ES2712462T3 - Sistema de accionamiento de válvula de un motor de combustión interna - Google Patents

Sistema de accionamiento de válvula de un motor de combustión interna Download PDF

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Abstract

Sistema de accionamiento de válvulas de un motor de combustión interna que comprende al menos un balancín (RA) articulado en el eje de un balancín (BS) y que tiene un primer extremo (RA') orientado hacia al menos una válvula (V) que debe accionarse y un segundo extremo (RA") adaptado para interaccionar con una primera leva de accionamiento (CM1), comprendiendo el sistema un primer brazo adicional (AA) que tiene: - una parte medial (AAM) articulada en dicho primer extremo (RA') del balancín (RA), - un primer extremo (AA') dispuesto para contactar directamente con dicha al menos una válvula (V), - un segundo extremo (AA") opuesto al primer extremo (AA'), en el cual un elevador de válvula hidráulica (HLA) está interpuesto entre el balancín (RA) y dicho segundo extremo (AA') del primer brazo adicional (AA), estando el sistema caracterizado por que dicho HLA está asociado de manera estable al balancín para estar completamente dispuesto en una posición intermedia entre una parte (RAM) en la que el balancín (RA) está articulado en el eje del balancín (BS) y el segundo extremo relativo (RA").

Description

DESCRIPCION
Sistema de accionamiento de valvula de un motor de combustion interna
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere al campo de los motores de combustion interna y, precisamente, al campo de los sistemas de accionamiento de las valvulas del motor.
El documento US5584268 desvela un balancin con un conjunto de ajustadores hidraulicos de juego libre, estando la masa del conjunto regulador adyacente al eje de pivote del balancin para minimizar el momento de inercia de rotacion del balancin.
Tecnica anterior
Los accionadores de valvulas se dividen sustancialmente en dos categorias principales, a saber, del tipo de "balancin" o "seguidor de dedos".
Los dos tipos de accionadores difieren sustancialmente en la posicion del fulcro de un balancin.
El "seguidor de dedos" tiene un punto de referencia en un extremo del balancin, una leva se desliza en relacion con un punto intermedio del mismo, mientras que un extremo opuesto acciona una valvula o un par de valvulas.
El "balancin" tiene un punto de referencia en una parte intermedia del balancin, una leva se desliza con respecto a un extremo del balancin, mientras que un extremo opuesto acciona una valvula o un par de valvulas.
La recuperacion de la holgura de la valvula generalmente se realiza mediante los llamados ajustadores hidraulicos de juego libre HLA, que consisten en pequenos pistones hidraulicos que permiten recuperar la holgura de las valvulas durante el desgaste de los respectivos asientos.
Estos componentes hidraulicos generalmente estan alojados en el extremo del balancin en contacto con una valvula o con un travesano que hace posible operar dos valvulas a la vez.
En algunas condiciones de funcionamiento particulares del motor de combustion interna, las fuerzas que tienen que soportar tales pistones hidraulicos son particularmente relevantes y, por lo tanto, es necesario dimensionar estos componentes en consecuencia.
Esto da como resultado un aumento del tamano del HLA que interfiere con los otros componentes mecanicos, tal como, por ejemplo, el inyector o con otro HLA en relacion con otras valvulas del mismo cilindro.
Esto tambien implica un aumento en el peso del mismo, que ubicado a una distancia del punto de apoyo del balancin produce un momento de inercia significativo y, por lo tanto, un rendimiento dinamico insatisfactorio.
En algunas aplicaciones, el resultado es que es imposible implementar una recuperacion automatica de la holgura de la valvula mediante el HLA en virtud del hecho de que no hay HLA capaces de soportar compresiones muy altas, especialmente durante el frenado del motor o durante cualquier otra operacion.
Sumario de la invencion
Un objetivo de la presente invencion es proponer un sistema de accionamiento de valvula de un motor de combustion interna que ayude a reducir las fuerzas de compresion que actuan sobre los componentes de recuperacion de holgura de la valvula hidraulica.
El concepto basico de la presente invencion es pivotar en un extremo del balancin, mirando hacia una o mas valvulas, un brazo adicional que, con un primer extremo, hace contacto con una valvula o un grupo de valvulas y con un segundo extremo, opuesto al primero, entra en contacto con el balancin a traves de un HLA ubicado en dicho balancin.
La presente invencion se refiere a un accionamiento de valvula de un motor de combustion interna correspondiente a la descripcion en la reivindicacion 1.
Una variante preferida de la invencion tambien comprende un sistema de accionamiento de valvula adicional, por ejemplo para crear un freno de motor o una tecnica de EGR interna, etc.
