ES2256186T3 - Motor termico con valvulas accionadas electromagneticamente. - Google Patents

Motor termico con valvulas accionadas electromagneticamente.

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ES2256186T3 ES01402796T ES01402796T ES2256186T3 ES 2256186 T3 ES2256186 T3 ES 2256186T3 ES 01402796 T ES01402796 T ES 01402796T ES 01402796 T ES01402796 T ES 01402796T ES 2256186 T3 ES2256186 T3 ES 2256186T3
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Abstract

Motor térmico, provisto de válvulas con accionadores electromagnéticos (16, 60) al menos en la admisión y de al menos una caja (84, 86) de control de los accionadores electromagnéticos (16, 60) dispuesta al menos sobre el distribuidor (6) de aire del motor, caracterizado por el hecho de que consta de un circuito de refrigeración (120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134) común para los accionadores (16, 60) y para dicha al menos una caja de control (84, 86), que forma parte del circuito de refrigeración del motor y que comprende conductos de agua (192, 194) dispuestos en la culata (2) a lo largo de los emplazamientos de los accionadores electromagnéticos (16, 60) y conectados por una parte al circuito general de refrigeración del motor y por otra a al menos un circuito de refrigeración interno (120, 122) de al menos una caja de control (84, 86) mediante canalizaciones de conexión (124, 126, 128, 130).

Description

Motor térmico con válvulas accionadas electromagnéticamente.
La presente invención se refiere a los motores térmicos y más concretamente a los motores térmicos con válvulas de accionamiento electromagnético.
Los motores térmicos de este tipo incluyen una culata cuyas válvulas son accionadas por accionadores con electroimanes, véase documento de patente DE19923902A.
Dicho motor debe poder albergarse en el compartimento motor de cualquier vehículo.
Así pues, la invención pretende crear un motor térmico con válvulas de accionamiento electromagnético que esté adaptado para poderse instalar tanto en vehículos ya existentes como en vehículos diseñados especialmente a tal efecto.
Por tanto,esta invención tiene por objeto crear un motor térmico equipado con válvulas con accionadores electromagnéticos al menos en la admisión y con al menos una caja de control de los accionadores electromagnéticos dispuesta al menos en el distribuidor de aire de admisión del motor, caracterizado por el hecho de que:
-
consta de un circuito de refrigeración común para los accionadores y para dicha al menos una caja de control,
-
el circuito de refrigeración de los accionadores y de dicha al menos una caja de control forma parte del circuito de refrigeración del motor,
-
el circuito de refrigeración de los accionadores y de dicha al menos una caja de control consta de conductos de agua dispuestos en la culata a lo largo de los emplazamientos de los accionadores electromagnéticos y unidos por una parte al circuito general de refrigeración del motor y por otra parte a al menos un circuito de refrigeración interno de al menos una caja de control mediante canales de unión.
Según otras características de la invención:
-
el motor está equipado con válvulas con accionadores electromagnéticos en la admisión y el escape e incluye una caja de control dispuesta sobre el distribuidor de aire de admisión y que garantiza el accionamiento de los accionadores electromagnéticos de las válvulas de admisión y de las válvulas de escape,
-
está equipado con válvulas con accionadores electromagnéticos en la admisión y el escape e incluye una caja de control dispuesta sobre el distribuidor de aire de admisión y que garantiza el accionamiento de los accionadores electromagnéticos de las válvulas de admisión y una caja de control dispuesta sobre el colector de los gases de escape del motor y que asegura el accionamiento de los accionadores electromagnéticos de las válvulas de escape,
-
la caja de control de los accionadores de las válvulas de escape está montada sobre el colector de los gases de escape con interposición de elementos aislantes térmicos,
-
el circuito de refrigeración interno de dicha al menos una caja de control consta bien de un dispositivo del tipo serpentín tubular dispuesto en la caja, bien de cavidades realizadas directamente en el cuerpo de la caja en relación de intercambio térmico con los componente electrónicos que contiene,
-
