ES2278295T3 - Conducto multiple de admision con recipiente de aire para un motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Un conducto múltiple (3) de admisión para un motor (1) de combustión interna que tiene por lo menos un cilindro (2); el conducto múltiple (3) comprende por lo menos un tubo de entrada (4) que une el conducto múltiple (3) de admisión con el cilindro (2) y un recipiente de aire (16) que comprende como mínimo un cuerpo hueco (17) que define una cámara vacía (18) que comunica con el conducto múltiple (3) de admisión por medio de una válvula de compensación (19); el conducto múltiple (3) de admisión se caracteriza porque la cámara vacía (18) comunica directamente con el tubo de entrada (4) por medio de una válvula de compensación (19) de alta velocidad.
Description
Conducto múltiple de admisión con recipiente de
aire para un motor de combustión interna.
La presente invención se refiere a una
conducción múltiple de admisión para un motor de combustión
interna.
Como es sabido, un motor de combustión interna
comprende cierto número de cilindros, cada uno de los cuales está
unido a una conducción de entrada múltiple por medio de una
respectiva válvula de admisión, y a una conducción de escape
múltiple por medio de una respectiva válvula de expulsión. La
conducción múltiple de entrada se une a cada cilindro por un
respectivo tubo de admisión y recibe aire limpio (esto es, aire que
contiene aproximadamente un 20% de oxígeno) por medio de una
válvula de regulación ajustable entre una posición cerrada y una
posición completamente abierta; y un tubo de escape se extiende
desde el conducto múltiple de expulsión y termina en un silenciador
para descargar los gases de la combustión en la atmósfera.
La apertura y cierre cíclicos de las válvulas de
admisión impide la circulación continua en masa del aire de
entrada, y se produce la pulsación o incluso el flujo de retroceso
dentro de los tubos de entrada. Ese flujo discontinuo impide la
carga de los cilindros (y por consiguiente el par de fuerza del
motor) y somete al conducto múltiple de entrada a una tensión
mecánica que impide la fabricación de conductos múltiples de
entrada de estructura ligera.
DE 3.210.239 A1 describe un recipiente de aire
para compensar las fluctuaciones del caudal en las conducciones de
presión de bombas y similares (especialmente en las bombas de
desplazamiento positivo oscilante); el recipiente de aire tiene una
membrana tubular a través de la cual circula el medio de flujo; un
líquido en un depósito que rodea la membrana tubular en un
alojamiento que contiene la membrana tubular; una válvula sensible
situada en la cara externa de la membrana tubular, en el líquido
del depósito; y un recipiente de presión que contiene el líquido
del depósito. En este diseño del recipiente de aire, el medio de
fluido circula a través del recipiente en una conducción recta; y
la membrana tubular es preferente-mente un tubo
doble para impedir que el medio de flujo se ponga en contacto con
el líquido del depósito del recipiente de presión.
US 5.826.554 A1 describe un medio de descarga de
presión para un tubo de admisión de aire de pared delgada para un
motor de combustión interna; en una abertura de una pared delgada de
un tubo de entrada de aire hay instalada una válvula que suministra
aire de combustión desde un dispositivo de control de flujo a un
cilindro de un motor de combustión interna, para eliminar el exceso
de presión en el tubo. La válvula comprende un casquillo unido a un
segmento del tubo de entrada de aire, y un elemento de válvula de
paraguas hecho de un elastómero está sustentado en el casquillo
para cubrir normalmente la abertura del tubo y para resistir la
deformación cuando la presión en el tubo alcance un valor
predeterminado, de modo que deje al descubierto la abertura y una
el interior del tubo con la atmósfera ambiente.
US 6.302.076 B1 describe un motor de combustión
de cuatro tiempos que comprende una cámara de combustión, un
conducto múltiple de admisión acoplado a la cámara de combustión,
una válvula unidireccional situada dentro del conducto múltiple de
admisión, una válvula de entrada para modular el flujo de una mezcla
combustible-aire dentro y fuera de la cámara de
combustión, y una cámara de pleno situada en el conducto múltiple de
admisión más abajo de la válvula unidireccional y más arriba de la
válvula de admisión. Durante el tiempo de compresión del motor se
almacena una carga a presión de la mezcla
combustible-aire dentro del conducto múltiple y el
pleno; la cantidad de la mezcla combustible-aire
almacenada dentro del pleno se controla regulando el volumen del
pleno o bien, alternativamente, se usa una válvula de pleno para
regular la cantidad de mezcla combustible-aire que
entra y sale de un pleno de volumen fijado.
