de aire (B) esta conectada a un deposito de combustible.
  21. 21. Vehfculo motorizado, caracterizado porque incluye un motor de combustion interna segun una de las reivindicaciones 19 o 20.
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