está previsto un circuito de aceite para lubricar las piezas móviles de los accionadores electromagnéticos,
-
el circuito de aceite de lubricación de las piezas móviles de los accionadores electromagnéticos forma parte del circuito de aceite del motor,
-
el circuito de aceite de lubricación de las piezas móviles de los accionadores electromagnéticos consta de conductos axiales que se extienden en la culata a lo largo de los emplazamientos de los accionadores, alimentándose de aceite dichos conductos mediante un conducto principal de alimentación de aceite procedente del cárter del motor, y estando conectados a canales de lubricación de los accionadores dispuestos en el cuerpo de accionadores y que permiten llevar el aceite de lubricación a las varillas móviles de dichos accionadores electromagnéticos asociados al menos a las válvulas de admisión,
-
la culata consta de al menos una pletina de soporte de los accionadores electromagnéticos de las válvulas de admisión; y los conductos del circuito de refrigeración de los accionadores electromagnéticos por una parte y los conductos del circuito de lubricación de los accionadores electromagnéticos por otra están dispuestos en dicha pletina,
-
dicha pletina está realizada en una sola pieza con la culata,
-
dicha pletina es una pieza independiente y a su vez está fijada a la culata del motor,
-
la culata contiene una pletina de soporte de los accionadores electromagnéticos de las válvulas de admisión y una pletina de soporte de los accionadores electromagnéticos de las válvulas de escape, estando dichas pletinas separadas entre ellas por un hueco de separación,
-
él consta de al menos una tapa de culata que asegura la protección de los accionadores electromagnéticos del motor,
-
él consta de una tapa de culata de protección de los accionadores electromagnéticos de las válvulas de admisión y una tapa de culata de protección de los accionadores electromagnéticos de las válvulas de escape,
-
dichos inyectores y el conducto de alimentación son llevados por el distribuidor de aire de admisión.
La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que sigue, dada únicamente a modo de ejemplo y hecha refiriéndose a los dibujos adjuntos, de los cuales:
- la figura 1 es una vista en corte transversal de un motor térmico según la invención; y
- la figura 2 es una vista en perspectiva con eliminación parcial de un motor térmico equipado con válvulas de accionamiento electromagnético según la invención, habiéndose quitado los accionadores electromagnéticos.
En la figura 1, se ha representado en corte transversal un motor térmico que consta de un bloque motor 1 coronado por una culata 2.
En la culata 2 se han dispuesto conductos de admisión 4 conectados a un distribuidor de aire de admisión 6.
Cada conducto de admisión 4 desemboca en una cabeza cilíndrica 10 en la cual se ha fijado una bujía B por un orificio que sirve de asiento 12 para una válvula de admisión 14.
El vástago 15 de la válvula 14 está conectado a un accionador electromagnético 16 aplicado contra una cara inclinada 18 de una parte o pletina de soporte 20 de la culata 2 y fijado a esta parte de soporte con tornillos 22.
En la pletina de soporte 20 se ha dispuesto una cámara 24 destinada a recibir el vástago 15 de cada válvula 14 así como la parte del accionador electromagnético 16 conectada al vástago.
La cámara 24 está provista de un paso 26 para el vástago 15 de la válvula 14. El paso 26 desemboca en el conducto de admisión 4 correspondiente al derecho del asiento de válvula 12.
En cada conducto de admisión 4 también desemboca un inyector de combustible 28 fijado a un conducto 29 de alimentación de combustible.
El accionador electromagnético 16 es en el presente ejemplo del tipo de dos electroimanes 30,32 entre los cuales se ha montado desplazable una paleta magnética 34 que lleva una varilla móvil 36 de accionamiento del vástago 15 de la válvula 14 correspondiente.
La varilla 36 atraviesa el electroimán 32 y está conectada por una pieza 38 de contacto con el extremo del vástago 15 de la válvula 14, rodeada por un muelle recuperador 39 de la válvula en posición cerrada.
La varilla de accionamiento 36 también está rodeada por un muelle recuperador 40 interpuesto entre la cara del cuerpo del electroimán 32 en apoyo contra la superficie inclinada 18 de la pletina de soporte 20 de la culata 2 y un tope 42 solidario de la varilla 36.
