ES2267875T3 - Dispositivo electrohidraulico para hacer funcionar las valvulas de un motor de combustion interna. - Google Patents

Abstract

Dispositivo electrohidráulico (1) para hacer funcionar una válvula de admisión o descarga (2) de un motor de combustión; el dispositivo electrohidráulico (1) comprende un accionador hidráulico lineal (10) diseñado para mover la válvula (2) axialmente desde una posición cerrada a una posición de máxima apertura, y un distribuidor hidráulico de control electrónico (11) diseñado para regular el flujo de líquido a presión desde y hacia el accionador hidráulico lineal (10) para controlar el movimiento de la válvula mencionada anteriormente (2) entre dichas posiciones cerrada y de máxima apertura; comprendiendo dicho distribuidor hidráulico de control electrónico (11) una válvula de deslizamiento (12) que, por selección, puede ajustarse a tres posiciones: una primera posición de funcionamiento en la que establece comunicación directa entre dicho accionador hidráulico lineal (10) y una salida (15b) del líquido a presión, una segunda posición de funcionamiento en la que aísla dicho accionador hidráulico lineal (10) de manera que evita el flujo de líquido a presión desde o hacia el accionador, y una tercera posición de funcionamiento que establece comunicación directa entre dicho accionador hidráulico lineal (10) y una entrada (15a) del líquido a presión.

Description

Dispositivo electrohidráulico para hacer funcionar las válvulas de un motor de combustión interna.

La presente invención se refiere a un dispositivo electrohidráulico para hacer funcionar las válvulas de un motor de combustión tal como el conocido a partir del documento WO-A-92/07174.

Como se sabe, actualmente se están ensayando motores de combustión en los que las válvulas de admisión y descarga que establecen una comunicación selectiva entre la cámara de combustión del motor y los colectores de admisión y descarga del motor respectivamente funcionen mediante un dispositivo electrohidráulico accionado por una unidad de control electrónica.

Esta solución permite una variación muy precisa de los momentos de apertura y cierre de las válvulas de acuerdo con la velocidad angular del cigüeñal y otros parámetros operativos del motor, aumentando considerablemente la eficacia del motor.

Con mayor detalle, los motores de combustión actualmente ensayados están provistos con un dispositivo de funcionamiento electrohidráulico para cada válvula de admisión y/o descarga del motor; dicho dispositivo comprende un accionador hidráulico lineal diseñado para mover la válvula axialmente de la posición cerrada a la posición de máxima apertura, superando la acción de un elemento elástico diseñado para mantener la válvula en la posición cerrada, y un distribuidor hidráulico de control electrónico diseñado para regular el flujo de aceite a presión desde y hacia el accionador hidráulico de manera que se controla el movimiento de la válvula entre la posición cerrada y de máxima apertura.

Para satisfacer las necesidades de aceite a presión, los motores de combustión ensayados actualmente están provistos adicionalmente con un circuito hidráulico que comprende un depósito de recogida de aceite, dentro del cual el aceite que se va a transportar a los accionadores se almacena a presión ambiente, y una unidad de bombeo diseñada para transportar el aceite a presión a los diversos distribuidores hidráulicos, tomándolo directamente desde el depósito de recogida.

Cada distribuidor hidráulico de control electrónico se conecta al circuito hidráulico de manera que se establece una comunicación directa, respectivamente, entre el accionador hidráulico lineal correspondiente y la entrada de suministro a la unidad de bombeo cuando es necesario mover la válvula desde la posición cerrada a la posición de máxima apertura, y el depósito de recogida cuando es necesario mover la válvula de la posición de máxima a apertura a la posición cerrada. En el primer caso, el aceite a presión se transporta hacia el accionador hidráulico lineal mientras que en el segundo caso el aceite a presión que llena el accionador hidráulico lineal se transporta directamente al depósito de recogida.

En otras palabras, por lo tanto, todo el aceite a presión transportado dentro del accionador hidráulico durante el movimiento de la válvula desde la posición cerrada a la posición de máxima apertura se descarga directamente en el depósito de recogida durante el movimiento de la válvula desde la posición de máxima apertura a la posición cerrada, impulsado por el elemento elástico diseñado para mantener la válvula en la posición cerrada.

La principal desventaja de la solución descrita anteriormente es la cantidad considerable de aceite a presión necesaria que aumenta proporcionalmente con las rpm del motor, y que exige el uso de unidades de bombeo que son tan voluminosas que son incompatibles con el uso en aplicaciones automovilísticas.

