ITBO20110749A1 - VALVE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents

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ITBO20110749A1
ITBO20110749A1 IT000749A ITBO20110749A ITBO20110749A1 IT BO20110749 A1 ITBO20110749 A1 IT BO20110749A1 IT 000749 A IT000749 A IT 000749A IT BO20110749 A ITBO20110749 A IT BO20110749A IT BO20110749 A1 ITBO20110749 A1 IT BO20110749A1
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IT
Italy
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valve
shutter member
valve according
knife gate
closing
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Application number
IT000749A
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Italian (it)
Inventor
Paolo Lalli
Original Assignee
Paolo Lalli
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L5/00Slide valve-gear or valve-arrangements
    • F01L5/02Slide valve-gear or valve-arrangements with other than cylindrical, sleeve or part annularly shaped valves, e.g. with flat-type valves

Description

Descrizione Description

VALVOLA PER MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA VALVE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Campo tecnico Technical field

La presente invenzione ha per oggetto una valvola atta ad essere impiegata in un motore a combustione interna. The present invention relates to a valve suitable for use in an internal combustion engine.

Arte nota Known art

È noto che i motori a combustione interna funzionanti secondo il ben noto ciclo di Otto o Diesel o cicli simili o derivati impiegano usualmente mezzi di intercettazione per il controllo dell‟alimentazione e dello scarico dei fluidi di combustione per ciascun cilindro del motore. Tali mezzi di intercettazione sono usualmente del tipo delle valvole cosiddette “a fungo†, atte cioà ̈ a controllare il flusso di aria e combustibile, nonché lo scarico dei gas combusti attraverso una rispettiva luce di passaggio prevista per ciascun cilindro, attivandone l‟apertura e la chiusura in opportuna relazione di fase al moto alternativo del pistone all‟interno del medesimo cilindro. It is known that internal combustion engines operating according to the well-known Otto or Diesel cycle or similar or derivative cycles usually employ interception means for controlling the supply and discharge of the combustion fluids for each cylinder of the engine. These interception means are usually of the type of so-called `` mushroom '' valves, suitable for controlling the flow of air and fuel, as well as the exhaust of the burnt gases through a respective passage opening provided for each cylinder, activating the Ÿ opening and closing in appropriate phase relation to the reciprocating motion of the piston inside the same cylinder.

Le valvole a fungo di tipo noto possono essere azionate mediante organi di comando ad esempio meccanici atti a comandare opportunamente la discesa dell‟organo di intercettazione all‟interno della camera di combustione, quindi l‟apertura, o al contrario l‟uscita dalla camera di combustione, quindi la chiusura. Tali soluzioni note non soddisfano pienamente le esigenze del settore specifico. Infatti, ad esempio, l‟azionamento delle valvole a fungo genera notevoli azioni di inerzia, che limitano la potenza generata dal motore e quindi l‟efficienza complessiva del sistema. Infatti la conformazione stessa delle valvole a fungo richiede spostamenti considerevoli del corpo valvola per determinare una luce di passaggio sufficiente alla portata istantanea richiesta. Inoltre l‟impiego di questo tipo di valvole à ̈ associato alla formazione di zone di ricircolo del fluido in prossimità dello stelo e dunque a elevate perdite fluidodinamiche. Known mushroom valves can be operated by means of control elements, for example mechanical ones suitable for conveniently controlling the descent of the interception element inside the combustion chamber, therefore the opening, or on the contrary, the exit from the combustion chamber. combustion, then closing. These known solutions do not fully satisfy the needs of the specific sector. In fact, for example, the actuation of the poppet valves generates considerable inertia actions, which limit the power generated by the engine and therefore the overall efficiency of the system. In fact, the very conformation of the poppet valves requires considerable displacements of the valve body to determine a passage opening sufficient for the instantaneous flow rate required. Furthermore, the use of this type of valve is associated with the formation of fluid recirculation areas near the stem and therefore with high fluid dynamic losses.

Tra i numerosi problemi di tale soluzione nota, occorre citare almeno il fatto che in caso di rottura di un qualsiasi organo del gruppo di comando delle valvole, ad esempio di una cinghia di trasmissione del moto dall‟albero a gomito all‟albero a camme, non vi à ̈ modo di evitare l‟impatto tra il pistone e il corpo valvola che in ogni caso si trova all‟interno della camera di combustione, con conseguenti prevedibili danni ai rispettivi organi meccanici. Inoltre alle elevate velocità di rotazione del motore, l‟impiego di tali valvole comporta inevitabilmente il problema del cosiddetto “sfarfallamento†, associato a una chiusura non sempre corretta della camera di combustione. Per ridurre gli effetti di tale fenomeno à ̈ infatti necessario ridurre in modo opportuno il regime massimo di rotazione del motore e quindi la potenza ottenibile. Among the numerous problems of this known solution, it is necessary to mention at least the fact that in the event of the breakage of any part of the valve control unit, for example of a belt transmitting the motion from the crankshaft to the camshaft, there is no way to avoid the impact between the piston and the valve body which in any case is inside the combustion chamber, with consequent foreseeable damage to the respective mechanical parts. Furthermore, at the high rotation speeds of the engine, the use of these valves inevitably involves the problem of the so-called â € œflutteringâ €, associated with a not always correct closure of the combustion chamber. To reduce the effects of this phenomenon, it is in fact necessary to appropriately reduce the maximum engine speed and therefore the power that can be obtained.