Segun dicha variante preferida de la invencion, dicho accionamiento adicional se realiza moviendo todo el HLA en relacion con su asiento por medio de un accionador adicional que comprende un segundo brazo adicional que tiene un primer extremo soportado por un accionador, preferentemente hidraulico, un segundo extremo, opuesto al primero, interaccionando con un accionador de leva, mientras que una zona medial del segundo brazo adicional que contacta directa o indirectamente con dicho HLA, lo mueve en su asiento respectivo hecho en el balancin.
La presente invencion tambien se refiere a un motor de combustion interna que comprende el sistema de accionamiento de valvula descrito anteriormente.
Preferentemente, el motor de combustion interna implementa un ciclo Diesel.
La presente invencion se refiere ademas a un vehiculo o una instalacion fija que comprende el motor de combustion interna mencionado anteriormente.
Las reivindicaciones describen variantes preferidas de la invencion que forman parte integrante de la presente descripcion.
Breve descripcion de las figuras
Los fines y ventajas adicionales de la presente invencion quedaran claros a partir de la descripcion detallada a continuacion de un ejemplo de realizacion del mismo (y de sus variantes) y los dibujos adjuntos proporcionados simplemente a modo de ejemplo no limitativo, en los que:
la figura 1 es una vista lateral de una realizacion preferida de un sistema de accionamiento de valvula segun la presente invencion;
la figura 2 muestra una vista en seccion transversal, transversal al arbol de levas, de la figura 1 anterior, en la cual el alojamiento del HLA en el balancin es claramente visible;
la figura 3 muestra una vista en perspectiva de una realizacion preferida segun las figuras anteriores;
la figura 4 muestra una vista lateral de una variante adicional del sistema de accionamiento de valvulas segun la presente invencion en la que se puede ver un brazo de accionamiento adicional;
la figura 5 muestra una vista lateral, opuesta a la vista en la figura 4, en la que son visibles mas detalles del brazo de accionamiento adicional mencionado anteriormente;
la figura 6 muestra una vista en seccion transversal, transversal al arbol de levas, de la figura 5 precedente, en la cual la interaccion entre el brazo de accionamiento adicional y el sistema de accionamiento descrito en las figuras precedentes es claramente visible;
las figuras 7 y 8 muestran diferentes vistas en perspectiva de un ejemplo que implementa el sistema de accionamiento de valvula para una culata que tiene cuatro valvulas.
Los numeros de referencia y las letras en los dibujos se refieren a los mismos elementos o componentes.
En la presente descripcion, el termino "segundo" componente no implica la presencia de un "primer" componente. Estos terminos, de hecho, se usan solo por claridad y no pretenden ser limitativos.
Descripcion detallada de las realizaciones
Un ejemplo de realizacion de un sistema de accionamiento de valvula de acuerdo con la presente invencion se proporciona con referencia a las figuras 1-3.
Un "balancin" RA tiene una forma longitudinal con una RAM de parte medial articulada en el eje del eje de un balancin BS.
El eje BS del eje del balancin corre paralelo a una alineacion de los cilindros que definen al menos un banco de cilindros de un motor de combustion interna.
Un primer extremo del brazo de balancin RA' mira hacia una o mas valvulas V dispuestas de una manera conocida per se en la culata.
Un segundo extremo del balancin RA", opuesto al primer RA', comprende un rodillo RL1 adaptado para entrar en contacto con una leva de accionamiento relativa CM1 incrustada en un arbol de levas CS que puede ser del tipo conocido per se.
El eje del balancin BS y el eje de levas CS son sustancialmente paralelos entre si, al igual que el eje de rotacion del rodillo RL1.
Diversamente de la tecnica anterior, el primer extremo RA' no contacta una valvula V o una barra transversal T directamente o a traves de un HLA, sino a traves de un primer brazo AA adicional.
Dicho brazo adicional AA tiene una forma longitudinal y comprende dos extremos mutuamente opuestos AA' y AA"y una parte intermedia AAM, conectada por un pivote H, en dicho primer extremo RA' del balancin RA. El eje de rotacion de este pivote es paralelo a la direccion definida por el arbol de levas CS y el eje del balancin BS.
El primer extremo AA' se pone en contacto directamente con una valvula de accionamiento V o un miembro transversal T de un par de valvulas V.
El segundo extremo es soportado por un HLA. El HLA esta alojado de manera estable en dicho balancin RA en una posicion media de la extension longitudinal del balancin.