Para resolver el problema anterior, el solicitante ha desarrollado y patentado un motor de combustión en el que el dispositivo de funcionamiento electrohidráulico es capaz de re-transportar, durante el movimiento de la válvula desde la posición de máxima apertura a la posición cerrada, la mayor parte del aceite a presión presente dentro del accionador hidráulico hacia la parte de alta presión del circuito hidráulico, aprovechando la energía elástica acumulada por el elemento elástico diseñado para mantener la válvula en la posición cerrada.

En otras palabras, el accionador hidráulico lineal y el distribuidor hidráulico de control electrónico correspondiente se construyen y accionan de manera que se vuelve a bombear, durante el movimiento de la válvula desde la posición de máxima a apertura a la posición cerrada, la mayor parte del aceite a presión presente dentro del accionador hidráulico hacia la parte de alta presión del circuito hidráulico, aprovechando la energía elástica acumulada por el elemento elástico diseñado para mantener la válvula en la posición cerrada.

De esta manera, se disminuyen notablemente las necesidades globales de aceite a presión, haciendo posible usar unidades de bombeo pequeñas compatibles con el uso en automoción. El re-bombeo de aceite a presión por cada accionador hidráulico lineal hacia la parte de alta presión del circuito hidráulico puede reutilizarse inmediatamente.

Desafortunadamente, la última solución descrita anteriormente requiere el uso de dispositivos electrohidráulicos particularmente complicados que no son actualmente compatibles con el sector automovilístico debido al coste y fiabilidad.

El objetivo de la presente invención es producir un dispositivo electrohidráulico para hacer funcionar las válvulas de un motor de combustión que sea más fiable y más barato de producir que los conocidos actualmente, de manera que puede usarse eficazmente en el sector automovilístico.

De acuerdo con la presente invención, se produce un dispositivo electrohidráulico para el funcionamiento de al menos una válvula de admisión o descarga de un motor de combustión; el dispositivo electrohidráulico comprende un accionador hidráulico lineal, que se diseña para mover dicha válvula axialmente desde una posición cerrada a una posición de máxima apertura, y un distribuidor hidráulico de control electrónico diseñado para regular el flujo de líquido a presión desde y hacia el accionador hidráulico lineal de manera que se controla el movimiento de dicha válvula entre dichas posiciones cerrada y de máxima apertura; el dispositivo electrohidráulico se caracteriza porque dicho distribuidor hidráulico de control electrónico comprende una válvula de deslizamiento que, por selección, puede ajustarse a una primera posición de funcionamiento en la que establece comunicación directa entre dicho accionador hidráulico lineal y una salida de líquido a presión, una segunda posición de funcionamiento en la que aisla dicho accionador hidráulico lineal de manera que evita el flujo de líquido a presión desde o hacia el accionador, y una tercera posición de funcionamiento en la que establece comunicación directa entre dicho accionador hidráulico lineal y una entrada del líquido a presión.

La presente invención se describirá ahora con referencia a los dibujos adjuntos que ilustran un ejemplo de implementación no restrictivo en el que:

la figura 1 ilustra esquemáticamente, con piezas en sección y piezas que se han retirado para aclarar, un motor de combustión equipado con dispositivos electrohidráulicos para hacer funcionar las válvulas construidas de acuerdo con la presente invención;

la figura 2 es una vista ampliada, con piezas en sección y piezas que se han retirado para aclarar, de uno de los dispositivos electrohidráulicos para accionar las válvulas de un motor de combustión ilustrado en la figura 1; mientras que

las figuras 3, 4 y 5 ilustran en sección el dispositivo electrohidráulico de la figura 2 en tres posiciones de funcionamiento diferentes.

Con referencia a las figuras 1 y 2, el número 1 indica un dispositivo electrohidráulico global diseñado para mover, cuando se le ordena, al menos una válvula de admisión o descarga 2 de un motor de combustión.

Como se sabe, de hecho, cualquier motor de combustión comprende actualmente: un bloque de motor, uno o más pistones ajustados axialmente y que se deslizan dentro de cavidades cilíndricas respectivas hechas en el cuerpo del bloque de motor, y un cabezal 3 situado en la parte superior del bloque de motor para cerrar las cavidades cilíndricas mencionadas anteriormente.

Junto con el cabezal 3, cada pistón define, dentro de la cavidad cilíndrica respectiva, una cámara de combustión de volumen variable 4 que está conectada al colector de admisión y colector de descarga del motor (ambos de tipo conocido y no ilustrados) mediante al menos una tubería de admisión y al menos una tubería de descarga respectivamente, realizadas ambas en el cuerpo del cabezal 3; el motor de combustión comprende adicionalmente una serie de válvulas de admisión y descarga 2 diseñadas para regular el flujo de aire o de gases quemados que fluyen desde y hacia cada cámara de combustión 4 mediante la tubería de admisión correspondiente y la tubería de descarga correspondiente.