Tal accionador electromagnético se describe por ejemplo en la patente francesa nº 00 09 430 presentada el 18 de julio de 2000 por la solicitante.
No obstante se entenderá que se puede utilizar cualquier tipo de accionador electromagnético de válvula en lugar del anteriormente descrito.
Además, en la culata 2 están dispuestos conductos de escape 50.
Cada conducto de escape 50 está conectado a un colector de escape 52.
Además, desemboca en una cabeza de cilindro como la cabeza 10, por un orificio 54 que sirve de asiento para una válvula de escape 56 cuyo vástago 58 está conectado a un accionador electromagnético 60 aplicado contra una superficie inclinada 62 de una pletina de soporte 66 de la culata 2.
Cada accionador electromagnético 60 de válvula de escape está fijado a la pletina de soporte 64 con tornillos 66.
En la parte de soporte 64 están dispuestas cámaras como la cámara 68 de recepción del vástago 58 de la válvula de escape 56 correspondiente así como de la parte del accionador electromagnético 60 que asegura el accionamiento de la válvula 56.
La cámara 68 está provista de un paso 70 para el vástago 58 de la válvula 56. El paso 70 desemboca en el conducto de escape 50 correspondiente al derecho del asiento de válvula 54.
El accionador electromagnético 60 de cada válvula de escape como la válvula 56 es de construcción similar a la del accionador 16 asociado a cada válvula de admisión como la válvula 14.
Por tanto, no se describirá detalladamente.
Los accionadores electromagnéticos 16 de las válvulas de admisión y los accionadores electromagnéticos 60 de las válvulas de escape están cubiertos por las tapas de culata respectivas 72, 74 aplicadas contra las superficies inclinadas 18, 62 de las partes de soporte 20, 64 de la culata 2.
Cada una de las tapas de culata 72, 74 se realiza ventajosamente con un material "bocadillo" formado por dos chapas entre las cuales se interpone un material plástico y que permite atenuar las vibraciones sonoras emitidas por los accionadores 16,60.
Las tapas de culata 72, 74 evitan además las proyecciones de aceite, garantizando la función de separador de aceite.
En cada una de las tapas de culata 72, 74 se disponen orificios laterales 76, 78 de recepción de cajas de conectores 80, 82 que aseguran la conexión eléctrica de los accionadores 16, 60 con sus cajas de control respectivas 84, 86.
Asimismo es posible realizar una única tapa de culata que asegure a la vez la protección de los accionadores de válvulas de admisión y de los accionadores de válvulas de escape.
En el presente ejemplo, una caja de control 84 está asociada con los accionadores 16 de las válvulas de admisión 14 y una caja de control separada está asociada con los accionadores 60 de las válvulas de escape 56.
También se puede prever una caja de control única común para los accionadores de las válvulas de admisión y de las válvulas de escape o bien asociada con los accionadores de válvulas de admisión cuando únicamente las válvulas de admisión estén provistas de accionadores electromagnéticos.
Cada caja de control 84, 86 está destinada a gestionar de manera electrónica el funcionamiento de los accionadores 16, 60 con los que esté asociada.
Dado su peso elevado, la caja de control 84 se fija a un soporte específico formado por el distribuidor de aire 6 del lado admisión y en el ejemplo de la figura 1, la caja de control 86 está fijada a un soporte específico 88 llevado por el colector de escape 52.
El distribuidor de aire de admisión 6 permite además la fijación de los inyectores de combustible 28 y el conducto de alimentación 29 de esos inyectores.
En cuanto a la caja de control 84, se fija al distribuidor de aire de admisión 6 con tornillos 90.
Teniendo en cuenta su función de soporte, el distribuidor de aire de admisión 6 se realiza en aluminio fundido en lugar de material plástico, lo que le permite soportar el peso de la caja de control 84.
Además, su forma curvada permite recibir una parte 92 en forma de plato.
La caja de control 86 asociada a los accionadores 60 de las válvulas de escape 56 se fija en su soporte 88 con tornillos 94.
El soporte 88 se construye también de aluminio y se fija al colector de escape 52 mediante patas 96 interponiendo empaquetaduras aislantes térmicas 97.