Para lograr un equilibrio optimo de fuerzas, es preferible que el HLA este alojado en una posicion intermedia entre la RAM de la parte medial y la parte final RA", pero dependiendo de la forma del balancin tambien podria ser ventajoso alojar el HLA en una posicion diferente, aunque no se muestra.
El HLA tiene su propia extension longitudinal Y, que es sustancialmente perpendicular, preferentemente perpendicular menos /- 15°, a la extension XY de la parte del balancin a la que esta asociado de manera estable. Dicha parte, como se ha descrito anteriormente, intermedia entre la RAM de la parte medial y la parte final RA ". El primer brazo adicional AA articulado en una parte medial relativa define una palanca que tiene los brazos a y b. Es preferible alojar el HLA en el balancin en una posicion lo mas alejada posible del punto de articulacion H para que b es mayor que a. Se define asi una palanca favorable en la que se reducen las fuerzas axiales soportadas por el HLA.
A pesar de alejar el HLA del fulcro del balancin representado por el eje BS del balancin, el HLA esta mas cerca que en las soluciones conocidas en las que el HLA soporta el rodillo RL1 o esta interpuesto entre el balancin y la valvula, por lo tanto la inercia desarrollada por ella se reduce y la dinamica de accionamiento de la valvula mejora.
Ademas, el alojamiento segun la tecnica anterior, un HLA en apoyo del rodillo RL1, la relacion del brazo b'/ a' en comparacion con el flucro BS es desfavorable para el HLA y, por lo tanto, debe ser muy resistente, es decir, grande y pesado.
En consecuencia, la presente solucion hace posible reducir las fuerzas en el HLA, permitiendo la implementacion de HLA mas pequenos y mas ligeros y, por otro lado, permite reducir la inercia general del sistema de accionamiento con una mejora definitiva en el rendimiento del mismo.
Es preferible que el primer brazo adicional AA este superpuesto y alineado con el balancin RA, para no desarrollar movimientos de torsion en el conjunto formado por el brazo adicional AA y el balancin RA.
El HLA, por lo tanto, se encuentra en un plano perpendicular a la direccion indicada por el eje del balancin BS y el arbol de levas CS. Ademas, el HLA es perpendicular a un eje de extension de dicho balancin.
Con respecto a la ilustracion de operacion, a medida que los asientos de valvula V hechos en la culata (no mostrados) se desgastan gradualmente, el HLA hace posible recuperar la holgura. Mientras tanto, las fuerzas axiales que afectan al HLA se reducen por efecto de la palanca definida por el brazo adicional AA, que muestra que el brazo b es mayor o igual que el brazo a (b < una) .
Esta solucion tambien es ventajosa cuando a = b, o incluso a < b, de hecho, permite en cualquier caso tener el HLA dispuesto en una posicion que no interfiera con otros elementos, por ejemplo con la extraccion del inyector y, en cualquier caso, el HLA se demuestre que esta mas cerca del fulcro definido por el eje BS del balancin comparado con otras soluciones conocidas, con una mejora en el momento de inercia y el rendimiento dinamico del sistema de accionamiento.
Preferentemente, el contacto entre el primer extremo AA' del primer brazo adicional AA y el miembro transversal T o el vastago de una valvula V se realiza por medio de una rotula conocida por el apodo "pie de elefante".
Preferentemente, el contacto entre el segundo extremo AA" del primer brazo adicional AA y el HLA se realiza mediante una junta de rotula o un simple patin deslizante.
Preferentemente, el aceite que presuriza el HLA se conduce a traves del eje BS del balancin, por lo tanto, tanto en el eje del balancin como en el balancin, se hacen conductos de aceite hidraulico apropiados.
De la descripcion es evidente que el HLA esta constantemente equilibrado, equilibrado por los resortes SP de las valvulas, que mantienen el primer extremo AA' del primer brazo adicional AA elevado, lo que a su vez hace que el segundo extremo AA" de dicho brazo adicional se mueva hacia el balancin RA y, por lo tanto, entre en contacto con el HLA que se interpone entre los dos.
Las figuras 4 a 6 muestran una variante preferida adicional de la invencion que no implementa necesariamente un HLA, pero en cualquier caso utiliza la arquitectura que consiste en el balancin en el que se articula el primer brazo adicional AA.
Dicha variante preferida de la invencion comprende un segundo brazo adicional BA que comprende un primer extremo BA' en contacto o articulado en una parte movil de un accionador ACT, preferentemente hidraulico, y un segundo extremo BA" opuesto al primero que interacciona con una segunda leva CM2 en el arbol de levas CS o en otro arbol de levas paralelo al arbol de levas CS mencionado anteriormente.
El accionador ACT tiene una parte fija integral con un punto del cabezal del motor de combustion interna.