Con mayor detalle, las válvulas de admisión y descarga 2 se sitúan en el cabezal 3 correspondiente a la entrada de cada tubería de admisión y cada tubería de descarga y se mueven entre una posición cerrada en la que evitan el paso de los gases a través de la tubería de admisión o descarga desde y hacia la cámara de combustión 4 y una posición de máxima apertura, en la que permiten el paso de los gases a través de la tubería de admisión o descarga desde y hacia la cámara de combustión con el máximo caudal posible.

Para cada válvula 2, el motor de combustión comprende también un elemento elástico respectivo 5 diseñado para mantener la válvula 2 en la posición cerrada.

Con referencia a la figura 1, en el ejemplo ilustrado, cada válvula de admisión o descarga 2 tiene forma de seta y está ajustada sobre el cabezal 3 del motor con su vástago 2a que se desliza axialmente a través del cuerpo del cabezal 3 y su cabezal 2b moviéndose axialmente en la entrada de la tubería de admisión o descarga, de manera que se mueve entre una posición cerrada, en la que el cabezal 2b de la válvula 2 evita el paso de los gases a través de la tubería de admisión o descarga desde y hacia la cámara de combustión 4, y una posición de máxima apertura en la que el cabezal 2b de las válvulas 2 sobresale dentro de la cámara de combustión 4, de manera que permite el paso de los gases a través de la tubería de admisión o descarga desde y hacia la cámara de combustión 4 con el máximo caudal posible.

Con respecto al elemento elástico 5, consiste en un resorte helicoidal de compresión precargado 5 ajustado al vástago 2a de la válvula 2 de manera que el primer extremo se detiene contra el cabezal 3 del motor y el segundo extremo se detiene contra una tuerca de anillo de sujeción 2 integral con el vástago 2a de la propia válvula 2.

Con referencia a las figuras 1 y 2, el dispositivo electrohidráulico 1 para hacer funcionar las válvulas 2 está provisto con una entrada, mediante la cual el aceite a presión se suministra al dispositivo electrohidráulico 1, y una salida mediante la cual el aceite a presión fluye hacia fuera del dispositivo electrohidráulico 1, y comprende un accionador hidráulico lineal 10, diseñado para mover la válvula 2 axialmente desde la posición cerrada a la posición de máxima apertura, superando la acción del elemento elástico 5, y un distribuidor hidráulico de control electrónico 11 diseñado para regular el flujo de aceite presurizado desde y hacia el accionador hidráulico 10, de manera que controla el movimiento de la válvula 2 entre dichas posiciones cerrada y de máxima apertura.

El accionador hidráulico lineal 10 está compuesto, en el ejemplo ilustrado, por un pistón hidráulico sencillo de accionamiento único mientras que el distribuidor hidráulico 11 comprende: una válvula de deslizamiento 12, que puede establecer selectivamente comunicación directa entre el accionador hidráulico y la entrada de aceite a presión o la salida de aceite a presión, o aislar el accionador hidráulico 10 tanto desde la entrada como desde la salida; un elemento elástico 13 diseñado para mantener la válvula de deslizamiento 12 en una primera posición de funcionamiento, en la que la propia válvula establece comunicación directa entre el accionador hidráulico lineal 10 y la descarga de aceite a presión; y un accionador de control eléctrico 14 diseñado para mover, cuando se le ordena, la válvula de deslizamiento 12 de la primera posición de funcionamiento, superando la acción del elemento elástico 13.

Con mayor detalle, el accionador de control eléctrico 14 se diseña para mover, cuando se le ordena, la válvula de deslizamiento 12 desde una primera posición de funcionamiento a una segunda posición de funcionamiento, en la que la válvula de deslizamiento 12 aisla el accionador hidráulico lineal 10 desde la entrada y salida de aceite a presión, pasando a través de una tercera posición de funcionamiento en la que la válvula establece comunicación directa entre el accionador hidráulico lineal 10 y la entrada de aceite a presión.

