ITTO20010270A1 - Motore a combustione interna con sistema idraulico di azionamento variabile delle valvole e punteria a doppio stantuffo. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Motore a combustione interna con sistema idraulico di azionamento variabile delle valvole e punteria a doppio stantuffo"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ai motori a combustione interna del tipo comprendente:

- almeno una valvola di aspirazione ed almeno una valvola di scarico per ciascun cilindro, provviste ciascuna di rispettivi mezzi elastici che richiamano la valvola nella posizione chiusa, per controllare la comunicazione tra i rispettivi condotti di aspirazione e scarico e la camera di combustione,

- un albero a camme per azionare le valvole di aspirazione e scarico dei cilindri del motore tramite rispettive punterie,

- in cui almeno una di dette punterie comanda la rispettiva valvola di aspirazione o scarico, contro l'azione di detti mezzi elastici di richiamo, tramite interposizione di mezzi idraulici includenti una camera di fluido in pressione,

detta camera di fluido in pressione essendo collegabile tramite un'elettrovalvola con una canale di uscita, per disaccoppiare la valvola dalla rispettiva punteria e provocare la chiusura rapida della valvola, sotto l'azione dei rispettivi mezzi elastici di richiamo,

detti mezzi idraulici comprendendo inoltre uno stantuffo associato allo stelo della valvola e montato scorrevole in una boccola di guida, detto stantuffo essendo affacciato ad una camera a volume variabile da esso definita all'interno della boccola di guida, detta camera a volume variabile essendo in comunicazione con la camera di fluido in pressione tramite un'apertura di estremità di detta boccola di guida, detto stantuffo avendo un'appendice d'estremità atta ad inserirsi entro detta apertura d'estremità nel tratto terminale della corsa di chiusura della valvola, per restringere la luce di comunicazione tra detta camera a volume variabile e detta camera di fluido in pressione, così da frenare la corsa della valvola in prossimità della sua chiusura .

Un motore del tipo sopra indicato è ad esempio descritto ed illustrato nelle domande di brevetto europeo EP-A-0803 642 e EP-A-1091 097 della stessa Richiedente .

Nei motori del tipo sopra indicato è già stato proposto di comandare due valvole dello stesso cilindro del motore, ad esempio due valvole di aspirazione o due valvole di scarico, con una stessa camma dell'albero di distribuzione del motore. Normalmente, tale problema viene risolto meccanicamente, predisponendo un piattello cooperante con la camma di comando che a sua volta è connesso operativamente a due punterie associate alle valvole da controllare. Tale soluzione comporta complicazioni nella struttura del motore che si risolvono anche in un maggiore ingombro ed in un maggior costo. In teoria, sarebbe possibile prevedere un'unica punteria associata alla suddetta camera di pressione, e collegare poi idraulicamente tale camera di pressione con le camere associate agli stantuffi di comando delle due valvole. Tale soluzione, tuttavia, non è preferita, in quanto comporta un notevole aumento del volume del circuito idraulico di azionamento delle valvole, il che va a scapito dell'elasticità del sistema e della possibilità di operare a regimi elevati del motore.

Lo scopo della presente invenzione è quello di risolvere in modo soddisfacente il suddetto problema, con mezzi semplici ed economici, che consentano di controllare simultaneamente due valvole dello stesso cilindro del motore mediante una stessa camma dell'albero di distribuzione.

In vista di raggiungere tale scopo, l'invenzione ha per oggetto un motore avente tutte le caratteristiche indicate all'inizio e caratterizzato inoltre dal fatto che la suddetta punteria comprende due distinte sezioni a stantuffo associate a due distinte camere di pressione che controllano gli stantuffi di comando di due valvole di uno stesso cilindro del motore.

In una forma preferita di attuazione, la suddetta punteria presenta un corpo cilindrico con una prima sezione a stantuffo di diametro maggiore ed una seconda sezione a stantuffo di diametro minore montate scorrevoli in corrispondenti sezioni di una boccola cilindrica di guida, detta sezione a stantuffo di diametro minore essendo affacciata ad una camera di pressione disposta alla sua estremità, la seconda camera di pressione essendo costituita dalla cavità anulare definita all'interno della porzione di diametro maggiore della boccola di guida dalla sezione di diametro minore del corpo della punteria. Le suddette due camere di pressione sono collegate mediante condotti separati ai due stantuffi di comando delle valvole da controllare.

Grazie alle caratteristiche sopra descritte, pertanto, l'invenzione garantisce il comando di due valvole di uno stesso cilindro del motore, a partire da una stessa camma dell'albero di distribuzione, senza alcuna complicazione costruttiva, e senza comportare rilevanti aumenti del volume del circuito idraulico di azionamento delle valvole, il che permette di realizzare un sistema di elevata rigidezza equivalente e quindi in grado di rispondere adeguatamente anche in condizioni di funzionamento del motore ad elevati regimi.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la Figura 1 è una vista in sezione di una testa di un motore a combustione interna secondo la realizzazione nota dalla domanda di brevetto europeo EP-A-0 803 642 della stessa Richiedente, e

- la Figura 2 è una vista in sezione ed in scala ampliata del particolare relativo alla punteria, modificato conformemente alla presente invenzione.