Un objeto de la presente invención es presentar
una conducción múltiple de admisión para un motor de combustión
interna diseñado para eliminar los inconvenientes antedichos y que
en particular sea económica y fácil de construir.
Según la presente invención, se dispone una
conducción múltiple de admisión para un motor de combustión interna
tal como se describe en las reivindicaciones adjuntas.
Se describirá a título de ejemplo una
realización no limitativa de la presente invención con referencia a
los dibujos que se acompañan, en los cuales:
La figura 1 muestra una vista esquemática de un
motor de combustión interna que tiene una conducción múltiple de
acuerdo con la presente invención, y
Las figuras 2 y 3 muestran secciones
esquemáticas laterales de un recipiente de aire según de la
conducción múltiple de la figura 1 en dos configuraciones
diferentes.
En la figura 1 el número 1 indica en conjunto un
motor de combustión interna que tiene cuatro cilindros 2 (de los
que se ha representado sólo uno en la figura 1), estando unido cada
uno de ellos a un conducto múltiple de admisión 3 por un respectivo
tubo de entrada 4 regulado por una válvula de admisión 5, y a un
conducto múltiple de escape 6 por un respectivo tubo de salida 7
regulado por una válvula de escape 8. El conducto múltiple de
admisión 3 recibe aire fresco (esto es, aire del exterior que
contiene aproximadamente un 20% de oxígeno) por medio de una
válvula 9 de estrangulación ajustable entre una posición cerrada y
una posición totalmente abierta. Un tubo de escape 10 se extiende
desde el conducto múltiple de escape 6 y termina en un silenciador
conocido (no representado) para expulsar los gases de la combustión
a la atmósfera.
En una primera realización, representada en la
figura 1, se inyecta el combustible (por ej., gasolina, diesel,
metano, GLP, etc.) directamente en cada cilindro 2 por un respectivo
inyector 11; en una realización alternativa, no representada, los
inyectores 11 están situados dentro de los tubos de entrada 4
(inyección indirecta).
Cada cilindro 2 tiene un pistón 12, que se mueve
cíclicamente hacia arriba y hacia abajo dentro del cilindro 2 y se
une mecánicamente a un eje 13 por un cigüeñal 14.
El motor 1 puede comprender también una unidad
de control 15 que, en particular, controla la válvula de regulación
9 y los inyectores 11 en cada ciclo para llenar los cilindros 2 con
una cantidad de mezcla de combustible y soporte de la combustión
(aire fresco) según sean las condiciones de trabajo del motor 1 y el
control por el conductor. Las válvulas de admisión 5 y las válvulas
de expulsión 6, por otra parte, están unidas mecánicamente al eje
13 por un grupo de levas (no representado) y así son activadas por
la rotación del eje 13.
El conducto múltiple de entrada 3 comprende un
recipiente de aire 13 que, para cada tubo de entrada 4, comprende
un cuerpo hueco 17 situado entre el conducto de entrada múltiple 3 y
el cilindro 2 y que define una cámara vacía 18 que comunica con el
tubo de entrada 4 por medio de una válvula de compensación 19 de
alta velocidad situada enfrente de la admisión del cilindro
definida por la válvula de admisión 5. En una variante no
representada se dispone un solo cuerpo hueco 17 entre el conducto
múltiple 3 de admisión y los cilindros 2, y contiene cuatro cámaras
vacías 18 aisladas una de otra (esto es, para cada cilindro 2 hay
una respectiva cámara vacía 18 aislada).
En una realización alternativa (no
representada), el recipiente de aire 16 comprende sólo un cuerpo
hueco 17, que comunica con los cuatro tubos de admisión 4 por medio
de cuatro respectivas válvulas de compensación 19. En otra
realización no representada, el recipiente de aire 16 comprende sólo
un cuerpo hueco 17 que comunica con el conducto múltiple de
admisión 3 por medio de una sola válvula de compensación 19. Esta
configuración es más barata y más compacta, pero disminuye el
rendimiento.