Con referencia a las figuras 1 y 2, en el ejemplo ilustrado, el accionador hidráulico lineal 10 y el distribuidor hidráulico 11 están integrados en una única estructura, y el dispositivo electrohidráulico 1 comprende, por lo tanto:

- una carcasa externa 15 diseñada para fijarse al cabezal 3 inmediatamente por encima de la válvula de admisión o descarga 2 que funciona mediante el dispositivo electrohidráulico 1;

- un pistón 16 ajustado axialmente para deslizarse dentro de una cavidad cilíndrica 17 que se extiende dentro de la carcasa externa 15 de manera que es coaxial con el eje A del vástago de la válvula 2;

- un elemento de deslizamiento 18 ajustado axialmente para deslizarse dentro de una cavidad cilíndrica 19 que se extiende dentro de la carcasa externa 14 al lado de la cavidad cilíndrica 17, de manera que es coaxial con un eje B preferiblemente aunque no necesariamente paralelo al eje A;

- un resorte helicoidal 20 coaxial con el eje B dentro de la cavidad cilíndrica 19 con los dos extremos deteniéndose, respectivamente, contra una de las dos superficies finales de la cavidad y contra el extremo axial del elemento de deslizamiento 18, para mantener a este último situado firmemente contra la otra superficie final de la cavidad cilíndrica 19, denominada en lo sucesivo en este documento con el número 19a; y finalmente

- un segundo pistón 21, ajustado axialmente para deslizarse dentro de una cavidad cilíndrica 22 que se extiende dentro de la carcasa externa 14 coaxialmente con el eje B, desde la superficie final de la cavidad cilíndrica 19 contra la que el elemento de deslizamiento 18 es empujado por el resorte helicoidal 20 o desde la superficie final 19a.

Con referencia a la figura 2, la cavidad cilíndrica 17 comunica directamente con el exterior de manera que está dirigido hacia el extremo superior del vástago 2a de la válvula 2, y el pistón 16 está ajustado en la cavidad cilíndrica 17 de manera que sobresale parcialmente fuera de la cavidad, o la carcasa externa 15, colocándose de esta manera a sí mismo y permaneciendo siempre con un extremo contra el extremo superior del vástago 2a de la válvula 2.

El pistón 16, además, está ajustado para moverse dentro de una cavidad cilíndrica hermética a fluidos 17, creando dentro de esta última una cámara de volumen variable 17a diseñada selectivamente para llenarse con aceite a presión. Este aceite a presión puede ejercer sobre el pistón 16 una fuerza suficiente para superar la acción del elemento elástico 5, y para mover axialmente el pistón 16 desde una posición replegada en la que sobresale hacia fuera de la cavidad cilíndrica 17 en una longitud establecida H', a una posición extendida en la que sobresale fuera de la cavidad cilíndrica 17 en una longitud establecida H'', mayor que H'.

Debe observarse que el pistón 16 o el accionador hidráulico lineal 10, como está siempre situado contra el extremo superior del vástago 2a de la válvula 2, cuando está en la posición replegada ajusta la válvula 2 en la posición cerrada mientras que cuando está en la posición extendida, ajusta la válvula 2 en la posición de máxima apertura. La diferencia entre las longitudes H' y H'' corresponde a la carrera o elevación de la válvula 2.

Con respecto al distribuidor hidráulico 11 y en particular a la válvula de deslizamiento 12, la cavidad cilíndrica 19 está provista con una serie de puertos de escape que comunican, mediante una serie de tuberías de conexión hechas en el cuerpo de la carcasa externa 15, con la entrada de aceite a presión 15a y con la salida de aceite a presión 15b, hechas ambas en el cuerpo de la carcasa externa 15 y con la cámara de volumen variable 17a dentro de la cavidad cilíndrica 17 respectivamente. Con respecto al elemento de deslizamiento 18, se ajusta axialmente para deslizarse dentro de la cavidad cilíndrica 19 de manera que obstruye, de acuerdo con su posición dentro de la cavidad, uno o más de los puertos de descarga anteriores, regulando de esta manera el flujo de aceite a presión desde y hacia la cámara de volumen variable 17a del accionador hidráulico lineal 10.

Con referencia a la figura 2, en particular la cavidad cilíndrica 19 se define lateralmente por un revestimiento tubular cilíndrico 23 provisto con tres puertos de descarga anulares distribuidos axialmente a lo largo de la pared lateral cilíndrica del propio revestimiento.

El primer puerto de descarga, denominado en lo sucesivo en este documento con el número 23a, se sitúa a una distancia da determinada por la superficie final de la cavidad cilíndrica 19 contra la que el elemento de deslizamiento 18 se detiene, o por la superficie final 19a, y está conectado a la cámara de volumen variable 17a dentro de la cavidad cilíndrica 17 mediante una primera tubería de conexión. El segundo puerto de descarga, indicado en lo sucesivo en este documento con el número 23b, se sitúa a una distancia db determinada por la superficie final 9a, y está conectado a la entrada de aceite a presión 15a mediante una segunda tubería de conexión. Finalmente, el tercer puerto de descarga, denominado en lo sucesivo en este documento con el número 23c, está situado a una distancia dc determinada por la superficie final 19a, y está conectado de nuevo a la cámara de volumen variable mediante una tercera tubería de conexión.