Inoltre à ̈ importante rilevare che nelle soluzioni note, gli organi di intercettazione utilizzati presentano notevoli inconvenienti relativamente all‟usura delle parti in movimento relativo. Furthermore, it is important to note that in the known solutions, the interception members used have considerable drawbacks with regard to the wear of the parts in relative movement.

Infatti nella fase di chiusura delle valvole note, si verificano continui strisciamenti tra le superficie coinvolte, pertanto insorgono fenomeni indesiderati, quali vibrazioni e rumori, esponendo le parti meccaniche coinvolte a notevoli carichi dinamici e termici. Infatti occorre tenere presente a tale riguardo che la porzione inferiore di ciascuna valvola a fungo, cosiddetta “piattello†, à ̈ esposta in modo continuo oltre che diretto alle elevate temperature della camera di combustione. Presentazione dell‟invenzione In fact, in the step of closing known valves, continuous sliding occurs between the surfaces involved, therefore undesirable phenomena arise, such as vibrations and noises, exposing the mechanical parts involved to considerable dynamic and thermal loads. In fact, it must be borne in mind in this regard that the lower portion of each poppet valve, the so-called â € œpanelâ €, is exposed continuously as well as directly to the high temperatures of the combustion chamber. Presentation of the invention

Il compito della presente invenzione à ̈ quello di risolvere i problemi citati, escogitando una valvola atta ad essere impiegata in un motore a combustione interna che consenta di fornire prestazioni ottimali in termini di resistenza all‟usura e capacità di tenuta. The task of the present invention is that of solving the aforementioned problems, devising a valve suitable for use in an internal combustion engine which allows to provide optimal performance in terms of wear resistance and sealing capacity.

Nell'ambito di tale compito, à ̈ ulteriore scopo della presente invenzione quello di fornire una valvola in grado di controllare in modo ottimale l‟efflusso e lo scarico di un fluido. Within this aim, a further object of the present invention is to provide a valve capable of optimally controlling the outflow and discharge of a fluid.

Un altro scopo dell‟invenzione à ̈ quello di fornire una valvola di semplice concezione costruttiva e funzionale, dotata di funzionamento sicuramente affidabile e di impiego versatile. Another object of the invention is to provide a valve with a simple constructive and functional conception, with reliable operation and versatile use.

Gli scopi citati vengono raggiunti, secondo la presente invenzione, dalla valvola per motore a combustione interna secondo la rivendicazione 1. The aforementioned purposes are achieved, according to the present invention, by the valve for an internal combustion engine according to claim 1.

Tali scopi sono raggiunti essenzialmente grazie all'idea inventiva di impiegare una valvola dotata di un organo otturatore avente almeno una superficie operativa disposta convergente secondo la direzione di chiusura della valvola. Tale soluzione assicura una efficace chiusura, nonché una apertura istantanea della valvola, in qualsiasi impiego. In particolare la soluzione proposta minimizza l‟estensione delle superficie soggette a strisciamento quindi a usura, garantendo una maggiore robustezza. Inoltre la conseguente riduzione degli attriti ottimizza i rendimenti e contiene lo sviluppo di calore laddove à ̈ indesiderato. These objects are achieved essentially thanks to the inventive idea of using a valve provided with an obturator member having at least one operating surface arranged converging according to the closing direction of the valve. This solution ensures effective closing, as well as instantaneous opening of the valve, in any use. In particular, the proposed solution minimizes the extension of the surfaces subject to sliding and therefore to wear, guaranteeing greater strength. Furthermore, the consequent reduction in friction optimizes yields and limits the development of heat where it is undesirable.

Risulta particolarmente vantaggiosa la forma di realizzazione secondo la quale il citato organo otturatore ha forma di cuneo e presenta sezione sostanzialmente trapezoidale secondo un piano longitudinale mediano. Tale soluzione à ̈ atta ad assicurare un funzionamento particolarmente efficace e sicuro della valvola. The embodiment according to which the said shutter member has the shape of a wedge and has a substantially trapezoidal section according to a median longitudinal plane is particularly advantageous. This solution is designed to ensure particularly effective and safe operation of the valve.

Infine la valvola può comprendere un foro passante, trasversale alla direzione di apertura e chiusura della valvola, atto a consentire il passaggio di un fluido da intercettare. Tale soluzione permette di ridurre la corsa di apertura e di chiusura della valvola. Finally, the valve can include a through hole, transversal to the opening and closing direction of the valve, designed to allow the passage of a fluid to be intercepted. This solution allows to reduce the opening and closing stroke of the valve.

