MX2013014128A - Generador de pulsos de presion. - Google Patents

Abstract

Generador de pulsos de presión que comprende un cilindro (2), un cuerpo (9) conectado al cilindro (2), un primer canal (15) que se extiende desde el cilindro (2) a un disipador de presión LP, un circuito de fluido de presión que tiene un segundo canal (4) que se extiende al cilindro (2) desde una fuente de presión HP, un pistón accionador (3) que está acomodado de manera desplazable, un primer cuerpo de válvula (5) controlable acomodado en el segundo canal (4) para abrir o cerrar un flujo de fluido de presión en dicho segundo canal (4), un electro elemento (7) para controlar el cuerpo de válvula (5), un segundo cuerpo de válvula (8) acomodado en o al segundo canal (4) para abrir o cerrar dicho canal (4). El segundo cuerpo de válvula (8) es un elemento conectado rígidamente al pistón accionador (3).

Description

GENERADOR DE PULSOS DE PRESIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un generador de pulsos de presión del tipo que se indica en las reivindicaciones.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La invención es adecuada para controlar las válvulas de entrada y salida de motores que tienen una fuente de calor interna o externa. En los motores de dos tiempos, el intercambio de gases puede ocurrir a través de válvulas en la culata del cilindro. En motores de cuatro tiempos, el árbol de levas se puede eliminar. En los motores de dos y cuatro tiempos es posible utilizar compresión variable. Dichos motores son una aplicación especialmente preferida.

El fluido de presión para accionar en el pistón accionador en el generador de pulsos de presión es aire en un diseño preferido, pero también se puede utilizar otro gas.

Cuando se describe la invención y dice que un cuerpo de válvula se abre y se cierra se refiere a que se abre y se cierra para un flujo de fluido de presión en un canal que pasa la posición donde está acomodado el cuerpo de válvula. El significado de posición abierta y cerrada se debe entender respectivamente en una forma correspondiente. Cuando se utiliza un electro elemento en la descripción es un tipo de expresión dirigida a futuro que incluye la acción de electroimanes de hoy.

Las solicitudes de patente SE0201613-7 y SE0002597-3 divulgan generadores de pulsos de presión para controlar válvulas de entrada y salida de motores a combustión. La primera patente mencionada necesita cuatro electroimanes y la segunda patente mencionada necesita dos electroimanes. Los principios de las patentes mencionadas son complejos lo cual provoca inestabilidad en el control, de válvula y altos costos de fabricación innecesarios. La presente invención muestra un nuevo principio utilizando solamente un electroimán, que aumenta la estabilidad en el control de válvula y disminuye los costos de fabricación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objetivo de la invención es evitar dichos problemas en la técnica del arte actual.

Este objetivo se logra por medio de un generador de pulsos de presión, el cual cuando activan un electro elemento desplazará un primer cuerpo de válvula a una posición donde ésta mantiene el primer canal cerrado para evacuar fluido de presión y un segundo canal abierto para llenar el fluido de presión al mismo tiempo conforme un segundo cuerpo de válvula mantiene dicho segundo canal abierto para llenar fluido de presión.

Un bloqueo hidráulico provocará que el pistón accionador y por lo tanto también la válvula de motor se mantengan en su segunda posición remota un largo tiempo elegible. Dicho tercer canal se cerrará para evacuar el fluido hidráulico que al pasar por una válvula de verificación llenará un volumen creado en el desplazamiento del segundo cuerpo de válvula y cuando éste se mueve a su punto de inflexión remoto, el cuerpo de válvula se bloqueará en esta posición con el pistón accionador de terminación. Cuando el electro elemento está desactivado, el primer cuerpo de válvula regresará a su posición de inicio abriendo dicho tercer canal para evacuar el fluido hidráulico y el segundo cuerpo de válvula con el pistón accionador de terminación que puede regresar a su primera posición, la posición de origen.