Las cajas de conectores 80, 82 están conectadas a las cajas de control respectivas mediante cables 98,100 de conductores múltiples con la longitud más reducida posible para reducir las pérdidas eléctricas.
Se sabe que para que funcione correctamente, un motor térmico necesita que determinados órganos se lubriquen abundantemente.
Según la invención, se aprovecha la existencia en el motor de un circuito de aceite para garantizar la lubricación de los accionadores 16 y 60.
El circuito de aceite bajo presión interna en el motor distribuye de manera clásica aceite a cada órgano a lubricar.
El aceite aspirado por una bomba de aceite del motor sube a través del cárter 1 que contiene los cilindros, después circula en la culata 2 donde lubrica habitualmente el árbol de levas, conductos de distribución, etc.,y después vuelve a caer en el cárter de aceite situado en la parte inferior del motor.
Para la culata 2 representada en la figura 1, equipada con válvulas de accionamiento electromagnético, el aceite que circula en el interior de la culata está disponible para lubricar los accionadores 16 y 60.
En las pletinas de soporte 20 y 44 de los accionadores electromagnéticos 16 y 60 se disponen unos conductos 102,104 que forman parte de un circuito de aceite y que están conectados a canales 106, 108 de lubricación de los accionadores 16, 60 correspondientes.
Los canales de lubricación 106, 108 desembocan en canales 110, 112 dispuestos en los cuerpos de los accionadores 16, 60 y que permiten llevar el aceite de lubricación a las varillas móviles de accionamiento de las válvulas 14, 56 de admisión y de escape como la varilla 36 del accionador 16. Tras haber lubricado las varillas de accionamiento, como la varilla 36, el aceite desciende a lo largo de cada varilla, cae en la culata 2 y se evacúa hacia la parte inferior del motor.
Las varillas de los accionadores electromagnéticos que son piezas móviles; deben estar lubricadas para limitar las pérdidas de frotamiento.
Gracias al circuito de aceite que se acaba de describir y que se encuentra en la parte superior de la culata 2, el aceite del motor penetra en el accionador y lubrica cada una de las varillas de accionamiento como la varilla 36.
Después, el aceite corre a lo largo de la varilla de accionamiento, antes de caer en la culata y especialmente en las cámaras 24,68 de ésta e incorporase al circuito de retorno de aceite del motor.
Tal lubricación de los accionadores 16,60 evita recurrir a un circuito exterior a la culata y que estuviese exclusivamente reservado al engrasado de los accionadores.
Este tipo de circuito no provoca ningún consumo de aceite complementario, ya que el aceite y el circuito principal del motor es recuperado íntegramente por.
El montaje general del motor se encuentra así simplificado.
El circuito de aceite se muestra claramente en la figura 2 en la que la culata 2 se representa en perspectiva, habiéndose quitado los accionadores de las válvulas.
Por tanto, en esta figura se ven las pletinas 20 y 64 de soporte de los accionadores de las válvulas de admisión y de las válvulas de escape, las superficies de apoyo 18, 62 de estas pletinas de soporte, las entradas 25, 69 de las cámaras 24, 68 de recepción de los vástagos de las válvulas de admisión y de escape 14, 56 y de sus varillas de accionamiento como la varilla 36 (figura 1) y los orificios de salida de los canales 106,108 de la alimentación de aceite a los accionadores a partir de los conductos 102, 104 así como un conducto principal de alimentación de aceite 114 procedente del cárter. Asimismo, se ve que los conductos 102, 104 son canales axiales que se extienden a lo largo de las pletinas 20 y 64 y que aseguran la lubricación de todos los accionadores. Los conductos 102 y 104 están conectados entre ellos por un conducto de enlace 116 que se extiende en el hueco 115 de separación de las pletinas 18 y 62 dispuesto en la culata 2.
En el presente ejemplo, las pletinas de soporte 20 y 64 están realizadas en una sola pieza con la culata 2.
También pueden estar formadas con piezas independientes fijadas a su vez en la culata 2.