Secondo una particolare forma di realizzazione, la valvola secondo l‟invenzione può presentare almeno uno scavo disposto su una faccia operativa. Tale scavo à ̈ atto ad accogliere eventuali depositi carboniosi, riducendo le incrostazioni in altre zone operative. According to a particular embodiment, the valve according to the invention can have at least one recess arranged on an operative face. This excavation is designed to accommodate any carbon deposits, reducing encrustations in other operational areas.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

I particolari dell‟invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di forme di esecuzione preferite della valvola per motore a combustione interna secondo l‟invenzione, illustrate a titolo indicativo negli uniti disegni, in cui: The details of the invention will become more evident from the detailed description of preferred embodiments of the valve for internal combustion engine according to the invention, illustrated by way of example in the accompanying drawings, in which:

la figura 1 mostra una vista schematica in sezione prospettica di un motore a combustione atto all‟impiego della valvola secondo l‟invenzione, rappresentata anch‟essa in modo schematico, Figure 1 shows a schematic perspective sectional view of a combustion engine adapted to use the valve according to the invention, also represented schematically,

la figura 2 mostra una vista in prospettiva della valvola in oggetto; Figure 2 shows a perspective view of the valve in question;

la figura 3 mostra una vista in prospettiva di un particolare del motore a combustione illustrato in figura 1 atto all‟impiego della valvola secondo l‟invenzione illustrata in figura 2; Figure 3 shows a perspective view of a detail of the combustion engine illustrated in Figure 1 adapted to use the valve according to the invention illustrated in Figure 2;

la figura 4 mostra una vista in prospettiva del medesimo particolare del motore a combustione interna illustrato in figura 1 in cui à ̈ inserita la valvola in oggetto; la figure 5 mostra una vista in sezione in prospettiva di una differente porzione del motore suddetto, recante la valvola secondo l‟invenzione; Figure 4 shows a perspective view of the same detail of the internal combustion engine illustrated in Figure 1 in which the valve in question is inserted; figure 5 shows a perspective sectional view of a different portion of the aforesaid engine, bearing the valve according to the invention;

le figure da 6 a 10 mostrano rispettivamente una vista in prospettiva di ulteriori forme realizzative della valvola secondo l‟invenzione. Figures 6 to 10 respectively show a perspective view of further embodiments of the valve according to the invention.

Forme di realizzazione dell‟invenzione Embodiments of the invention

Con particolare riferimento a tali figure, si à ̈ indicato nell‟insieme con 1 il motore a combustione interna atto a impiegare la valvola secondo l‟invenzione. Il motore 1 comprende un involucro 2 conformante sostanzialmente una prima porzione e una seconda porzione. Più precisamente, la prima porzione dell‟involucro 2 comprende un cilindro 3 contenente in modo noto un pistone scorrevole assialmente, un albero a gomiti per la trasformazione del moto alternativo del pistone in moto rotatorio e una biella di articolazione connessa al pistone e all‟albero a gomiti, per semplicità non rappresentati nelle figure (si veda in figura 1 una porzione dell‟involucro 2). With particular reference to these figures, the internal combustion engine adapted to use the valve according to the invention has been indicated as a whole with 1. The motor 1 comprises a casing 2 substantially conforming a first portion and a second portion. More precisely, the first portion of the casing 2 comprises a cylinder 3 containing in a known way an axially sliding piston, a crankshaft for transforming the reciprocating motion of the piston into rotary motion and a connecting rod connected to the piston and to the shaft elbows, for simplicity not shown in the figures (see in figure 1 a portion of the casing 2).

La citata seconda porzione, di copertura, dell‟involucro 2 conforma una testata 4 composta preferibilmente da una pluralità di strati. Ad esempio la testata può prevedere un primo strato 4a inferiore conformante la copertura del cilindro 3, un secondo strato 4b superiore, di chiusura della testata 4, ed eventualmente uno o più strati intermedi 4c atti a cooperare con il secondo strato 4b per alloggiare gli organi mobili all‟interno della testata 4, come meglio descritto in seguito. The aforementioned second covering portion of the casing 2 forms a head 4 preferably composed of a plurality of layers. For example, the head can have a first lower layer 4a forming the cover of the cylinder 3, a second upper layer 4b, for closing the head 4, and possibly one or more intermediate layers 4c adapted to cooperate with the second layer 4b to house the members furniture inside the head 4, as better described below.

La testata 4 multistrato presenta inoltre luci di passaggio 5 per l‟aspirazione e lo scarico di un fluido, una miscela combustibile, attraverso una camera di combustione 6 di volume variabile, in quanto definita tra la sommità o cielo del pistone mobile e la porzione inferiore della testata 4 medesima. The multilayer head 4 also has passage ports 5 for the intake and discharge of a fluid, a combustible mixture, through a combustion chamber 6 of variable volume, as it is defined between the top or crown of the mobile piston and the lower portion of the head 4 itself.

Ad esempio la testata 4 può prevedere una luce di aspirazione 5a per l„efflusso della miscela combustibile da rispettivi condotti di aspirazione alla camera di combustione 6 e una luce di scarico 5b per il deflusso dei gas combusti dalla camera di combustione 6. Alternativamente può essere previsto un maggior numero di luci 5 di aspirazione e/o di scarico in comunicazione con la medesima camera di combustione 6. For example, the head 4 can provide an intake port 5a for the outflow of the combustible mixture from the respective intake ducts to the combustion chamber 6 and an exhaust port 5b for the outflow of the burnt gases from the combustion chamber 6. Alternatively, it can be provided for a greater number of intake and / or exhaust ports 5 in communication with the same combustion chamber 6.