En la posición de origen de inicio donde el segundo cuerpo de válvula se abre a un flujo de fluido de presión, el primer cuerpo de válvula se abrirá a un flujo de fluido de presión, lo cual resulta en, conforme el fluido de presión actúa sobre el pistón accionador, un desplazamiento del pistón accionador en un cilindro ajustado y por lo tanto el segundo cuerpo de válvula el cual después de un cierto desplazamiento se cerrará para el flujo de fluido de presión que actúa en el pistón accionador. Por lo tanto, hay una cierta longitud del desplazamiento del pistón accionador desde una posición de origen dada, la cual decide la longitud del pulso de presión. Un cuerpo de válvula controlado por el electro elemento, es el primer cuerpo de válvula, que es controlado para abrirse para un flujo de fluido de presión y por lo tanto iniciar el pulso de presión, el cual se cortará mecánicamente por el segundo cuerpo de válvula después de un cierto desplazamiento alejándose de la posición de origen. La longitud del pulso de presión es la distancia entre el primer cuerpo de válvula hacia adelante al punto donde el segundo cuerpo de válvula cortará el fluido de presión. Se debe observar que la longitud del pulso será igualmente estable cada vez que se inicie el electroimán. Se proporciona una relación directa entre la longitud del pulso y el levantamiento de válvula, esto es, los desplazamientos del pistón accionador y por lo tanto la válvula de motor que se generan .

El otro cuerpo de válvula, el eje del pistón accionador se caracteriza por ser más estrecho en esa parte que está conectada rígidamente al pistón accionador. La parte más estrecha se introduce en o cerca del pistón accionador y tiene una cierta longitud axial una parte más ancha del pistón accionador que está más remota del pistón accionador.

Dicha longitud de la parte más estrecha decidirá junto con la velocidad del pistón accionador en su desplazamiento qué tanto tiempo deberá fluir el fluido de presión dentro del cilindro y actuará sobre el pistón accionador. El eje del pistón accionador se moverá hacia adelante y hacia atrás en un canal y la parte más ancha del eje del pistón accionador por encima de la parte estrecha, tiene un diámetro que se ajustan al diámetro de dicho canal de tal forma que el fluido de presión puede fluir hacia abajo hacia el pistón accionador pasando la parte estrecha del eje del pistón accionador, pero no en la dirección opuesta.

El pistón accionador se mantiene pre-tensionado en la posición de origen por medio de un resorte mecánico o neumático el cual actuará en la misma forma que para las válvulas controladas por el árbol de levas para mantener las válvulas del motor cerradas o para regresarlas a una posición cerrada después de ser abiertas. El pulso de presión del fluido de presión que de acuerdo con la especificación anterior actúa para abrir la válvula del motor se contrarrestará de dicho resorte que actúa para cerrar la válvula del motor. Es principalmente la relación entre las fuerzas de abertura y cierre y la duración del pulso de fluido de presión en una cierta presión en el fluido lo que decide dónde ocurren el punto de inflexión, el levantamiento de válvula, del pistón accionador y por esto también la válvula del motor.

Para tener el pistón accionador de vuelta en su posición de origen hay una terminación de canal de evacuación en el techo del cilindro en el cual corre el pistón accionador. Este canal de evacuación está cerrado cuando se generan pulsos de presión y durante el desplazamiento del pistón accionador a su punto de inflexión remoto. La parte característica de la invención es que el primer cuerpo de válvula, al mismo tiempo que se abre para el grupo hacia adelante al pistón accionador se cierra para el flujo por el canal de evacuación fuera del cilindro. Cuando el pistón accionador vaya a regresar o regrese éste se abre para la evacuación del fluido de presión que está siendo introducido para mover el pistón accionador y por lo tanto para abrir la válvula del motor.

