ITTO20010273A1

ITTO20010273A1 - Motore a combustione interna con sistema idraulico per l'azionamento variabile delle valvole e con mezzi di spurgo dell'aria dal sistema idr

Info

Publication number: ITTO20010273A1
Application number: IT2001TO000273A
Authority: IT
Inventors: Andrea Pecori; Francesco Vattaneo; Stefano Chiappini
Original assignee: Fiat Ricerche
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-09-23
Also published as: US6520130B2; JP4002458B2; DE60200965T2; US20020134332A1; ATE274135T1; JP2002309915A; EP1243763A2; EP1243763B1; ES2223984T3; ITTO20010273A0; DE60200965D1; EP1243763A3

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Motore a combustione interna con sistema idraulico per l'azionamento variabile delle valvole e con mezzi di spurgo dell'aria dal sistema idraulico"

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, ciascuna valvola di aspirazione e ciascuna valvola di scarico essendo comandata da una camma di detto albero a camme, - 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 .

Studi ed esperienze condotte dalla Richiedente hanno mostrato che si possono verificare nel funzionamento alcuni inconvenienti, particolarmente all'avviamento del motore. Durante una fermata prolungata del motore, infatti il circuito idraulico del sistema di controllo delle valvole si svuota di olio in pressione. All'avviamento del motore, la pompa di alimentazione dell'olio in pressione manda nuovamente l'olio a riempire il circuito, determinando nello stesso tempo la fuoriuscita dal circuito dell'aria in esso presente. Le vie di sfiato dell'aria sono tuttavia relativamente scarse, il che si traduce in una ritardata risposta del sistema .

Lo scopo della presente invenzione è quello di ovviare al suddetto inconveniente.

In vista di raggiungere tale scopo, l'invenzione ha per oggetto un motore avente tutte le caratteristiche indicate all'inizio della presente descrizione e caratterizzato inoltre dal fatto che comprende almeno un passaggio per lo sfiato dell'aria dal circuito idraulico, che mette direttamente in comunicazione la camera in pressione associata a ciascuna punteria comandata dall'albero a camme con l'ambiente esterno, tale passaggio essendo intercettato e chiuso a seguito di uno spostamento della punteria dalla sua posizione di riposo.

In una prima forma di attuazione, il passaggio di sfiato è definito fra una spianatura della superficie cilindrica della punteria e la parete cilindrica di una boccola entro la quale la punteria è montata scorrevole. Tale soluzione ha il vantaggio che il passaggio di sfiato può essere facilmente predisposto nella posizione più favorevole orientando angolarmente la punteria. Ciò è vantaggioso se la punteria ha asse inclinato rispetto alla verticale, in quanto il passaggio deve essere predisposto sul lato più alto della punteria.

In una seconda forma di attuazione, il passaggio è ricavato nel corpo della boccola entro cui è montata scorrevole la punteria, e quest'ultima ha una porzione d'estremità di diametro ridotto, per definire una camera anulare nella quale sfocia il suddetto passaggio, quando la punteria è nella sua posizione di riposo, mentre detto passaggio viene intercettato dalla porzione principale, più larga, della punteria, quando questa si allontana dalla sua posizione di riposo. In alternativa il passaggio può essere definito da una feritoia nella boccola di guida.

Naturalmente, svariate altre conformazioni e disposizioni del passaggio di sfiato sono possibili.

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,

- la Figura 2 è una vista in sezione ed in scala ampliata di un particolare di una versione semplificata del motore secondo Ila tecnica nota, e - le Figure 3, 4 illustrano un particolare della figura 2 secondo due possibili modifiche formanti oggetto dell'invenzione.

Con riferimento alla figura 1, il motore a combustione interna descritto nella precendente domanda europea EP-A-0 803 642, 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 della 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 una soluzione semplificata di valvola a controllo variabile, sempre secondo la tecnica nota, in cui l'asse della punteria 16 è allineato con l'asse dello stelo 8 della valvola (non illustrata). Nella figura 2, le parti in comune con la figura 1 sono indicate con lo stesso numero di riferimento. La rotazione della camma (non illustrata nella fig.2) provoca una spinta sul piattello 15 con conseguente abbassamento della punteria 16 contro l'azione della molla 15a. L'olio in pressione presente nella camera C provoca di conseguenza il movimento dello stantuffo 21 che comanda lo stelo della valvola. La camera C può essere svuotata di olio in pressione tramite l'elettrovalvola 24 (fig.l).

Come già indicato all'inizio della presente descrizione, all'avvio del motore dopo una fermata prolungata che ha comportato la fuoriuscita dell'olio dal circuito, la pompa di alimentazione dell'olio provvede a riempire nuovamente il circuito, determinando nello stesso tempo la fuoriuscita dell'aria dalle camere e dai condotti comunicanti con la camera C. Al fine di favorire lo spurgo di aria, l'invenzione prevede un passaggio di sfiato associato a ciascuna punteria 16.

Nel caso della soluzione della fig. 3, tale passaggio, indicato con 100, è ricavato fra una porzione spianata 101 della parete cilindrica della punteria 16 e la parete cilindrica interna 102 della boccola 18 entro la quale è montata scorrevole la punteria. Tale passaggio viene intercettato e chiuso quando la punteria si allontana dalla sua posizione di riposo illustrata di una distanza sufficiente per portare l'estremità superiore del passaggio 100 al di sotto dell'estremità superiore della boccola 18.

Nel caso della soluzione della figura 4, il passaggio 100 è ricavato nella boccola 103 e la punteria 16 presenta un'estremità di diametro ridotto 16a che definisce una camera anulare 104 sulla quale sfocia il passaggio 100. Quando la punteria 16 si allontana dalla posizione di riposo illustrata, l'uscita del passaggio 100 viene coperta dalla parte principale di diametro maggiore della punteria 16.

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

RIVENDICAZIONI 1. Motore a combustione interna comprendente: - almeno una valvola di aspirazione ed almeno una valvola di scarico (8) 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), ciascuna valvola di aspirazione e ciascuna valvola di scarico essendo comandata da una camma (14) di detto albero a camme, 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 (34) 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 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, caratterizzato dal fatto che detto motore comprende almeno un passaggio (100) per lo sfiato dell'aria dal circuito idraulico, che mette direttamente in comunicazione la camera in pressione (C) associata a ciascuna punteria (16) comandata dall'albero a camme con l'ambiente esterno, tale passaggio (100) essendo intercettato e chiuso a seguito di uno spostamento della punteria (16) dalla sua posizione di riposo.
2 . Motore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il passaggio di sfiato (100) è definito fra una spianatura (101) della superficie cilindrica della punteria (16) e la parete cilindrica (102) di una boccola (103) entro la quale la punteria è montata scorrevole.
3. Motore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il passaggio di sfiato (100) è ricavato nel corpo della boccola (103) entro cui è montata scorrevole la punteria, e quest'ultima ha una porzione d'estremità (16a) di diametro ridotto, per definire una camera anulare (104) nella quale sfocia il suddetto passaggio (100), quando la punteria è nella sua posizione di riposo, mentre detto passaggio viene intercettato dalla porzione principale, più larga, della punteria, quando questa si allontana dalla sua posizione di riposo. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.