Debe observarse también que las tres distancias da, db y dc se ajustan en paralelo al eje B y aumentan progresivamente.

Un cuarto puerto de descarga, indicado en lo sucesivo en este documento con el número 23d, se crea directamente sobre el final de la cavidad cilíndrica 19 donde descansa un extremo del resorte helicoidal 20. Dicho cuarto puerto de descarga comunica directamente con la salida de aceite a presión 15b mediante una cuarta tubería de conexión.

Con referencia a la figura 2, el elemento de deslizamiento 18 está compuesto por un pistón conformado que se ajusta axialmente para moverse dentro del revestimiento tubular cilíndrico 23 entre una primera posición de funcionamiento (véase la figura 2) en la que se detiene contra la superficie final 19a de la cavidad cilíndrica 19, y una segunda posición de funcionamiento (véase la figura 5), en la que se sitúa a una distancia máxima preestablecida desde la superficie final 19a.

El elemento de deslizamiento 18, en particular, se ajusta para moverse dentro del revestimiento tubular cilíndrico hermético a fluidos 23, y se conforma para establecer comunicación directa entre los puertos de descarga 23c y 23d y evitar que los puertos de descarga 23a y 23b estén en comunicación directa entre sí o con el puerto de descarga 23d cuando está en la primera posición de funcionamiento. El elemento de deslizamiento 18, además, se conforma para evitar que los puertos de descarga 23a, 23b y 23c comuniquen entre sí o con el puerto de descarga 23d cuando está en la segunda posición de funcionamiento, y de manera que se establece temporalmente comunicación entre los puertos de descarga 23a y 23b durante el movimiento de la primera a la segunda posición de funcionamiento.

En el ejemplo ilustrado, en particular, el pistón conformado 18 tiene una longitud axial L que se aproxima por defecto a la distancia dc que separa el tercer puesto de descarga 23c de la superficie final 19a de la cavidad cilíndrica 19, y está provisto con una ranura anular 18a cerca del extremo axial orientado hacia la superficie final 19a de la cavidad cilíndrica 19.

Esta ranura anular 18a tiene una anchura G, medida en paralelo al eje B, que se aproxima por exceso a la distancia entre los puertos de descarga 23a y 23b (o se aproxima por exceso a la diferencia entre las distancias db y da), para establecer temporalmente comunicación directa entre el puerto de descarga 23a y el puerto de descarga 23b durante el movimiento axial del pistón conformado 18 dentro de la cavidad cilíndrica 19.

La ranura anular 18a, además, está situada sobre el cuerpo del pistón conformado 18 de manera que mantiene los puertos de descarga 23a y 23b aislados entre sí cuando el pistón conformado 18 está en la primera posición de funcionamiento. En otras palabras, la ranura anular 18a está situada sobre el cuerpo del pistón conformado 18 de manera que está orientado hacia el puerto de descarga 23a, pero no hacia el puerto de descarga 23b, cuando el pistón conformado 18 se detiene contra la superficie final 19a de la cavidad cilíndrica 19.

Con referencia a la figura 2, debe subrayarse adicionalmente que la ranura anular 18a está situada sobre el cuerpo del pistón conformado 18 de manera que, al final de la carrera del pistón, va más allá del puerto de descarga 23a, pero sin orientarse simultáneamente hacia los puertos de descarga 23b y 23c, evitando de esta manera establecer comunicación directa entre los dos puertos de descarga mencionados anteriormente.

A la luz de lo anterior, cuando el elemento de deslizamiento 18 está en la primera posición de funcionamiento, la cámara de volumen variable 17a del accionador hidráulico lineal 10 está en comunicación directa con la salida de aceite a presión 15b y la válvula de deslizamiento 12 está, por lo tanto, en la primera posición de funcionamiento.

Cuando el elemento de deslizamiento 18 está en la segunda posición de funcionamiento, la cámara de volumen variable 17a del accionador hidráulico lineal 10 está aislada de la entrada 15a y salida 15 b del aceite presión, y la válvula de deslizamiento 12 está, por lo tanto, en la segunda posición de funcionamiento.

Durante el movimiento del elemento de deslizamiento 18 desde la primera a la segunda posición de funcionamiento, la cámara de volumen variable 17a del accionador hidráulico lineal 10 comunica temporalmente con la entrada de aceite a presión 15a y la válvula de deslizamiento 12 está, por lo tanto, en la tercera posición de funcionamiento.

