ITPV950010A1 - Dispositivo di comando di una valvola di un motore a combustione interna. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo di comando di una valvola di un motore a combustione interna, il quale permette di raggiungere un rendimento volumetrico inusitatamente elevato, comprende una punteria e una camma girevole attorno a un asse ad una velocità angolare entro un campo prefissato e avente un profilo variabile lungo l'asse.

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di comando di una valvola di un motore a combustione interna, del tipo comprendente una punteria e una camma girevole attorno ad un asse ad una velocità angolare compresa entro un campo prefissato e avente un profilo attivo su detta punteria .

Nei motori a combustione interna è sentita l'esigenza di variare l'anticipo e il ritardo nella apertura e nella chiusura delle valvole, al variare della velocità angolare dell'albero motore.

In particolare in corrispondenza delle velocità angolari maggiori è desiderabile avere aperture e chiusure delle valvole rispettivamente anticipate e ritardate in misura accentuata.

Nel dispositivi di comando delle valvole attualmente noti l'anticipo e il ritardo sono scelti attorno a rispettivi valori di compromesso, i quali soddisfano la condizione di funzionamento del motore ad una velocità angolare medio-alta. E' di tutta evidenza che il funzionamento lascia a desiderare sotto il profilo del rendimento nelle altre condizioni di funzionamento.

Sono noti dispositivi in cui al variare della velocità angolare del motore è fatta variare la fase angolare tra l'albero a camme e l'albero motore, nel senso di anticipare angolarmente l'albero a camme rispetto all'albero motore in occasione delle velocità angolari più elevate. In tal modo è ottenuto il desiderato aumento dell'anticipo nella apertura delle valvole. Tuttavia tale soluzione presenta l'inconveniente, finora forzatamente accettato, di incorrere in una corrispondente indesiderata riduzione del ritardo nella chiusura. In altre parole, la valvola resta nella sua posizione aperta per un uguale spazio angolare.

Sono stati suggeriti dispositivi di comando in cui ciascuna valvola è assoggettata all'azione di propri mezzi motore, ad esempio idraulici, comandati su segnali impartiti da appropriate apparecchiature elettroniche. E'così ottenuta la desiderata apertura e chiusura della valvola, negli istanti esattamente voluti in funzione della velocità angolare contingente. Tuttavia tale soluzione è di per sè assai complessa, di conseguenza poco affidabile e anche molto costosa.

Il problema che sta alla base della presente invenzione è quello di escogitare un dispositivo di comando di una valvola, il quale presenti caratteristiche strutturali e funzionali tali da superare il suddetto inconveniente.

Tale problema è risolto da un dispositivo del tipo specificato, il quale si caratterizza per il fatto che la camma ha un profilo variabile lungo l'asse.

Ulteriori caratteristiche e i vantaggi del dispositivo secondo la presente invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di una sua realizzazione preferita, data a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui

la figura 1 rappresenta una vista in elevazione di un dispositivo di comando di una valvola di un motore a combustione interna, in parziale sezione, fatta secondo la linea I-I,

- la figura 2 rappresenta una vista, in scala ingrandita, di un particolare del dispositivo di figura 1,

- la figura 3 rappresenta una vista laterale, in parziale sezione, di un particolare del dispositivo di figura 1, fatta secondo la linea III-III,

la figura 4 rappresenta una vista in elevazione di un dispositivo di comando di una valvola di un motore a combustione interna, in parziale sezione, fatta secondo la linea IV-IV, in una diversa condizione del suo funzionamento,

- la figura 5 rappresenta una vista, in scala ingrandita, di un particolare del dispositivo di figura 4,

- la figura 6 rappresenta una vista laterale, in parziale sezione, di un particolare del dispositivo di figura 4, fatta secondo la linea VI-VI,

- le figure 7 e 8 rappresentano diagrammi di distribuzione, relativi a una valvola di aspirazione e a una valvola di scarico rispettivamente,

- le figure 9 e 10 rappresentano diagrammi delle alzate, relativi a una valvola di aspirazione e a una valvola di scarico, rispettivamente,

la figura 11 rappresenta una vista in elevazione, in parziale sezione,di un dispositivo di comando di una valvola di un motore a combustione interna, in accordo con una sua variante di realizzazione, e

la figura 12 rappresenta una vista in elevazione, in parziale sezione, del dispositivo di figura 11, m una diversa condizione di Con riferimento alle annesse figure, con 1 è globalmente indicato un dispositivo di comando di una valvola di aspirazione 2, di un motore a combustione interna 3, il quale comprende anche una valvola di scarico 4 e un albero a camme 5, girevole attorno ad un asse X-X in una incastellatura 6, sotto l'azione di una trasmissione 7, facente capo ad un albero a gomiti non rappresentato in figura.