Le luci 5 possono avere sezione qualunque purché atta al passaggio della portata richiesta di miscela combustibile e, rispettivamente, di gas combusti, ad esempio rettangolare, ma anche poligonale, arrotondata, circolare e simile. The ports 5 can have any section as long as it is suitable for the passage of the required flow rate of fuel mixture and, respectively, of burnt gas, for example rectangular, but also polygonal, rounded, circular and the like.

Nella testata 4 sono posizionate le valvole 10 di intercettazione atte a intercettare rispettivamente la luce di aspirazione 5a e la luce di scarico 5b, nonché un rispettivo gruppo di comando 11 per azionare le valvole 10 in opportuna relazione di fase al moto alternativo del pistone all‟interno del cilindro 3, secondo il noto ciclo di funzionamento dei motori alternativi a combustione interna. Il gruppo di comando 11 illustrato à ̈ ad esempio di tipo meccanico e comprende un organo a camma 30 alloggiato in un rispettivo vano 50 ricavato all‟interno dell‟involucro 2, nella testata 4 e/o nel cilindro 3. In alternativa il gruppo di comando 11 per l‟azionamento delle valvole può essere anche parzialmente di tipo elettronico, ad esempio per il comando di una sola valvola o di una sola corsa del rispettivo moto alternativo. Positioned in the head 4 are the interception valves 10 adapted to intercept respectively the intake port 5a and the exhaust port 5b, as well as a respective control unit 11 to actuate the valves 10 in a suitable phase relationship to the reciprocating motion of the piston at the € Ÿ inside the cylinder 3, according to the known operating cycle of reciprocating internal combustion engines. The control unit 11 illustrated is for example of the mechanical type and comprises a cam member 30 housed in a respective compartment 50 obtained inside the casing 2, in the head 4 and / or in the cylinder 3. Alternatively, the control 11 for actuating the valves can also be partially electronic, for example for controlling a single valve or a single stroke of the respective reciprocating motion.

Più precisamente, le valvole 10 sono a ghigliottina, atte a essere azionate dai rispettivi gruppi di comando 11 secondo un moto lineare alternativo in direzione del rispettivo asse longitudinale, trasversalmente a ciascuna luce 5, in modo da operarne alternativamente l‟apertura e la chiusura (si veda la figura 1). In particolare, l‟apertura e la chiusura operata dalle valvole sul piano delle luci 5 risulta vantaggiosa in quanto ottimizza l‟area resa effettivamente disponibile al passaggio dei fluidi di aspirazione o di scarico, a parità di corsa effettuata dagli organi di intercettazione. Inoltre tali organi risultano minimamente esposti alla camera di combustione, e in ogni caso si allontanano dalla camera stessa in fasi interessate da notevoli carichi termici e dinamici, come quella di scarico dei gas combusti. More precisely, the valves 10 are guillotine-shaped, capable of being operated by the respective control units 11 according to an alternating linear motion in the direction of the respective longitudinal axis, transversely to each port 5, so as to operate alternately opening and closing them ( see figure 1). In particular, the opening and closing operated by the valves on the plane of the ports 5 is advantageous as it optimizes the area made available for the passage of the suction or discharge fluids, with the same stroke performed by the interception devices. Furthermore, these members are minimally exposed to the combustion chamber, and in any case move away from the chamber itself in phases affected by considerable thermal and dynamic loads, such as that of exhausting the burnt gases.

Più precisamente, ciascuna valvola 10 comprende un organo otturatore 12 di conformazione tale da otturare progressivamente la corrispondente luce 5a, 5b, uno stelo 13 inserito scorrevole assialmente all‟interno di un manicotto di guida, una porzione di comando o bicchierino 14 all‟estremità opposta dello stelo 13. Nella forma di realizzazione illustrata in figura 2, in particolare, la valvola 10 à ̈ altresì dotata di un collare 15 atto ad alloggiare eventuali organi di richiamo 16, ad esempio di tipo elastico a molla. Nel caso illustrato in figura 4, in cui le valvole 10 liberano le luci 5 mediante una corsa di arretramento, nel moto di apertura gli organi di richiamo 16 sono atti ad essere sollecitati a compressione a riscontro di una rispettiva sede 20 conformata nella testata 4, di forma coniugata alla rispettiva valvola, mentre nel moto di chiusura i medesimi organi 16 sono soggetti ad espansione. Tra lo stelo 13 e l‟organo otturatore 12 può essere previsto uno spallamento 17 atto a riscontrare a tenuta rispettive e contrapposte pareti della medesima sede 20, per evitare perdite di miscela combustibile o di gas combusti attraverso la testata, sia in fase di apertura che di chiusura (si vedano le figure 3, 4 e 5). More precisely, each valve 10 comprises an obturator member 12 of such conformation as to gradually obstruct the corresponding port 5a, 5b, a stem 13 inserted sliding axially inside a guide sleeve, a control portion or bowl 14 at the opposite end of the stem 13. In the embodiment illustrated in Figure 2, in particular, the valve 10 is also equipped with a collar 15 suitable for housing any return members 16, for example of the elastic spring type. In the case illustrated in Figure 4, in which the valves 10 release the ports 5 by means of a retraction stroke, in the opening motion the return members 16 are able to be compressed against a respective seat 20 shaped in the head 4, of shape conjugated to the respective valve, while in the closing motion the same members 16 are subject to expansion. Between the stem 13 and the obturator member 12 a shoulder 17 can be provided to seal the respective and opposite walls of the same seat 20, to avoid leaks of fuel mixture or burnt gases through the head, both in the opening and closing (see Figures 3, 4 and 5).