Con riferimento alla figura 1, il motore a combustione interna descritto nella precendente domanda europea EP-A-0803 642, nonché nella domanda EP-A-1 091 097 della stessa Richiedente è un motore pluricilindrico, ad esempio un motore a cinque cilindri in linea, comprendente una testa cilindrica 1.

La testa 1 comprende, per ciascun cilindro, una cavità 2 formata nella superficie di base 3 della testa 1, definente la camera di combustione, nella quale sfociano due condotti di aspirazione 4, 5 e due condotti di scarico 6. La comunicazione dei due condotti di aspirazione 4, 5 con la camera di combustione 2 è controllata da due valvole di aspirazione 7, del tipo tradizionale a fungo, comprendenti ciascuna uno stelo 8 montato scorrevole nel corpo della testa 1. Ciascuna valvola 7 è richiamata verso la posizione di chiusura da molle 9 interposte fra una superficie interna della testa 1 ed un bicchierino di estremità 10 della valvola. L'apertura delle valvole di aspirazione 7 è controllata, nel modo che verrà descritto nel seguito, da un albero a camme 11 montato girevole intorno ad un'asse 12 entro sopporti della testa 1 e comprendente una pluralità di camme 14 per l'azionamento delle valvole.

Ciascuna camma 14 di controllo di una valvola di aspirazione 7 coopera con il piattello 15 di una punteria 16 montata scorrevole lungo un'asse 17, che nel caso illustrato è diretto sostanzialmente a 90° rispetto all'asse della valvola 7 (è possibile anche il montaggio allineato come sarà illustrato con riferimento alla figura 3), entro una boccola 18 portata da un corpo 19 di un sotto-gruppo preassemblato 20 incorporante tutti i dispositivi elettrici ed idraulici associati all'azionamento delle valvole di aspirazione, secondo quanto descritto in dettaglio nel seguito. La punteria 16 è in grado di trasmettere una spinta allo stelo 8 della valvola 7, in modo da provocare l'apertura di quest'ultima contro l'azione dei mezzi elastici 9, mediante fluido in pressione (tipicamente olio proveniente dal circuito di lubrificazione del motore) presente in una camera C ed uno stantuffo 21 montato scorrevole in un corpo cilindrico costituito da una boccola 22 che è pure portata dal corpo 19 del sottogruppo 20. Sempre nella soluzione nota illustrata nella figura 1, la camera di fluido in pressione C associata a ciascuna valvola di aspirazione 7 può essere messa in comunicazione con un canale di uscita 23 tramite un elettrovalvola 24. L'elettrovalvola 24, che può essere di un qualunque tipo noto, adatto alla funzione qui illustrata, è controllata da mezzi elettronici di controllo, indicati schematicamente con 25, in funzione di segnali S indicativi di parametri di funzionamento del motore, come la posizione dell'acceleratore ed il numero di giri del motore. Quando l'elettrovalvola 24 viene aperta, la camera C entra in comunicazione con il canale 23, per cui il fluido in pressione presente nella camera C fluisce in tale canale e si ottiene un disaccoppiamento della punteria 16 dalla rispettiva valvola di aspirazione 7, che torna quindi rapidamente nella sua posizione di chiusura, sotto l'azione delle molle di richiamo 9. Controllando la comunicazione fra la camera C ed il canale di uscita 23 è pertanto possibile variare a piacimento il tempo e la corsa di apertura di ciascuna valvola di aspirazione 7.

I canali di uscita 23 delle varie elettrovalvole 24 sfociano tutti in un medesimo canale longitudinale 26 comunicante con uno o più accumulatori di pressione 27, uno solo dei quali è visibile nella figura 1. Tutte le punterie 16 con le associate boccole 18, gli stantuffi 21 con le associate boccole 22, le elettrovalvole 24 ed i relativi canali 23, 26 sono portati e ricavati nel suddetto corpo 19 del sotto-gruppo assemblato 20, a vantaggio della rapidità e facilità di assemblaggio del motore.

Le valvole di scarico 80 associate a ciascun cilindro sono controllate, nella realizzazione illustrata in figura 1, in modo tradizionale da un albero a camme 28 tramite rispettive punterie 29. La figure 2 illustra in scala ampliata il corpo 19 del gruppo pre-assemblabile.