El HLA o componente rigido esta unido de forma deslizable al balancin RA, en el que se forma un alojamiento especial Tal asiento del HLA, hecho en el balancin, define una cavidad que pasa a traves del balancin.
Dicha cavidad a traves define una extension longitudinal que coincide con una direccion que mueve el extremo AA" hacia/desde el balancin.
Dicho HLA o componente rigido tiene una extension longitudinal y comprende dos extremos opuestos de los cuales un primer extremo esta en contacto con el segundo extremo a A' del primer brazo adicional AA, mientras que un segundo extremo interacciona, pasando a traves del balancin, con un punto medial del segundo brazo adicional BA. El accionador ACT esta adaptado para mover el primer extremo BA' del segundo brazo adicional para inducir al segundo brazo adicional BA a interaccionar con el HLA o con un elemento rigido alojado en su lugar, para mover este ultimo en concordancia con el accionamiento proporcionado por la segunda leva CM2.
A la inversa, cuando el accionador retira su respectiva parte movil, el segundo brazo adicional esta en una posicion distal con respecto al HLA, que permanece fijo en su asiento respectivo.
El componente rigido o HLA comprende un punto de contacto BT en el asiento respectivo hecho en el balancin, de modo que el acoplamiento define un punto minimo para elevar el componente rigido o HLA del balancin. En otras palabras, el componente rigido o HLA no puede deslizarse desde abajo.
Cuando se implementa un HLA, dado que la forma respectiva esta predeterminada, es preferible que el segundo brazo adicional comprenda un PIN en una pieza con el segundo brazo adicional, que intercepta desde debajo de la base del HLA, lo que determina un deslizamiento axial relativo que determina la separacion del extremo AA" del balancin.
Cuando el primer extremo BA' es levantado adecuadamente por el accionador ACT, el movimiento del segundo brazo adicional BA accionado por la segunda leva CM2 tambien hace que el primer brazo adicional AA se mueva en concordancia, realizando una estrategia de accionamiento de la valvula adicional apropiada. Por ejemplo, una EGR interna o estrategia de frenado del motor.
A partir de la comparacion de las figuras 4 y 5, es evidente que el segundo brazo adicional BA, cruza el balancin, pasando por debajo de el. En otras palabras, segun una vista aerea, mientras que el primer brazo adicional AA esta alineado y superpuesto con respecto al balancin RA, el segundo brazo adicional y el balancin forman una X. Esta opcion es ventajosa, aunque no esencial, para equilibrar mejor las fuerzas, de modo que ninguno del primer brazo adicional y el segundo brazo adicional BA sufran tensiones torsionales.
Preferentemente, el segundo extremo BA" del segundo brazo adicional esta equipado con un segundo rodillo adecuado RL2 que contacta con la segunda leva CM2.
El segundo brazo adicional tambien puede articularse para que sea soportado por eje del balancin, pero esto no es obligatorio. Es preferible, en lugar de que el primer extremo BA' del segundo brazo adicional BA este articulado en el extremo movil del accionador ACT.
Preferentemente, un resorte de reaccion SPR esta interpuesto entre el segundo brazo adicional BA y el balancin, preferentemente ajustado alrededor del perno PIN o el elemento rigido que puede reemplazar el HLA en el accionamiento de la valvula de acuerdo con el accionamiento de la segunda leva CM2.
Las figuras 7 y 8 muestran vistas en perspectiva de la presente invencion de acuerdo, respectivamente, con la primera variante y la segunda variante descritas anteriormente, en las que, la implementacion del balancin con el primer brazo adicional AA se usa tanto para activar las valvulas de admision IN como las valvulas de escape EX. Esto significa que los balancines para la admision y el escape pueden ser identicos, mientras que el primer brazo adicional varia.
Puede observarse inmediatamente que el primer brazo de admision adicional es mas largo que la parte correspondiente de la seccion de escape. Este aspecto no afecta al tamano del HLA, ya que las tensiones mas relevantes generalmente son soportadas por la seccion de escape. Por lo tanto, a diferencia de las soluciones conocidas, el HLA de la seccion de admision IN puede ser identico al HLA de la seccion de escape. Esto redunda en un beneficio adicional de una gestion de inventario mas simple.
En las figuras 7 y 8 tambien se puede apreciar la relacion dimensional existente entre las barras transversales de distancia T de las secciones de admision y escape y el tamano del inyector INJ. Por lo tanto, se puede ver que el espacio es tan pequeno que a menudo se evita la implementacion del HLA para la recuperacion, prefiriendo la calibracion manual de los balancines.