En la realización representada, cada válvula de
compensación 19 es accionada por una leva convencional (no
representada) unida al eje 13 y que puede ser la misma leva que
acciona la correspondiente válvula de admisión 5, o una leva
diferente. En una realización alternativa, representada con líneas
de trazos, cada válvula de compensación 19 es accionada por un
respectivo actuador eléctrico 20 controlado por una unidad de
control 15; en cuyo caso la unidad de control 15 puede unirse
asimismo a un cierto número de sensores de presión 21, cada uno de
ellos alojado, para determinar la presión, dentro de un respectivo
tubo de admisión 4. Sin sensores de presión 21, la apertura y
cierre de las válvulas de compensación 19 se realiza únicamente en
base a la posición angular del eje 13; con sensores de presión 21,
la apertura y cierre de las válvulas de compensación 19 se efectúa
a base de la posición angular del eje 13 y el valor de la presión
dentro de los tubos de admisión 4. Los sensores de presión 21
podrían substituirse por una unidad de estimación, que sea capaz de
estimar el valor de la presión dentro de los tubos de admisión 4
sin realizar una medición directa.
En el uso real, la apertura y cierre cíclicos de
las válvulas de admisión 5 impiden el flujo continuo en masa del
aire de entrada, y originan una pulsación dentro de los tubos de
admisión 4; dicha pulsación del aire de entrada causa una
infrapresión y una sobrepresión dentro de cada tubo de admisión 4, y
la variación de la presión es dependiente del tiempo (esto es, es
función de la posición angular del eje 13).
Durante la carrera de admisión de un cilindro 2
(esto es, cuando la respectiva válvula de admisión 5 se abre para
introducir aire fresco procedente del conducto múltiple de admisión
3 en el cilindro 2), se cierra la respectiva válvula de
compensación 19 (figura 2); tan pronto como la válvula de admisión 5
se cierra y la presión dentro del correspondiente tubo de entrada 4
empieza a aumentar, se abre la respectiva válvula de compensación
19 (figura 3) hasta que la presión alcanza su valor máximo y después
se cierra inmediatamente para establecer una sobrepresión en la
cámara 18. Cuando la válvula de admisión 5 se abre de nuevo al
comienzo de la siguiente carrera de admisión del cilindro 2, la
válvula de compensación 19 se abre para soportar la carga del
cilindro 2. Más concretamente, la válvula de compensación 19 puede
abrirse un corto tiempo antes de que se abra la válvula de admisión
5, de modo que se genera una ligera sobrepresión dentro del tubo de
entrada 4 cuando se abre la válvula de admisión 5. Cuando se produce
una sobrepresión en el tubo 4 de entrada por aspiración en el
cilindro 2, la válvula de compensación 19 se cierra para producir
una infrapresión en la cámara 18; en ese momento se repite el ciclo
antedicho.
El recipiente de aire 16 arriba descrito puede
usarse en cualquier tipo de motor de combustión interna, incluso en
motores de dos tiempos y en motores rotativos, que no tienen
válvulas de admisión y escape; y también en los motores de
competición, que tienen un conducto múltiple de admisión para cada
cilindro.
El recipiente de aire 16 sirve para reducir en
gran medida los efectos negativos producidos por la pulsación del
aire de admisión, y en especial para mejorar la carga de los
cilindros (y, por lo tanto, el par motor) y para reducir el
esfuerzo mecánico sobre el conducto múltiple 3 de admisión.
Claims (15)
1. Un conducto múltiple (3) de admisión para un
motor (1) de combustión interna que tiene por lo menos un cilindro
(2); el conducto múltiple (3) comprende por lo menos un tubo de
entrada (4) que une el conducto múltiple (3) de admisión con el
cilindro (2) y un recipiente de aire (16) que comprende como mínimo
un cuerpo hueco (17) que define una cámara vacía (18) que comunica
con el conducto múltiple (3) de admisión por medio de una válvula
de compensación (19); el conducto múltiple (3) de admisión se
caracteriza porque la cámara vacía (18) comunica
directamente con el tubo de entrada (4) por medio de una válvula de
compensación (19) de alta velocidad.
2. Un conducto múltiple (3) de admisión según la
reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo hueco (17)
está situado entre el conducto múltiple (3) y el cilindro (2).