Il dispositivo 1 comprende una camma 8, solidale all'albero a camme 5, e una punteria 9 in collegamento con la valvola 2 ed affacciata alla camma 8.

La camma 8 ha un profilo 10 nel quale si riconoscono una rampa di apertura 8A e una rampa di chiusura 8C. Il profilo 10 è variabile con continuità lungo l'asse X-X tra una prima estremità 11 della camma e una seconda estremità 12 della camma stessa, per quanto riguarda l'ampiezza angolare A della rampa di apertura 8A, l'ampiezza angolare C della rampa di chiusura 8C, nonché l'alzata H del profilo.

In particolare il profilo 10 presenta in corrispondenza della prima estremità 11 e della seconda estremità 12rispettive ampiezze angolari di apertura tra loro diverse, indicate con Al e A2 rispettivamente, rispettive ampiezze angolari di chiusura diverse, indicate con CI e C2 rispettivamente, nonché rispettive alzate tra loro diverse, indicate con HI e H2 rispettivamente.

Le ampiezze angolari, sia di apertura A che di chiusura C, nonché le alzate H, variano con continuità dalla prima estremità 11 alla seconda estremità 12 della camma, in modo sostanzialmente lineare e crescente, da un minimo a un massimo.

L'albero a camme 5 ò montato nella incastellatura 6 in modo assialmente spostabile sotto l'azione di mezzi di comando 13, così da rendere spostabile la camma in una qualsiasi posizione compresa tra una prima e una seconda posizione nelle quali essa è in impegno con la punteria rispettivamente con la sua prima e con la sua seconda estremità .

I mezzi di comando 13 comprendono un attuatore lineare 14, attivato dalla forza centrifuga, il quale si concreta in una coppia di dischi svasati 15 e 16. Il disco 15 è girevole nella incastellatura 6 ed è assialmente trattenuto ad essa, un accoppiamento scanalato essendo formato tra il disco 15 e l'albero a camme 5. Il disco 16 è solidale in rotazione con l'albero a camma 5. Tra i dischi svasati 15 e 16 sono alloggiati perifericamente elementi a rotolamento 17, preferibilmente rulli, i quali sotto l'azione della forza centrifuga comandano in allontanamento i due dischi, contro il contrasto di mezzi elastici 18, preferibilmente una molla.

La punteria 9 comprende un bicchierino 19 nel quale è formata una sede 20 sostanzialmente semisferica. Una sfera 21, tramite la quale la punteria è in contatto puntiforme con il profilo 10 della camma, è alloggiata nella sede 20. Un letto di sfere 22 di piccolo diametro è previsto tra la sfera 21 e la sede 20 per ridurre l'attrito tra la sfera e la sede.

In modo del tutto analogo è comandata in apertura e in chiusura la valvola 4, tramite un dispositivo di comando 23 il quale comprende una camma 24, e una punteria 25.

Nel funzionamento, per una qualsiasi velocità angolare dell'albero motore, e quindi per una qualsiasi velocità angolare dell'albero a camme compresa entro un campo prefissato, l'attuatore lineare 14, agendo contro il contrasto dei mezzi elastici 18,provvede a spostare assialmente l'albero a camme e quindi le camme 8 e 24, in modo che le rispettive punterie 9 e 25 siano in impegno con le rispettive camme, in corrispondenza di un prefissato profilo intermedio compreso tra i profili delle due estremità. Poiché i profili delle camme sono variabili con continuità tra i profili di estremità, sia per quanto si riferisce alle alzate, sia per quanto si riferisce alla ampiezza angolare della rampa di apertura e all'ampiezza angolare della rampa di chiusura, le punterie sì trovano in impegno con un profilo intermedio, avente alzata e ampiezze esattamente adatte alla specìfica velocità angolare contingente. Ciò si può vedere nei diagrammi di distribuzione di figure 7 e 8, in cui gli angoli di antico alla aspirazione AA e gli angoli di ritardo alla chiusura CC assumono valori compresi tra valori estremi AA1 e AA2, e CCl e CC2, detti valori estremi dell'angolo di anticipo e dell'angolo di chiusura verificandosi quando le ampiezze angolari A e C del profilo della camma assumono i valori estremi Al e A2, e CI e C2. Per quanto riguarda l'alzata HH della valvola essa è rappresentata nel diagramma delle alzate (fig. 9) in cui le alzate HH assumono valori compresi tra HH1 e HH2 in funzione dei relativi profili della camma indicati con HI e H2.