El segundo cuerpo de válvula, el eje del pistón accionador, corren en un canal. En la posición de origen del pistón accionador un segundo canal se conecta a este canal desde el lado a la parte donde el eje del pistón accionador es estrecho. En este segundo canal, el primer cuerpo de válvula se posiciona para que pueda abrir o cerrar el flujo del flujo de presión hacia adelante a dicha parte estrecha del eje del pistón accionador. Activar el electroimán abrirá el flujo del fluido de presión hacia la parte estrecha y el fluido de presión fluirá más a lo largo de esta parte estrecha al interior del cilindro al lado superior del pistón accionador y lo fuerza y a una válvula de motor de acompañamiento para que se muevan en una abertura para llevar aire a la combustión o dejar que escapen los gases. Cuando el pistón accionador y la válvula de motor van a regresar o regresan a la posición de origen, el electroimán se desactiva y el primer cuerpo de válvula se fuerza a cerrar el segundo canal de conexión de tal forma que el fluido de presión no pueda fluir nuevamente al interior del cilindro cuando la parte estrecha del eje del pistón accionador regresará a una posición donde el fluido de presión deberá fluir de otra formas desde el otro canal de conexión hacia adelante al pistón accionador. Cuando el electroimán se desactiva también se abre para permitir la evacuación del fluido de presión que está siendo llevado a cilindro para desplazar el pistón accionador y por lo tanto abrir la válvula del motor.

Se puede proporcionar un generador de pulsos de presión de acuerdo con la invención con un bloqueo hidráulico que se activa cuando se activa el electroimán y el primer cuerpo de válvula se desplaza y el segundo cuerpo de válvula se desplaza a su punto de inflexión remoto. Los signos son que el desplazamiento del primer cuerpo de válvula que está siendo provocado al activar el electroimán cerrará un flujo del fluido hidráulico y, cuando se desactiva el electro elemento, abre un flujo del fluido hidráulico.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las figuras muestran una modalidad donde: La Figura 1 es una vista lateral parcialmente en sección de un generador de pulsos de presión de acuerdo con la invención en una primera posición, la posición de origen.

La Figura 2 es la misma vista en una segunda posición, la posición remota.

La Figura 3 muestra el generador de pulsos de presión que tiene un bloqueo hidráulico en una primera posición.

La Figura 4 es la misma vista de la Figura 3 en una segunda posición.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 divulga una culata de cilindro 1 con el generador de pulsos de presión de acuerdo con la invención siendo una parte de un accionador de válvula para un motor de combustión interna de 2 o 4 tiempos. Por debajo de la culata de cilindro y una cámara de combustión 13. Una válvula de asiento cerrará la cámara de combustión para el flujo hacia o desde la misma por medio de un canal 14. Un circuito hidráulico 10 llevará a cabo, de acuerdo con el arte actual, una acción de ruptura en la válvula de asiento hasta cierto grado en el momento que se deba cerrar y se cierra. Un cilindro 2 que tiene un pistón accionador 3 se puede incluir dentro o montar sobre la culata de cilindro. El generador de pulsos de presión está en un cuerpo 9 sobre el cilindro 2.