La figura 2 muestra además que el motor al cual se aplica la invención es un motor de cuatro cilindros y dieciséis válvulas, estando provisto cada cilindro de dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape.
Evidentemente, la invención se aplica a cualquier tipo de motor térmico provisto de válvulas.
Las cajas electrónicas de control 84 y 86 cuando funcionan generan una importante cantidad de calor especialmente por el efecto Joule.
A fin de disipar este calor, el motor está dispuesto en una corriente de aire fresco procedente de la cara delantera del vehículo.
En el caso de un motor transversal, la corriente de aire fresco que procede de la derecha de la figura 1 barre directamente la caja de control 84 y alcanza indirectamente a la caja 86.
Además, cada caja de control 84, 86 consta de un circuito de refrigeración interno 120, 122 formado, por ejemplo, bien por un serpentín tubular dispuesto en la caja, bien por cavidades realizadas directamente en el cuerpo de la caja en relación de intercambio térmico con los componentes electrónicos (no representados) que contiene. Cada circuito de refrigeración es alimentado de agua por dos canalizaciones 124, 126 y 128, 130 que se conectan al circuito de refrigeración correspondiente a la pletina de soporte 20, 64 correspondiente.
En la figura 1 se ve que en cada una de estas pletinas se disponen a lo largo de los emplazamientos de los accionadores 16, 60 conductos de agua 132, 134 conectados al circuito general de refrigeración del motor.
La circulación de agua de refrigeración en las cajas de control 84, 86 permite que se evite la degradación debido a una temperatura excesiva de los elementos electrónicos contenidos en cada una de las
cajas.
El uso del agua de refrigeración del motor para refrigerar las cajas de control 84, 86 simplifica el montaje general del motor y evita la instalación de un circuito hidráulico específico para las cajas de control 84, 86.
La disposición de los diferentes órganos de la manera descrita más arriba permite obtener un motor muy "compacto" con formas armoniosas y funcionales.
Las cajas de control 84 y 86 colocadas respectivamente encima del distribuidor de aire 6 y del colector de los gases de escape 52 limitan la longitud de las conexiones eléctricas con los accionadores 16 y 60 correspondientes.
Esto evita las pérdidas eléctricas y las interferencias electromagnéticas con los demás órganos eléctricos del vehículo.
La fijación de las cajas de control en soportes vinculados al motor permite a las cajas de control, en caso de choque frontal del vehículo, seguir el movimiento del motor y no oponerse a la deformación general del vehículo.
El distribuidor de aire 6 que soporta la caja de control 84 mejora el llenado y la combustión en el motor gracias a la continuidad de las formas con los conductos de admisión 4 de la culata 2.
La circulación del aire fresco en el interior del soporte 6 de la caja de control 84 contribuye a la refrigeración de los componentes electrónicos contenidos en dicha caja.
En los motores clásicos, los inyectores se fijan en bridas, estando éstas a su vez fijadas en el distribuidor de aire.
El montaje de los inyectores de combustible 28, del conducto de alimentación 29 y de la caja de control 84 directamente sobre el soporte 6 que sirve de distribuidor de aire simplifica el montaje general del motor.

Claims (15)

1. Motor térmico, provisto de válvulas con accionadores electromagnéticos (16, 60) al menos en la admisión y de al menos una caja (84, 86) de control de los accionadores electromagnéticos (16, 60) dispuesta al menos sobre el distribuidor (6) de aire del motor, caracterizado por el hecho de que consta de un circuito de refrigeración (120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134) común para los accionadores (16, 60) y para dicha al menos una caja de control (84, 86), que forma parte del circuito de refrigeración del motor y que comprende conductos de agua (192, 194) dispuestos en la culata (2) a lo largo de los emplazamientos de los accionadores electromagnéticos (16, 60) y conectados por una parte al circuito general de refrigeración del motor y por otra a al menos un circuito de refrigeración interno (120, 122) de al menos una caja de control (84, 86) mediante canalizaciones de conexión (124, 126, 128, 130).