L‟organo otturatore 12 presenta almeno una faccia 18 convergente nella direzione del moto di chiusura della valvola 10. Nel caso illustrato in figura 2 l‟organo otturatore 12 à ̈ a forma di cuneo, in particolare a sezione trapezoidale secondo un piano longitudinale mediano. In tal caso il moto di chiusura delle valvole 10 à ̈ di avanzamento e pertanto l‟organo otturatore 12 ha sezione trapezoidale con la base minore all‟estremità, cioà ̈ in punta. The shutter member 12 has at least one face 18 converging in the direction of the closing motion of the valve 10. In the case illustrated in Figure 2, the shutter member 12 is wedge-shaped, in particular with a trapezoidal section along a median longitudinal plane. In this case the closing motion of the valves 10 is forward and therefore the shutter member 12 has a trapezoidal section with the smaller base at the end, that is, at the tip.

La conformazione ad almeno una faccia 18 convergente dell‟organo otturatore 12 à ̈ particolarmente vantaggiosa in quanto elimina sulla faccia 18 stessa qualsiasi azione di strisciamento rispetto alla sede 20. Come à ̈ visibile nelle figure 4 e 5 che illustrano la valvola 10 inseribile tra il primo strato 4a e il secondo strato 4b o uno strato intermedio 4c, sia in posizione di apertura, arretrata, della valvola 10 che in fase di chiusura, avanzata nella sede 20, le facce 18 dell‟organo otturatore 12 si separano o viceversa si accoppiano istantaneamente alle pareti della sede 20 senza generare alcun attrito nelle fasi intermedie di arretramento o avanzamento. The conformation of at least one converging face 18 of the shutter member 12 is particularly advantageous as it eliminates any sliding action on the face 18 itself with respect to the seat 20. As can be seen in figures 4 and 5 which illustrate the valve 10 which can be inserted between the first layer 4a and second layer 4b or an intermediate layer 4c, both in the opening position, backward, of the valve 10 and in the closing phase, advanced in the seat 20, the faces 18 of the obturator member 12 separate or vice versa couple instantly to the walls of the seat 20 without generating any friction in the intermediate stages of withdrawal or advancement.

Preferibilmente l‟organo otturatore 12 e lo spallamento 17 presentano bordi raccordati, arrotondati o smussati. In alternativa à ̈ possibile dotare la valvola 100 di un organo otturatore 120 a più facce 180 operative con i rispettivi bordi a spigolo (si veda la figura 6). Preferably, the shutter member 12 and the shoulder 17 have rounded, rounded or beveled edges. Alternatively, it is possible to equip the valve 100 with an obturator element 120 with several operating faces 180 with their respective sharp edges (see Figure 6).

Secondo una ulteriore forma di realizzazione la valvola 101, per il resto del tutto simile a quanto descritto in precedenza, comprende un organo otturatore 121 a cuneo, dotato di un foro 19 di passaggio dei fluidi. Tale soluzione consente di operare una corsa di apertura, secondo un moto di arretramento della valvola 101, più breve rispetto alle soluzioni precedentemente descritte. Infatti la presenza del foro 19 di passaggio accorcia la distanza tra la condizione chiusa della valvola 101 e la condizione in cui il passaggio attraverso le luci 5 à ̈ completamente liberato per consentire l‟efflusso o il deflusso dei fluidi attraverso la camera di combustione 6 (si veda la figura 7). According to a further embodiment, the valve 101, otherwise quite similar to that described above, comprises a wedge-shaped shutter member 121, equipped with a hole 19 for the passage of fluids. This solution allows to operate an opening stroke, according to a retraction motion of the valve 101, which is shorter than the solutions previously described. In fact, the presence of the passage hole 19 shortens the distance between the closed condition of the valve 101 and the condition in which the passage through the ports 5 is completely free to allow the outflow or outflow of fluids through the combustion chamber 6 ( see figure 7).

Infine, secondo una ulteriore forma di realizzazione illustrata in figura 8, à ̈ possibile prevedere che l‟organo otturatore 122 della valvola 102 abbia una forma a cuneo rovesciato. Tale soluzione à ̈ impiegata nel caso in cui il gruppo di comando 11 sia azionato per aprire le valvole 102 secondo un moto di avanzamento e per chiuderle secondo un moto di arretramento. Come in precedenza, allo scopo di minimizzare gli attriti tra le superficie in scorrimento reciproco, l‟organo otturatore 122 comprende facce 182 operative convergenti nella direzione di chiusura, quindi di arretramento, della valvola 102. Inoltre la soluzione prevede la realizzazione di uno spallamento 172 con funzione di tenuta, in modo del tutto simile a quanto descritto in precedenza. Infatti lo spallamento 172 à ̈ atto a riscontrare una rispettiva parete della sede di alloggiamento ricavata nella testata 4. È possibile anche per tale forma di realizzazione applicare un foro di passaggio del tutto simile funzionalmente al foro 19 descritto per la soluzione illustrata in figura 7. Finally, according to a further embodiment illustrated in Figure 8, it is possible to provide that the shutter member 122 of the valve 102 has an inverted wedge shape. This solution is used in the case in which the control unit 11 is operated to open the valves 102 according to a forward motion and to close them according to a retraction motion. As previously, in order to minimize the friction between the reciprocally sliding surfaces, the shutter member 122 comprises operating faces 182 converging in the closing direction, therefore in the retraction direction, of the valve 102. Furthermore, the solution provides for the realization of a shoulder 172 with sealing function, in a completely similar way to that described above. In fact, the shoulder 172 is able to abut a respective wall of the housing seat obtained in the head 4. It is also possible for this embodiment to apply a passage hole which is functionally similar to the hole 19 described for the solution illustrated in Figure 7.