Lo stesso può dirsi in relazione alla valvola di scarico, circa la sua alzata, il suo anticipo alla apertura e il suo ritardo alla chiusura (vedi Fig. 8 e 10).

Con riferimento alle figure 11 e 12, nelle quali le parti che hanno uguale struttura e uguale funzionamento portano gli stessi numeri di riferimento, è descritto un dispositivo di comando 26 di due valvole di un motore a combustione interna, di una stessa fase per esempio due valvole di aspirazione ovvero due valvole di scarico, il dispositivo comprendendo rispettive camme 27 e 28 e rispettive punterie 29 e 30. In accordo con un ulteriore aspetto dell’invenzione è previsto uno smanco 31 formato in corrispondenza della camma 27, in corrispondenza di un tratto assiale 32 dì essa, posto dalla parte della prima estremità della camma, attiva quando la velocità angolare è prossima ai valori inferiori del campo, così da mantenere chiusa la valvola per valori bassi della velocità angolare.

Nel funzionamento, quando la velocità angolare dell'albero a camme assume valori ridotti, una di dette almeno due valvole di aspirazione,o di scarico rimane chiusa, per essere poi aperta, non appena il valore della velocità angolare assume valori maggiori. Pertanto nel funzionamento del motore avente almeno due valvole di aspirazione, o di scarico, le valvole sono entrambe operose (vedi figura 12) in corrispondenza dei valori maggiori della velocità dell'albero a camme. Invece in corrispondenza dei valori inferiori della velocità una valvola sola risulta operativa e l'altra risulta inattiva (vedi figura 11).

Il principale vantaggio del dispositivo secondo la presente invenzione risiede nel raggiungimento di un rendimento volumetrico inusitatamente elevato e praticamente costante in tutto il campo della velocità angolare, fino ai valori di velocità angolare più spinti e anche a partire dai valori di velocità angolare minima.

Ulteriore vantaggio del dispositivo secondo l'invenzione risiede nella semplicità costruttiva,di talché c'è da attendersi una campagna di funzionamento prolungata, in assenza di avarie.

Ulteriore vantaggio del dispositivo di distribuzione secondo la presente invenzione è che esso consente di variare l'alzata delle valvole cosi da mantenere una velocità di ingresso e di uscita della colonna gassosa sempre vicina ai valori ottimali (45 m/s e 70 m/s, rispettivamente per l'aspirazione e per lo scarico).

Un ulteriore vantaggio del dispositivo secondo l'invenzione si consegue nel funzionamento ai bassi regimi di velocità angolare nel caso di motori aventi due o più valvole di aspirazione o due o più valvole di scarico :in queste condizioni infatti si ha una inusitata silenziosità e minime usure dal momento che in tali condizioni solo una delle valvole di aspirazione o di scarico è resa operativa.

Ovviamente al dispositivo sopra descritto un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell'ambito di protezione dell’invenzione, quale definito dalle seguenti rivendicazioni

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di comando di una valvola di un motore a combustione interna, del tipo comprendente una punteria e una camma girevole attorno a un asse ad una velocità angolare entro un campo prefissato, caratterizzato dal fatto che la camma ha un profilo variabile lungo l'asse.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il profilo è variabile con continuità.
3. 3. Dispositivo di comando secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la camma è assialmente spostabile sotto l'azione di mezzi di comando asserviti alla velocità angolare della camma.
4. 4. Dispositivo di comando secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la punteria è in contatto puntiforme con il profilo.
5. 5. Dispositivo di comando secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la punteria comprende una sfera in contatto puntiforme con il profilo, alloggiata in una sede sferica formata in un bicchierino .
6. 6. Dispositivo di comando secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto di comprendere un letto di sfere di piccolo diametro interposto tra la sfera e la sede sferica.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il profilo è variabile in altezza.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il profilo è variabile in ampiezza in corrispondenza di una rampa di comando della apertura della valvola.
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il profilo è variabile in ampiezza in corrispondenza di una rampa di comando della chiusura della valvola.
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che i mezzi di comando dello spostamento assiale della camma comprendono un attuatore lineare attivato dalla forza centrifuga.
11. 11. Dispositivo per il comando di una valvola secondo la rivendicazione 1, in cui le valvole sono almeno due per una stessa fase, ad esempio due valvole di aspirazione o due valvole di scarico, e due rispettive camme, caratterizzato dal fatto di comprendere uno smanco radiale formato nella camma relativa ad una di dette due valvole in corrispondenza di un suo tratto assiale, per mantenere chiusa la valvola in detto tratto assiale.