La presente invencion permite asi la optimizacion del espacio, mayor eficiencia dinamica del sistema de accionamiento en general, reduccion en el tamano del HLA y estandarizacion de las secciones de admision y escape que pueden diferir, posiblemente solo para el primer brazo adicional, y, al ser de construccion simple, no requiere tolerancias de mecanizado especiales, como, de otro modo, es necesario en la construccion de los balancines.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de accionamiento de valvulas de un motor de combustion interna que comprende al menos un balancin (RA) articulado en el eje de un balancin (BS) y que tiene un primer extremo (RA') orientado hacia al menos una valvula (V) que debe accionarse y un segundo extremo (RA") adaptado para interaccionar con una primera leva de accionamiento (CM1), comprendiendo el sistema un primer brazo adicional (AA) que tiene:
- una parte medial (AAM) articulada en dicho primer extremo (RA') del balancin (RA),
- un primer extremo (AA') dispuesto para contactar directamente con dicha al menos una valvula (V),
- un segundo extremo (AA") opuesto al primer extremo (AA'),
en el cual un elevador de valvula hidraulica (HLA) esta interpuesto entre el balancin (RA) y dicho segundo extremo (AA') del primer brazo adicional (AA),
estando el sistema caracterizado por que dicho HLA esta asociado de manera estable al balancin para estar completamente dispuesto en una posicion intermedia entre una parte (RAM) en la que el balancin (RA) esta articulado en el eje del balancin (BS) y el segundo extremo relativo (RA").
2. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que una primera distancia (a) entre dicha parte medial (AAM) del primer brazo adicional (AA) y el primer extremo relevante es menor o igual que una segunda distancia (b) entre dicha parte medial ( AAM) y el segundo extremo relevante (AA") para que dicho HLA este sujeto a una palanca favorable.
3. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que dicho HLA tiene su propia extension longitudinal (Y) que es sustancialmente perpendicular a la extension longitudinal (XY) de una parte del balancin al que esta asociado de manera estable el HLA.
4. Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer brazo adicional (AA) esta superpuesto y alineado con el balancin (RA), de acuerdo con una vista en planta del sistema y / o
en el que un pivote que conecta dicha parte medial (AAM) del primer brazo adicional (AA) y dicho primer extremo (RA') del balancin identifica una direccion paralela a dicho eje del balancin (BS).
5. Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el HLA se encuentra en un plano perpendicular a una direccion identificada por el eje del balancin (BS) y / o en el que dicho balancin define un eje de extension longitudinal (Y) y en el que el HLA esta en un plano perpendicular a una direccion identificada por el eje del balancin (BS) y es perpendicular con respecto a dicho eje de extension del balancin.
6. Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho HLA esta alojado de manera deslizante en un asiento relativo del balancin (RA), y en el que dicho asiento define una cavidad que pasa a traves del balancin y en el que el sistema comprende un segundo brazo adicional ( BA) que tiene
- un primer extremo (BA') asociado con una parte movil de un accionador (ACT),
- un segundo extremo (BA"), opuesto al primero, asociado con una segunda leva de accionamiento (CM2) - una parte medial adecuada para interaccionar con dicho HLA a traves de dicha cavidad pasante en relacion con una posicion de dicho accionador (ACT) y en relacion con un comando ofrecido por dicha segunda leva de accionamiento (CM2).
7. Sistema segun la reivindicacion 6, en el que, segun una vista desde arriba, dicho segundo brazo adicional (BA) atraviesa, pasando por debajo, el balancin (RA).
8. Sistema segun una de las reivindicaciones 6 o 7, en el que el segundo brazo adicional, en dicha parte medial, comprende un perno (PIN) disenado para encajar al menos parcialmente en dicha cavidad pasante que define el asiento del HLA para interaccionar con dicho HLA.
9. Sistema segun una de las reivindicaciones 6 a 8, en el que dicho asiento del HLA define un punto de contacto (BT) para el HLA a fin de definir un punto minimo para elevar el HLA desde el asiento respectivo en el balancin.
10. Motor de combustion interna que comprende al menos un cilindro y una valvula relevante (V) y un sistema de accionamiento de la valvula de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 -9.
11. Motor segun la reivindicacion 10, en el que dicho cilindro comprende al menos:
- una valvula de admision y un primer balancin relevante (RA) y
- una valvula de escape y un segundo balancin relevante y
en el que
dichos balancines primero y segundo son identicos entre si, mientras que los primeros brazos adicionales respectivos pueden diferir entre si.
12. Vehiculo terrestre o instalacion fija que comprende un motor de combustion interna segun una de las reivindicaciones 10 u 11.
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