La figura 9 illustra invece una forma di realizzazione della valvola 103 in cui l‟organo otturatore 123 presenta uno scavo 21 su almeno una rispettiva faccia operativa 183. Tale scavo 21 ha in particolare la funzione di concentrare eventuali incrostazioni di residui carboniosi prodotti dalla combustione dei gas che attraversano, secondo cicli noti, la camera di combustione. Anche per le forme di realizzazione descritte in precedenza possono essere previsti scavi simili su una sola faccia dell‟organo otturatore o su più facce, per agevolare la concentrazione localizzata delle incrostazioni anzidette. Figure 9 instead illustrates an embodiment of the valve 103 in which the shutter member 123 has an excavation 21 on at least one respective operating face 183. This excavation 21 has in particular the function of concentrating any incrustations of carbon residues produced by the combustion of the gases which pass through the combustion chamber according to known cycles. Also for the embodiments described above, similar excavations can be provided on a single face of the shutter member or on several faces, to facilitate the localized concentration of the aforementioned encrustations.

A scopo esemplificativo la figura 10 illustra infatti la valvola 104 dotata del foro 19 secondo quanto descritto per la valvola 101 illustrata in figura 7, in cui l‟organo otturatore 124 reca ulteriormente lo scavo 21 sulla faccia operativa 184, per concentrare eventuali residui carboniosi. By way of example, Figure 10 illustrates the valve 104 equipped with the hole 19 according to what is described for the valve 101 illustrated in Figure 7, in which the shutter member 124 further carries the excavation 21 on the operative face 184, to concentrate any carbon residues.

Il funzionamento del motore a combustione interna secondo l‟invenzione à ̈ desumibile da quanto descritto in precedenza. The operation of the internal combustion engine according to the invention can be deduced from what has been described above.

Quando il motore a combustione interna 1 à ̈ avviato, il combustibile à ̈ alimentato in opportuno rapporto di miscelazione con l‟aria all‟interno della camera di combustione definita tra il cielo del pistone e la porzione della testata inferiore 4a rivolta verso il cilindro 3. When the internal combustion engine 1 is started, the fuel is fed in a suitable mixing ratio with the air inside the combustion chamber defined between the piston crown and the portion of the lower head 4a facing the cylinder 3 .

L‟alimentazione della miscela di combustibile, o della sola aria a seconda del caso, à ̈ resa possibile dall‟azionamento del gruppo di comando 11, meccanico o elettronico, che comanda l‟apertura della valvola a ghigliottina 10, 100, 101, 102 secondo una direzione longitudinale alla valvola e trasversale alla luce di aspirazione 5a. Il pistone compie in questa fase la corsa lineare dal punto morto superiore al punto morto inferiore. The feeding of the fuel mixture, or of the air only depending on the case, is made possible by the activation of the control unit 11, mechanical or electronic, which controls the opening of the knife gate valve 10, 100, 101, 102 according to a direction longitudinal to the valve and transversal to the intake port 5a. In this phase, the piston completes the linear stroke from the top dead center to the bottom dead center.

Nella fase successiva, la valvola 10, 100, 101, 102 suddetta opera la chiusura della luce di aspirazione 5a, consentendo al pistone, nella corsa di ritorno dal punto morto inferiore al punto morto superiore, di comprimere il gas presente, ad esempio la miscela di combustibile e aria oppure solamente aria per i motori di tipo Diesel. In particolare in questi ultimi il combustibile viene iniettato all‟interno della camera di combustione solo quando il pistone à ̈ in prossimità del punto morto superiore. In the next phase, the aforementioned valve 10, 100, 101, 102 closes the intake port 5a, allowing the piston, in the return stroke from the bottom dead center to the top dead center, to compress the gas present, for example the mixture fuel and air or air only for diesel engines. In particular, in the latter, the fuel is injected into the combustion chamber only when the piston is near the top dead center.

Successivamente si realizza la reazione di combustione con la conseguente generazione di calore atta a determinare l‟espansione dei gas combusti, spingendo il pistone verso il punto morto inferiore. Subsequently, the combustion reaction takes place with the consequent generation of heat capable of determining the expansion of the burnt gases, pushing the piston towards the lower dead center.