El generador de pulsos de presión comprende un cilindro 2 y un pistón accionador desplazable 3 en el cilindro 2, un circuito de fluido de presión que tiene un segundo canal 4 que se extiende al cilindro 2, un primer cuerpo de válvula 5 controlado por electro elemento en dicho canal 4 para abrir, por medio de una abertura 6 en el cuerpo de válvula 5, o cerrar un flujo del fluido de presión en el canal 4 y otro cuerpo de válvula 8 también en el canal 4 para abrir o cerrar dicho canal. El cuerpo de válvula 8 comprende una parte más ancha 8' y una parte más estrecha 8'' que están conectadas rígidamente al pistón accionador 3, que a su vez descansa en o está conectado rígidamente al vástago de la válvula de asiento 11. El canal 4 comprende dos partes de canal 4' y 4' ' . La parte de canal 4' ' emerge del lado hacia la parte de canal 4' . El segundo cuerpo de válvula 8 es desplazable en el canal 4' . La parte más ancha 8' del cuerpo de válvula tiene un diámetro correspondiente al diámetro del canal 4' . La parte estrecha 8'' del cuerpo de válvula 8 tiene una extensión que es igualmente larga o más larga que la distancia entre el cruce entre las partes de canal 4' y 4'' y la terminación del canal 4 dentro del cilindro 2. La figura divulga la posición inicial de la válvula de motor 11 y la válvula de accionador 3, dicha posición final o la posición de origen. En esta posición, la parte estrecha 8'' del segundo cuerpo de válvula está fuera del orificio de la parte de canal 4'' en la parte de canal 4' y se mantiene abierta para que el fluido de presión fluya a través del canal dentro del cilindro 2. Aquí, se deberá mencionar que el electro elemento 7 que activa el primer cuerpo de válvula 5 puede actuar directamente sobre el cuerpo de válvula como lo muestra simplemente la figura, o actuar indirectamente con una función llamada piloto- esclavo. Aquí, también se debe mencionar que la expresión electro elemento significa un elemento siendo activado por una señal desde el sistema de control basado en computadora y por lo tanto llevar a cabo un desplazamiento. Hoy en día, los electroimanes son electro elementos típicos pero existe un desarrollo en marcha que llevan a otras soluciones correspondientes a la acción de un electroimán. Aquí, la intención es que al activar el electro elemento se genera un desplazamiento desde una posición de inicio definida hacia una dirección y cuando se desactiva el electro elemento, el desplazamiento es hacia la otra dirección de regreso a dicha posición de inicio.

Cuando el primer cuerpo de válvula 5 se activa por electro elemento 7 y se abre para el flujo del fluido de presión desde una fuente de presión alta (HP, High Pressure) en el segundo canal 4 por medio de la abertura 6 del cuerpo de válvula el fluido de presión actuará hacia el pistón accionador 3 y lo desplazará desde una primera posición, la posición de origen, como se muestra en la Figura 1 a la segunda posición, la posición remota, como se muestra en la Figura 2. Las dos posiciones son las posiciones de extremo del pistón. De esta forma, a la segunda posición a la que la parte más ancha 8' del cuerpo de válvula se colocará justo frente al orificio 4' de la parte de canal 4'' y lo cerrará para un flujo de fluido de presión continua en el canal 4.

Para mantener la válvula de asiento cerrada hacia la cámara de combustión, se pre-aprieta con su eje en la dirección hacia la posición de origen por medio de un resorte mecánico 12 o algún otro tipo de resorte, p.ej., un resorte neumático. El pistón accionador puede ser conectado rígidamente al vástago de válvula como se muestra en las figuras, pero también puede descansar en el eje de la válvula pre-apretada en una variante no mostrada aquí . Se pueden crear soluciones diferentes sin apartarse de la invención.

El cilindro 2 tiene un primer canal 15 para evacuar el fluido de presión que se está llevando al cilindro cuando se activa el electro elemento 7 y el siguiente desplazamiento del pistón accionador 3. La evacuación se da en la fuente de presión baja (LP, Low Pressure) y es necesario hacer que el pistón accionador regrese a su posición de origen por la asistencia del resorte 12. Cuando el primer cuerpo de válvula se ha abierto para el flujo del fluido de presión al cilindro por el otro canal 4 este también se ha cerrado para evacuar a LP por el primer canal 15 de acuerdo con la Figura 2. Dicha abertura para el flujo en el canal 4 no deberá ocurrir antes de cerrar la evacuación al canal 15, pero la abertura deberá ocurrir no antes de cerrar, de otra forma existe un riesgo de perder fluido de presión antes de que se permita tener un impacto completo sobre el pistón accionador 3 para desplazarlo .

En una modalidad preferida, ahí un sistema de control basado en electrónica adecuada que tiene software adecuado que ordena el electro elemento 7 para que active el generador de pulsos de presión para entregar pulsos de presión que son utilizados para una abertura y cierren repetidos de las presentes válvulas de entrada y salida 11 respectivamente a una cámara de combustión de un motor para llevar a cabo el intercambio de gas. En una modalidad preferida, cada electroimán 7 se mantendrá activado por tal periodo largo de tiempo que el pistón accionador 3 habrá alcanzado su punto de inflexión remoto antes de que dicho primer cuerpo de válvula 5 se abra para evacuar el fluido de presión. En los pistones accionadores de regreso hacia la posición de origen, el electro elemento no deberá ser desactivado después del movimiento cuando hay suficiente tiempo para evacuar una cantidad eficiente del fluido de presión para detener que ocurra un rebote no deseado.