La figura 2 illustra il particolare in scala ampliata di una punteria del motore, modificata secondo la presente invenzione. Nel caso dell'esempio illustrato nella figura 2, la punteria 16 presenta un corpo tubolare avente un foro cilindrico cieco 100 e terminante con una testa definente il piattello 15 che, nell'esempio illustrato, è chiusa da un disco 101 montato entro la bocca d'estremità del corpo tubolare della punteria 16. Come è pure visibile nella figura 2, il corpo tubolare della punteria 16 presenta una prima porzione 160A, di maggiore diametro, adiacente al piattello 15, ed una seconda porzione 160B di minore diametro definente l'estremità della punteria 16 opposta al piattello 15. La punteria 16 è montata scorrevole entro una boccola di guida 170 che presenta anch'essa una prima porzione di maggiore diametro 170A, entro cui è montata scorrevole la porzione di maggiore diametro 160A della punteria 16, ed una porzione di minore diametro 170B, entro cui è montata scorrevole la porzione di minore diametro 160B della punteria 16.

La porzione di minore diametro 160B della punteria 16 costituisce un primo stantuffo, associato ad una camera in pressione CI. La porzione di maggiore diametro 160A della punteria 16 anche costituisce uno stantuffo a cui associata una seconda camera in pressione C2, che è costituita dalla cavità anulare definita all'interno della porzione di maggiore diametro 170A della boccola di guida 170 dalla porzione di minore diametro 160B della punteria 16.

Le due camere in pressione Cl, C2 sono collegate mediante rispettivi condotti 181, 182, solo parzialmente visibili nella figura 2, con le camere associate a due stantuffi 21 del tipo illustrato nella figura 1, per il comando di due rispettive valvole (ad esempio due valvole di aspirazione o due valvole di scarico) associate ad uno stesso cilindro del motore.

Nel funzionamento del motore, la camma che coopera con il piattello 15 della punteria 16 illustrata nella figura 2 spinge ciclicamente tale punteria verso destra (con riferimento alla figura 2) contro l'azione della molla 15a. Tale movimento si traduce in un incremento di pressione dell'olio presente nelle camere in pressione Cl, C2 dalle due sezioni a stantuffo 160A e 160B della punteria. L'olio in pressione viene così inviato nelle camere associate ai due stantuffi di comando delle valvole da controllare, senza la necessità di alcuna complicazione meccanica e di costruzione del motore e senza comportare un rilevante aumento del volume del circuito idraulico, con la conseguente possibilità di ottenere i vantaggi che sono stati sopra discussi.

Ciascuna camma può così comandare due valvole, i cui movimenti possono restare comunque indipendenti, in quanto ad ogni camera di pressione è associata una elettrovalvola che può essere comandata in modo differente.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI 1. Motore a combustione interna comprendente: - almeno una valvola di aspirazione ed almeno una valvola di scarico per ciascun cilindro, provviste ciascuna di rispettivi mezzi elastici (9) che richiamano la valvola nella posizione chiusa, per controllare la comunicazione tra i rispettivi condotti di aspirazione e scarico (4,6) e la camera di combustione, - un albero a camme (11) per azionare le valvole di aspirazione e scarico dei cilindri del motore tramite rispettive punterie (16), in cui almeno una di dette punterie (16) comanda la rispettiva valvola di aspirazione o scarico, contro l'azione di detti mezzi elastici di richiamo, tramite interposizione di mezzi idraulici includenti una camera di fluido in pressione (C), detta camera di fluido in pressione essendo collegabile tramite un'elettrovalvola (24) con una canale di uscita (26), per disaccoppiare la valvola dalla rispettiva punteria (16) e provocare la chiusura rapida della valvola, sotto l'azione dei rispettivi mezzi elastici di richiamo (9), detti mezzi idraulici comprendendo inoltre uno stantuffo (21) associato allo stelo (8) della valvola e montato scorrevole in una boccola di guida (22), detto stantuffo essendo affacciato ad una camera a volume variabile da esso definita all'interno della boccola di guida (22), detta camera a volume variabile essendo in comunicazione con la camera di fluido in pressione (C) tramite un'apertura di estremità di detta boccola di guida, detto stantuffo avendo un'appendice d'estremità atta ad inserirsi entro detta apertura d'estremità nel tratto terminale della corsa di chiusura della valvola, per restringere la luce di comunicazióne tra detta camera a volume variabile e detta camera di fluido in pressione, così da frenare la corsa della valvola in prossimità della sua chiusura, caratterizzato dal fatto che la suddetta punteria (16) comprende due distinte sezioni a stantuffo (160A, 160B) associate a due distinte camere di pressione (Cl, C2) che controllano gli stantuffi (21) di comando di due distinte valvole di uno stesso cilindro del motore.
2. 2. Motore a combustione interna secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la suddetta punteria (16) presenta un corpo cilindrico con una prima sezione a stantuffo (160A) di diametro maggiore ed una seconda sezione a stantuffo(160B) di diametro minore montate scorrevoli in corrispondenti sezioni (170A,170B) di una boccola cilindrica di guida (170), detta sezione a stantuffo di diametro minore essendo affacciata ad una camera di pressione (Cl) disposta alla sua estremità, la seconda camera di pressione (C2) essendo costituita dalla cavità anulare definita all'interno della porzione di diametro maggiore (170A) della boccola di guida dalla sezione di diametro minore (160B) del corpo della punteria. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.