Successivamente il gruppo di comando 11 aziona la valvola 10, 100, 101, 102 corrispondente alla luce di scarico 5b, consentendo la comunicazione con il condotto di scarico, per il deflusso dei gas combusti. Allo stesso tempo il pistone torna verso il punto morto superiore, cioà ̈ alla fase iniziale di un nuovo ciclo di aspirazione della miscela comburente, come descritto. Subsequently, the control unit 11 activates the valve 10, 100, 101, 102 corresponding to the exhaust port 5b, allowing communication with the exhaust duct, for the outflow of the burnt gases. At the same time the piston returns to the top dead center, that is to the initial phase of a new cycle of aspiration of the comburent mixture, as described.

La valvola secondo l‟invenzione, atta all‟impiego in un motore a combustione interna, raggiunge pertanto lo scopo di controllare in modo ottimale l‟intercettazione e la tenuta, minimizzando gli effetti di strisciamento e l‟usura. Tale risultato à ̈ ottenuto mediante l‟impiego di un organo otturatore 12, 120, 121, 122, 123, 124 avente almeno una faccia operativa 18, 180, 181, 182, 183, 184 convergente nella direzione di chiusura delle valvole medesime. In sostanza la faccia operativa interessata opera la chiusura e l‟apertura in modo sostanzialmente istantaneo su una rispettiva sede di alloggiamento, assicurando nelle fasi intermedie di avvicinamento e arretramento rispetto alla rispettiva sede, il completo distacco esente da strisciamenti. Particolarmente efficace à ̈ la forma di realizzazione in cui l‟organo otturatore à ̈ a forma di cuneo, a sezione trapezoidale. The valve according to the invention, suitable for use in an internal combustion engine, therefore achieves the purpose of optimally controlling interception and sealing, minimizing the effects of sliding and wear. This result is obtained by using a shutter member 12, 120, 121, 122, 123, 124 having at least one operating face 18, 180, 181, 182, 183, 184 converging in the closing direction of the valves themselves. Basically, the operating face concerned closes and opens in a substantially instantaneous manner on a respective housing seat, ensuring complete detachment without sliding in the intermediate phases of approach and retraction with respect to the respective seat. Particularly effective is the embodiment in which the obturator organ is wedge-shaped, with a trapezoidal section.

Pertanto la valvola secondo l‟invenzione risulta di costruzione robusta e di impiego affidabile e duraturo anche nel caso di carichi dinamici elevati. Therefore, the valve according to the invention is of robust construction and reliable and long-lasting use even in the case of high dynamic loads.

Una prerogativa dell‟invenzione consiste nel fatto che l‟apertura e la chiusura istantanea operata dalla valvola minimizza le perdite fluidodinamiche in condizione di apertura e allo stesso tempo accelera l‟efflusso o il deflusso dei fluidi nelle condizioni intermedie fino all‟apertura. Infatti la conformazione a cuneo della valvola a ghigliottina opera un distacco immediato e quindi stabilisce una progressiva ma rapida apertura della luce 5 di passaggio, favorendo un aumento del rendimento del motore in cui la valvola à ̈ impiegata. A prerogative of the invention consists in the fact that the instant opening and closing operated by the valve minimizes the fluid dynamic losses in the open condition and at the same time accelerates the outflow or outflow of fluids in intermediate conditions up to opening. In fact, the wedge-shaped conformation of the guillotine valve operates an immediate detachment and therefore establishes a progressive but rapid opening of the passage opening 5, favoring an increase in the efficiency of the motor in which the valve is used.

In particolare nel caso in cui il moto di apertura avviene nella direzione di arretramento delle valvole, le luci 5 in condizione aperta risultano completamente libere al passaggio dei fluidi, a vantaggio del rapporto di compressione. Il fluido alimentato può quindi effluire o viceversa defluire privo di ostacoli che possano creare indesiderati ricircoli. Perciò la valvola risulta perfettamente permeabile. La valvola secondo l‟invenzione à ̈ pertanto assai versatile e adattabile alle esigenze dei vari settori di utilizzo. È altresì compatta e leggera. In particular, in the case in which the opening motion occurs in the retraction direction of the valves, the ports 5 in the open condition are completely free for the passage of fluids, to the advantage of the compression ratio. The fed fluid can therefore flow or vice versa flow without obstacles that can create unwanted recirculation. Therefore the valve is perfectly permeable. The valve according to the invention is therefore very versatile and adaptable to the needs of the various sectors of use. It is also compact and light.

Nella pratica attuazione dell‟invenzione, i materiali impiegati, nonché la forma e le dimensioni, possono essere qualsiasi a seconda delle esigenze. In the practical implementation of the invention, the materials used, as well as the shape and dimensions, can be any according to requirements.

Laddove le caratteristiche tecniche menzionate in ogni rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati inclusi al solo scopo di aumentare la comprensione delle rivendicazioni e di conseguenza essi non hanno alcun valore limitativo sullo scopo di ogni elemento identificato a titolo d‟esempio da tali segni di riferimento. Where the technical characteristics mentioned in each claim are followed by reference signs, these reference signs have been included for the sole purpose of increasing the understanding of the claims and consequently they have no limiting value on the purpose of each element identified by way of Ÿexample from such reference marks.