3. Un conducto múltiple (3) de admisión según
las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el tubo de
entrada (4) se regula por como mínimo una válvula de admisión (5), y
porque la válvula de compensación (19) está situada enfrente de la
entrada del cilindro definida por la válvula de admisión (5).
4. Un conducto múltiple (3) de admisión según
una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la
válvula de compensación (19) se acciona por un sistema de levas
impulsado por un eje (13) del motor (1).
5. Un conducto múltiple (3) de admisión según la
reivindicación 4, caracterizado porque el tubo de entrada
(4) se regula por como mínimo una válvula de admisión (5), y porque
la válvula de compensación (19) es accionada por la leva que
acciona la válvula de admisión (5).
6. Un conducto múltiple (3) de admisión según
una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la
válvula de compensación (19) es accionada por un actuador eléctrico
(20) controlado por una unidad de control (15).
7. Un conducto múltiple (3) de admisión según la
reivindicación 6, caracterizado porque se disponen medios de
estimación que están unidos a la unidad de control (15) y estiman la
presión dentro del tubo de entrada (4), y porque la unidad de
control (15) controla la apertura y cierre de la válvula de
compensación (19) en base a la posición angular de un eje (13) del
motor (1) y al valor de la presión dentro del tubo de entrada
(4).
8. Un conducto múltiple (3) de admisión según la
reivindicación 7, caracterizado porque los medios de
estimación comprenden un sensor de presión (21) situado dentro del
tubo de entrada (4).
9. Un conducto múltiple (3) de admisión según
una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el
motor (1) comprende un cierto número de cilindros (2) cada uno de
los cuales está unido al conducto múltiple (3) de admisión por un
respectivo tubo de entrada (4), y porque el recipiente de aire (16)
comprende sólo un cuerpo hueco (17) que comunica con el conducto
múltiple (3) de admisión por medio de una única válvula de
compensación (19).
10. Un conducto múltiple (3) de admisión según
una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el
motor (1) comprende un cierto número de cilindros (2) cada uno de
los cuales está unido al conducto múltiple (3) de admisión por un
respectivo tubo de entrada (4), y porque el recipiente de aire (16)
comprende sólo un cuerpo hueco (17) que comunica con cada tubo de
entrada (4) por medio de una respectiva válvula de compensación
(19).
11. Un conducto múltiple (3) de admisión según
una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el
motor (1) comprende un cierto número de cilindros (2) cada uno de
los cuales está unido al conducto múltiple (3) de admisión por un
respectivo tuno de entrada (4), y porque el recipiente de aire (16)
comprende, para cada tubo de entrada (4), una correspondiente
cámara vacía (18) unida al tubo de entrada (4) por una respectiva
válvula de compensación (19).
12. Un conducto múltiple (3) de admisión según
la reivindicación 11, caracterizado porque el recipiente de
aire (16) comprende un único cuerpo hueco (17), que contiene cierto
número de cámaras vacías (18) aisladas una de otra.
13. Un procedimiento para accionar la válvula de
compensación (19) del conducto múltiple (3) según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque comprende los
pasos de:
cerrar la válvula de compensación (19) durante
la carrera de admisión del cilindro (2);
abrir la válvula de compensación (19) tan pronto
como se cierra una válvula de admisión (5) del cilindro (2) y la
presión dentro del tubo de entrada (4) empieza a aumentar;
mantener la válvula de compensación (19) abierta
hasta que la presión dentro del tubo de entrada (4) alcanza su
valor máximo;
cerrar la válvula de compensación (19)
inmediata-mente después de que la presión dentro del
tubo de entrada (4) alcanza su valor máximo para establecer una
sobrepresión en la cámara (18);
abrir la válvula de compensación (19) cuando la
válvula de admisión (5) se abre de nuevo al comienzo de la
siguiente carrera de admisión del cilindro (2) para soportar la
carga del cilindro (12);
14. Un procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque la válvula de compensación (19) se
cierra cuando se produce una infrapresión en el tubo de entrada (4)
por aspiración del cilindro (2) para producir una infrapresión en
la cámara (18).
15. Un procedimiento según las reivindicaciones
13 o 14, caracterizado porque la cámara de compensación (19)
se abre durante un corto tiempo antes de la apertura de la válvula
de admisión (5) de manera que se genera una ligera sobrepresión
dentro del tubo de entrada (4) cuando se abre la válvula (5).
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