Por último, con respecto al accionador de control eléctrico 14, con referencia a la figura 2, la cavidad cilíndrica 22 se orienta hacia el extremo axial del elemento de deslizamiento 18 orientado hacia la superficie final 19a, y el pistón 21 se ajusta en la cavidad cilíndrica 22 de manera que sobresale parcialmente fuera de la cavidad de manera que se sitúa y permanece con un extremo contra el extremo axial del elemento de deslizamiento 18.

El pistón 21, además, está ajustado para moverse dentro de la cavidad cilíndrica hermética a fluidos 22 para crear dentro de esta última una cámara de volumen variable 22a diseñada selectivamente para llenarse con aceite a presión. Este aceite a presión puede ejercer sobre el pistón 21 una fuerza suficiente para superar la acción del resorte helicoidal 20 o el elemento elástico 13 y mover axialmente el pistón 21 desde una posición replegada en la que sobresale fuera de la cavidad cilíndrica 22 en una longitud establecida K', a una posición extendida en la que sobresale fuera de la cavidad cilíndrica 22 en una longitud establecida K'' mayor de K'.

También en este caso debe señalarse que el pistón 21, como siempre está contra el extremo axial del elemento de deslizamiento 18, ajusta el elemento de deslizamiento 18 a la primera posición de funcionamiento cuando está en la posición replegada, mientras que cuando está en la posición extendida, ajusta el elemento de deslizamiento 18 a la segunda posición de funcionamiento. La diferencia entre las longitudes K' y K'' corresponde a la carrera que el elemento de deslizamiento 18 puede desplazarse dentro de la cavidad cilíndrica 19.

Con respecto al flujo de entrada y de salida del aceite a presión hacia/desde la cámara de volumen variable 22a, el accionador de control eléctrico 14 está provisto con dos válvulas de solenoide con apertura y cierre controlado, ajustadas dentro de la carcasa externa 5, para regular el flujo de entrada y salida de aceite a presión hacia/desde la cámara de volumen variable 22a.

En el ejemplo ilustrado, en particular, el accionador de control eléctrico 14 comprende dos inyectores de combustible de tipo conocido, ajustados en la carcasa externa 5 de manera que alcanzan la cámara de volumen variable 22a. El primer inyector de combustible, indicado en lo sucesivo en este documento con el número 25, tiene su boquilla pulverizadora orientada hacia la cámara de volumen variable 22a, y está diseñado para regular el flujo de entrada de aceite a presión a la cámara de volumen variable 22a, mientras que el segundo inyector de combustible (no visible puesto que está cubierto por el primero) se orienta en la dirección opuesta, o de manera que la boquilla pulverizadora se orienta lejos de la cámara de volumen variable 22, y se diseña para regular el flujo de salida de aceite a presión desde la cámara de volumen variable 22a.

Debe observarse que el aceite a presión enviado a la cámara de volumen variable 22a del accionador de control eléctrico 14 puede tener una presión diferente del aceite a presión que se envía al dispositivo electrohidráulico 1 a través de la entrada 15a. De esta manera, es posible regular el alzado de la válvula 2 directamente mediante el valor de presión del aceite que va hacia el dispositivo electrohidráulico 1 a través de la entrada 15a: cuando aumenta la presión, la elevación de la válvula 2 del motor aumenta.

El funcionamiento del dispositivo electrohidráulico 1 por activación de las válvulas de admisión o descarga 2 de un motor de combustión se describirá ahora con referencia a las figuras 2, 3, 4 y 5, suponiendo que la válvula 2 está en la posición cerrada, que el pistón 16 está en la posición replegada y que el pistón 21 y el elemento de deslizamiento 18 están en la posición replegada y en la primera posición de funcionamiento, respectivamente.

Cuando se da la orden de abrir el inyector de combustible 25, el aceite a presión entra en la cámara de volumen variable 22a del accionador de control eléctrico 14 y empuja gradualmente el pistón 21 fuera de la cavidad cilíndrica 22, superando la fuerza elástica ejercida por el resorte helicoidal 20, de manera que mueve el elemento de deslizamiento 18 desde la primera posición de funcionamiento.

En la parte inicial de la carrera del elemento de deslizamiento 18, el puerto de escape 23c se cierra progresivamente por el cuerpo del elemento de deslizamiento 18, mientras que los puertos de escape 23a y 23b se mantienen aislados entre sí. En otras palabras, en la parte inicial de la carrera del elemento de deslizamiento 18, la cámara de volumen variable 17a del accionador hidráulico lineal 10 se mantiene en comunicación directa con la salida de aceite a presión 15b, y el pistón 16 permanece por lo tanto en la posición replegada dejando la válvula 2 en la posición cerrada.