Se genera un pulso de presión el cual enviará de regreso la válvula de motor 11 desde la posición de origen a un desplazamiento de abertura, y cuando el desplazamiento se detiene por la influencia del resorte 12, la válvula de motor ha alcanzado su posición remota e iniciará inmediatamente su regreso a la posición de origen. El tiempo para dejar la posición de origen y regresar a ella nuevamente, la duración, puede alcanzar unos pocos milisegundos . Levantamientos de válvula que tienen una corta duración permitirán un buen intercambio de gas posible y altas velocidades de rotación. Si el generador de pulsos de presión tiene el circuito hidráulico descrito para bloquear el pistón accionador en su posición remota, el pistón accionador no puede iniciar su desplazamiento de retorno hacia la posición de origen antes de desactivar el electro elemento. El electro elemento tienen que estar activado para tener el primer cuerpo de válvula desplazado desde una posición de origen, y desactivado para tener dicho cuerpo de válvula regresando a dicha posición de origen .

Se debe observar que el generador de pulsos de presión de acuerdo con las Figuras 1-4 se muestran de forma diagramática en que se proporcionan ciertos detalles para que estén presentes a pesar de no ser mostrados en las figuras. Por lo tanto, no se muestra ni el principio de la acción de ruptura del circuito hidráulico cuando se cierra la válvula del motor ni que un resorte está acomodado para regresar el primer cuerpo de válvula después de desactivar el electro elemento .

En la Figura 3, la culata de cilindro 1 que tiene el generador de pulsos de presión, se muestra donde el circuito hidráulico 10 están completado a una modalidad preferida para las válvulas de escape cuando la presente invención se aplica a un motor de 4 tiempos y a compresión variable en ambos motores de 2 tiempos y 4 tiempos. En compresión variable, una válvula de motor no se desplaza, sino un pistón en la culata de la cámara de combustión 13 en la culata de cilindro 1 que no se muestra en la figura.

El circuito hidráulico se ha proporcionado con una válvula de verificación 18 y una abertura en el tercer canal 16 en el primer cuerpo de válvula 5. Cuando el electroimán 7 siendo activado, el desplazamiento del primer cuerpo de válvula cerrará su abertura en el canal 16 para un flujo de fluido hidráulico fuera de dicho circuito 10. Como se describió anteriormente, el segundo cuerpo de válvula se desplaza como consecuencia del desplazamiento del primer cuerpo de válvula en que el fluido hidráulico pasará la válvula de verificación 18 y llenará el espacio 17 que se está creando. Cuando la válvula de accionador ha alcanzado su posición remota, el resorte 12 no puede regresarla a la posición de origen ya que el fluido hidráulico no encuentra ninguna forma de salir del espacio 17. Esto es provocado por la válvula de verificación junto con el primer cuerpo de válvula que cierran el flujo fuera de dicho espacio, lo cual se muestra en la Figura 4.