2. Motor térmico según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el motor está equipado con válvulas de accionadores electromagnéticos (16, 60) en la admisión y en el escape y por el hecho de que comprende una caja de control (84) dispuesta en el distribuidor de aire de admisión (6) y que garantiza el accionamiento de los accionadores electromagnéticos (16, 60) de las válvulas de admisión (14) y de las válvulas de escape (56).
3. Motor térmico según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que está equipado de válvulas con accionadores electromagnéticos (16, 60)en la admisión y en el escape y por el hecho de que consta de una caja de control (84) dispuesta sobre el distribuidor de aire de admisión (6) y que garantiza el accionamiento de los accionadores electromagnéticos (16) de las válvulas de admisión (14) y una caja de control (86) dispuesta en el colector de los gases de escape (52) del motor y que asegura el accionamiento de los accionadores electromagnéticos (60) de las válvulas de escape (56).
4. Motor térmico según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que la caja de control (86) de los accionadores (60) de las válvulas de escape (56) está montada sobre el colector de los gases de escape (52) con interposición de elementos aislantes térmicos (97).
5. Motor térmico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el circuito de refrigeración interno (120, 122) de dicha al menos una caja de control (84, 86) consta bien de un dispositivo de tipo serpentín tubular dispuesto en la caja, bien de cavidades realizadas directamente en el cuerpo de la caja, en relación de intercambio térmico con los componentes electrónicos que contiene.
6. Motor térmico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que se ha previsto un circuito de aceite (102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116) para lubricar las piezas móviles (36) de los accionadores electromagnéticos (16, 60).
7. Motor térmico según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que el circuito de aceite de lubricación de las piezas móviles (36) de los accionadores electromagnéticos (16, 60) forma parte del circuito de aceite del motor.
8. Motor térmico según cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado por el hecho de que el circuito de aceite de lubricación de las piezas móviles (36) de los accionadores electromagnéticos (16, 60) comprende conductos axiales (102, 104) que se extienden en la culata (2) a lo largo de los emplazamientos de los accionadores (16, 60), alimentándose dichos conductos (102, 104) de aceite por un conducto principal de alimentación de aceite (114) procedente del cárter del motor, y estando conectados a canales (106, 108) de lubricación de los accionadores (16,60) dispuestos en el cuerpo de los accionadores (16, 60) y que permiten llevar el aceite de lubricación a las varillas móviles (36) de dichos accionadores electromagnéticos (16, 60) asociados al menos a las válvulas de admisión (14, 56).
9. Motor térmico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que la culata (2) consta de al menos una pletina (20) de soporte de los accionadores electromagnéticos (16) de la válvulas de admisión (14) y por el hecho de que los conductos (132, 134) del circuito de refrigeración de los accionadores electromagnéticos, por una parte, y los conductos (102, 106 y 106, 108) del circuito de lubricación de los accionadores electromagnéticos, por otra, se disponen en dicha pletina (20, 64).
10. Motor térmico según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que dicha pletina (20,64) está realizada en una única pieza con la culata.
11. Motor térmico según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que dicha pletina es una pieza independiente y está a su vez fijada en la culata del motor.
12. Motor térmico según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por el hecho de que la culata consta de une pletina (20) de soporte de los accionadores electromagnéticos (16) de las válvulas de admisión (14) y una pletina (64) de soporte de los accionadores electromagnéticos (60) de las válvulas de escape (56), estando dichas pletinas (20, 64) separadas entre ellas por un hueco de separación (115).
13. Motor térmico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por el hecho de que consta de al menos una tapa de culata (72,74) que asegura la protección de los accionadores electromagnéticos (16, 60) del motor.
14. Motor térmico según las reivindicaciones 12 y 13, caracterizado por el hecho de que consta de una tapa de culata (72) de protección de los accionadores electromagnéticos (16) de las válvulas de admisión (14) y de una tapa de culata (74) de protección de los accionadores electromagnéticos de las válvulas de escape (56).
15. Motor térmico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que consta de inyectores de combustible y un conducto de alimentación de combustible de los inyectores, caracterizado por el hecho de que dichos inyectores (28) y el conducto de alimentación (29) son llevados por el distribuidor de aire de admisión (6).
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