Claims (10)

Rivendicazioni 1) Valvola a ghigliottina per un motore a combustione interna comprendente un organo otturatore (12, 120, 121, 122, 123, 124), uno stelo (13), una porzione di comando (14) per l’azionamento secondo un moto alternativo di apertura e di chiusura, caratterizzata dal fatto che detto organo otturatore (12, 120, 121, 122, 123, 124) presenta almeno una faccia operativa (18, 180. 181, 182, 183, 184) convergente secondo la direzione di detto moto di chiusura di detta valvola (10, 100, 101, 102, 103, 104). Claims 1) Knife gate valve for an internal combustion engine comprising a shutter member (12, 120, 121, 122, 123, 124), a stem (13), a control portion (14) for actuation according to a motion alternative opening and closing, characterized by the fact that said shutter member (12, 120, 121, 122, 123, 124) has at least one operating face (18, 180. 181, 182, 183, 184) converging according to the direction of said closing motion of said valve (10, 100 , 101, 102, 103, 104). 2) Valvola a ghigliottina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto organo otturatore (12, 120, 121, 122) ha foggia di cuneo. 2) Knife gate valve according to claim 1, characterized in that said shutter member (12, 120, 121, 122) has the shape of a wedge. 3) Valvola a ghigliottina secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detto organo otturatore (12, 120, 121, 122, 123, 124) reca uno spallamento (17) orientato in direzione trasversale a detto stelo (13) per assicurare la tenuta della detta valvola. 3) Knife gate valve according to claim 1 or 2, characterized in that said shutter member (12, 120, 121, 122, 123, 124) has a shoulder (17) oriented transversely to said stem (13) to ensure the tightness of said valve. 4) Valvola a ghigliottina secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal fatto che detto organo otturatore (12, 120,121, 122, 123, 124) ha sezione mediana longitudinale a forma sostanzialmente trapezoidale. 4) Knife gate valve according to claim 2 or 3, characterized in that said shutter member (12, 120, 121, 122, 123, 124) has a longitudinal median section with a substantially trapezoidal shape. 5) Valvola a ghigliottina secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta sezione trapezoidale presenta la base minore rivolta verso l’estremità di detta valvola (10, 100, 101). 5) Knife gate valve according to claim 4, characterized in that said trapezoidal section has the smaller base facing the end of said valve (10, 100, 101). 6) Valvola a ghigliottina secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta sezione trapezoidale presenta la base minore rivolta verso detto stelo (13). 6) Knife gate valve according to claim 3, characterized in that said trapezoidal section has the smaller base facing towards said stem (13). 7) Valvola secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto organo otturatore (12) presenta bordi arrotondati o smussati. 7) Valve according to one of the preceding claims, characterized in that said shutter member (12) has rounded or beveled edges. 8) Valvola secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detto organo otturatore presenta un foro (19) di passaggio per un fluido da intercettare, trasversale a detta direzione chiusura di detta valvola. 8) Valve according to one of the preceding claims characterized in that said shutter member has a passage hole (19) for a fluid to be intercepted, transversal to said closing direction of said valve. 9) Valvola secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detto organo otturatore presenta uno scavo (21) su una detta faccia operativa (183, 184) per concentrare eventuali depositi carboniosi. 9) Valve according to one of the preceding claims characterized by the fact that said shutter member has a recess (21) on a said operative face (183, 184) to concentrate any carbon deposits. 10) Valvola a ghigliottina secondo una delle rivendicazioni precedenti in combinazione con un motore a combustione interna del tipo comprendente un involucro (2) conformante almeno un cilindro (3) contenente un pistone scorrevole assialmente, un albero a gomiti per la trasformazione di un moto alternativo di detto pistone all’interno di detto cilindro (3) in un moto rotatorio di detto albero e un organo a biella articolato a detto pistone e a detto albero a gomiti, una testata (4) per la copertura di detto cilindro (3), una camera di combustione (6) definita internamente tra detta testata (4) e detto pistone scorrevole assialmente in detto cilindro (3), luci di passaggio (5a, 5b) comunicanti con detta camera di combustione (6) per l’aspirazione e lo scarico di una miscela combustibile, almeno una sede (20) ricavata in detta testata (4) comprendente una detta luce di passaggio (5a, 5b) per l’alloggiamento di almeno una detta valvola a ghigliottina mobile secondo un moto alternativo di apertura e di chiusura di detta luce di passaggio (5a, 5b), detta sede (20) essendo coniugata alla forma convergente di detta faccia operativa (18, 180. 181, 182, 183, 184) di detta valvola (10, 100, 101, 102, 103, 104).10) Knife gate valve according to one of the preceding claims in combination with an internal combustion engine of the type comprising a casing (2) forming at least one cylinder (3) containing an axially sliding piston, a crankshaft for the transformation of a reciprocating motion of said piston inside said cylinder (3) in a rotary motion of said shaft and a connecting rod member articulated to said piston and said crankshaft, a head (4) for covering said cylinder (3), a combustion chamber (6) defined internally between said head (4) and said piston axially sliding in said cylinder (3), passage ports (5a, 5b) communicating with said combustion chamber (6) for the intake and the discharge of a combustible mixture, at least one seat (20) obtained in said head (4) comprising a said passage opening (5a, 5b) for housing at least one said movable guillotine valve according to a reciprocating motion or opening and closing of said passage opening (5a, 5b), said seat (20) being conjugated to the convergent shape of said operative face (18, 180. 181, 182, 183, 184) of said valve (10, 100, 101, 102, 103, 104).
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