La invención no se restringe a la modalidad mostrada anteriormente, sino que se pueden hacer modificaciones dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (5)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un generador de pulsos de presión, que comprende: un cilindro (2) , un primer canal (15) que se extiende desde el cilindro (2) a un disipador de presión LP, un segundo canal (4) que se extiende al cilindro (2) desde una fuente de presión HP, un primer cuerpo de válvula (5) controlable acomodado en el segundo canal (4) para abrir o cerrar un flujo de fluido de presión en el canal (4), un electro elemento (7) para controlar el cuerpo de válvula ( 5 ) , un pistón accionador (3) que el desplazable acomodado en el cilindro (2) , un resorte (12) aplicado en el cilindro (2) para utilizar su acción de resorte para mantener el pistón accionador (3) en su posición de origen y para regresar el pistón accionador la posición de origen después de haber dejado la misma, un segundo cuerpo de válvula (8) conectado rígidamente al pistón accionador y acomodado en o dentro del canal (4) para abrir o cerrar dicho segundo canal (4), caracterizado porque cuando se activa el electro elemento (7), el primer cuerpo de válvula (5) se desplazará desde una posición de inicio manteniendo el primer canal (15) abierto y el segundo canal (4) cerrado en una posición donde mantiene el primer canal (15) cerrado y el segundo canal (4) abierto al mismo tiempo que el segundo cuerpo de válvula (8) mantiene el canal (4) abierto en donde se genera un pulsos de presión del fluido de presión desde la fuente de presión HP llevando el pistón accionador (3) con el segundo cuerpo de válvula (8) adherente a desplazarse desde la posición de origen hacia la posición remota y que durante dicho desplazamiento del segundo cuerpo de válvula (8), el segundo canal (4) se cerrara y por lo tanto con el pulso de presión para terminar y que el primer cuerpo de válvula (5) mantiene el primer canal (15) cerrado para la evacuación del fluido de presión fuera del cilindro (2) hasta que el electro elemento (7) se desactiva y el primer cuerpo de válvula (5) regresa a su posición de inicio.

2. El generador de pulsos de presión de acuerdo con la reivindicación 1, también incluye: un circuito hidráulico (10) con una válvula de verificación (18), un tercer canal (16) para evacuar el fluido hidráulico, caracterizado porque cuando se activa el electro elemento (7) el primer cuerpo de válvula (5) se desplaza de su posición de inicio a una posición donde mantiene el primer canal (15) cerrado y el segundo canal (4) abierto y el tercer canal (16) cerrado al mismo tiempo que el segundo cuerpo de válvula (18) mantiene el canal (4) abierto en donde se generará un pulso de presión del fluido de presión de la fuente de presión HP llevando el pistón accionador (3) con el segundo cuerpo de válvula (8) adherente a desplazarse desde la posición de origen hacia la posición remota y que durante dicho desplazamiento el fluido hidráulico fluirá pasando la válvula de verificación (18) dentro de una cámara (17) que es generada por el desplazamiento del segundo cuerpo de válvula (8) y cuando se alcanza la posición remota, dicha cámara (17) se bloquea para la salida de flujo del fluido hidráulico hasta que el electro magnético (7) se desactiva y que por lo tanto el primer cuerpo de válvula (5) regresa a su posición de inicio por lo cual el tercer canal (16) se abre para el flujo del fluido hidráulico fuera de la cámara (17) y el pistón accionador se puede regresar a su posición de origen.

3. El generador de pulsos de presión de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porgue en la posición de origen del pistón accionador, el primer cuerpo de válvula (5) está acomodado, por el primer canal (15), para cerrar el flujo del fluido de presión fuera del cilindro (2) y que después o al mismo tiempo, por el segundo canal (4), para cerrar el flujo del fluido de presión dentro del cilindro (2) .

4. El generador de pulsos de presión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el segundo canal (4) consiste de dos partes de canal (4', A1') donde la segunda parte de canal (4'') llevará de la fuente de presión alta HP a la primera parte de canal (4') en el cual el segundo cuerpo de válvula (8) está acomodado de manera desplazable y el segundo cuerpo de válvula (8) incluye una parte estrecha (8'') en la posición de origen posicionada compuesta a la segunda parte de canal (4'') y que dicha parte estrecha tiene una extensión que es igualmente tan larga como, o más larga gue la distancia entre la abertura de la primera parte de canal (4') en el cilindro (2) y la abertura de la segunda parte de canal (4'') en la primera parte de canal (4' ) .

5. El generador de pulsos de presión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se incluye en un accionador de válvula que tiene una válvula de motor (11) y que el pistón accionador (3) descansa en o está conectado rígidamente a la válvula del motor.