Con referencia a la figura 3, al final de esta primera parte de la carrera del pistón 21, el elemento de deslizamiento 18 ha cerrado completamente el puerto de descarga 23c y está próximo a establecer comunicación entre los puertos de descarga 23a y 23b. En este momento, la cámara de volumen variable 17a del accionador hidráulico lineal 10 se aisla de la entrada de aceite a presión 15a y salida 15b.

Con referencia a la figura 4, en la parte media de la carrera del pistón 21, el elemento de deslizamiento 18 establece comunicación directa entre el puerto de escape 23a y el puerto de escape 23b mediante la ranura anular 18a y el aceite a presión puede alcanzar por lo tanto la cámara de volumen variable 17a del accionador hidráulico lineal 10 y empujar gradualmente el pistón 16 fuera de la cavidad cilíndrica 17, para mover gradualmente la válvula 2 desde la posición cerrada a la posición de máxima apertura, superando la fuerza elástica del elemento elástico 5.

Con referencia a la figura 5, en la parte final de la carrera del pistón 21 que ajusta el pistón 21 a la posición extendida y el elemento de deslizamiento 18 a la segunda posición de funcionamiento, el cuerpo del elemento de deslizamiento 18 cierra gradualmente el puerto de descarga 23a, hasta que la cámara de volumen variable 17a del accionador hidráulico lineal 10 está completamente aislada de la entrada de aceite a presión 15a.

En este estado, los puertos de descarga 23a, 23b y 23c están todos cerrados por el cuerpo del elemento de deslizamiento 18 y el aceite a presión no puede entrar o salir ya de la cámara de volumen variable 17a: en consecuencia el pistón 26 permanece bloqueado en la posición extendida y la válvula 2 en la posición de máxima apertura.

En este punto, el inyector de combustible 25 se corta, o se cierra, para bloquear el pistón 21 en la posición extendida.

El dispositivo electrohidráulico 1 puede mantener la válvula 2 en la posición de máxima apertura indefinidamente hasta que se suministra el otro inyector de combustible, permitiendo el flujo de salida del aceite a presión desde la cámara de volumen variable 22a del accionador de control eléctrico 14 y el retorno gradual consecuente del elemento de deslizamiento 18 a la primera posición de funcionamiento, empujado por el resorte helicoidal 20.

En el movimiento desde la segunda a la primera posición de funcionamiento, el elemento de deslizamiento 18 permite obviamente volver a bombear la mayoría del aceite a presión contenido en la cámara de volumen variable 17a del accionador hidráulico lineal 10 hacia la entrada de aceite a presión 15a.

El dispositivo electrohidráulico 1 para la activación de las válvulas de admisión o descarga 2 tiene la considerable ventaja de presentar una estructura particularmente simple que garantiza un alto nivel de fiabilidad a largo plazo, permitiendo de esta manera su uso en el sector automovilístico. Además, el dispositivo electrohidráulico 1 es relativamente barato de producir.

Claims (5)

1. Dispositivo electrohidráulico (1) para hacer funcionar una válvula de admisión o descarga (2) de un motor de combustión; el dispositivo electrohidráulico (1) comprende un accionador hidráulico lineal (10) diseñado para mover la válvula (2) axialmente desde una posición cerrada a una posición de máxima apertura, y un distribuidor hidráulico de control electrónico (11) diseñado para regular el flujo de líquido a presión desde y hacia el accionador hidráulico lineal (10) para controlar el movimiento de la válvula mencionada anteriormente (2) entre dichas posiciones cerrada y de máxima apertura; comprendiendo dicho distribuidor hidráulico de control electrónico (11) una válvula de deslizamiento (12) que, por selección, puede ajustarse a tres posiciones: una primera posición de funcionamiento en la que establece comunicación directa entre dicho accionador hidráulico lineal (10) y una salida (15b) del líquido a presión, una segunda posición de funcionamiento en la que aisla dicho accionador hidráulico lineal (10) de manera que evita el flujo de líquido a presión desde o hacia el accionador, y una tercera posición de funcionamiento que establece comunicación directa entre dicho accionador hidráulico lineal (10) y una entrada (15a) del líquido a presión;

comprendiendo dicha válvula de deslizamiento (12) una carcasa externa (15) y un elemento de deslizamiento (18) ajustado axialmente para deslizarse dentro de una primera cavidad cilíndrica (19) que se extiende dentro de dicha carcasa externa (15); estando provista dicha primera cavidad cilíndrica (19) con una serie de puertos de descarga (23a, 23b, 23c y 23d) que comunican directamente con dicha entrada de líquido a presión (15a), dicha salida de líquido a presión (15b) y dicho accionador hidráulico lineal (10); estando ajustado el elemento de deslizamiento (18) axialmente para deslizarse dentro de dicha primera cavidad cilíndrica (19) de manera que obstruye, de acuerdo con su posición dentro de la cavidad, uno o más de dichos puertos de descarga (23a, 23b, 23c y 23d), para regular el flujo de líquido a presión desde y hacia dicho accionador hidráulico lineal (10);

comprendiendo también dicho distribuidor hidráulico de control electrónico (11) un elemento elástico (13) diseñado para mantener dicha válvula de deslizamiento (12) en la primera posición de funcionamiento, y un accionador de control eléctrico (14) diseñado para mover, cuando se le ordena, dicha válvula de deslizamiento (12) desde dicha primera posición de funcionamiento a dicha segunda posición de funcionamiento superando la acción del elemento elástico (13) y pasando a través de dicha tercera posición de funcionamiento;

estando caracterizado dicho dispositivo electrohidráulico (1) porque dicho accionador de control eléctrico (14) comprende un segundo pistón (21) ajustado axialmente para deslizarse dentro de una segunda cavidad cilíndrica (22) que se extiende dentro de dicha carcasa externa (15) coaxialmente con dicha primera cavidad cilíndrica (19) y orientado hacia un extremo axial de dicho elemento de deslizamiento (18); sobresaliendo dicho segundo pistón (21) parcialmente fuera de dicha segunda cavidad cilíndrica (22) de manera que se sitúa y permanece con un extremo contra el extremo axial de dicho elemento de deslizamiento (18), y estando ajustado para moverse de una manera hermética a fluidos dentro de dicha segunda cavidad cilíndrica (22) de manera que define dentro de esta última una cámara de volumen variable (22a), diseñada selectivamente para llenarse con líquido a presión.

2. Dispositivo electrohidráulico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho accionador de control eléctrico (14) está provisto con dos válvulas de solenoide que controlan la apertura y cierre, ajustadas dentro de dicha carcasa externa (15) para regular el flujo de entrada y salida de líquido a presión hacia/desde dicha cámara de volumen variable (22a).

3. Dispositivo electrohidráulico de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho accionador de control eléctrico (14) comprende dos inyectores de combustible ajustados en la carcasa externa (15) de manera que alcanzan dicha cámara de volumen variable (22a); un primer inyector de combustible (25) que tiene su boquilla pulverizadora orientada hacia dicha cámara de volumen variable (22a), y que se diseña para regular el flujo de entrada de líquido a presión a dicha cámara de volumen variable (22a); un segundo inyector de combustible que tiene su boquilla pulverizadora orientada lejos de dicha cámara de volumen variable (22), y diseñado para regular el flujo de salida de líquido a presión desde dicha cámara de volumen variable (22a).

4. Dispositivo electrohidráulico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho elemento elástico (13) comprende un resorte helicoidal (20) situado dentro de dicha cavidad cilíndrica (19) con los dos extremos apoyados contra una primera superficie final de la primera cavidad cilíndrica (19) y el extremo axial del elemento de deslizamiento (18) respectivamente, de manera que se mantiene el último apoyado firmemente contra una segunda superficie final (19a) de dicha primera cavidad cilíndrica (19); extendiéndose dicha segunda cavidad cilíndrica (22) dentro de dicha carcasa externa (15) desde dicha segunda superficie final (19a).

5. Dispositivo electrohidráulico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho accionador hidráulico lineal (10) comprende una carcasa externa (15) y un tercer pistón (16) ajustado axialmente para deslizarse dentro de una tercera cavidad cilíndrica (17) que se extiende en la carcasa externa (15) coaxialmente con el vástago (2a) de la válvula (2) y orientado hacia el extremo superior de dicho vástago (2a); estando ajustado dicho tercer pistón (16) en la tercera cavidad cilíndrica (17) de manera que sobresale parcialmente fuera de la cavidad, colocándose por lo tanto a sí mismo y permaneciendo siempre contra el extremo superior del vástago (2a) de la válvula (2), y estando ajustado para moverse dentro de dicha tercera cavidad cilíndrica hermética a fluidos (17) de manera que se define dentro de esta última una cámara de volumen variable (17a) diseñada selectivamente para llenarse con líquido a presión.