ES2877651T3 - Motor que comprende un dispositivo de medición para un motor de combustión interna que comprende un detector de paso de un objetivo - Google Patents
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Abstract
Motor de combustión interna que comprende: - Una biela que tiene un pie y un pistón (1) asociado con el pie de biela, el pistón comprende dos porciones de faldón (2, 2b), dos paredes laterales de refuerzo (6a, 6b) que conectan las dos porciones de faldón (2a, 2b) entre sí; - un objetivo (8) dispuesto en una de las paredes laterales (6a, 6b) o en el pie de biela; - un cárter del cilindro que define al menos un cilindro (3) y que tiene al menos un orificio pasante debajo del cilindro; - un dispositivo de medición (9) dispuesto en el orificio del cárter del cilindro y que comprende un detector de paso (10) del objetivo (8), un conector (11) y al menos un cable que conecta el detector de paso (10) al conector (11), una primera parte (9a) que soporta el conector (11), una segunda parte (9b) que soporta el detector de paso (10), la primera parte (9a) y la segunda parte (9b) están articuladas entre sí; el objetivo (8) está dispuesto frente al detector de paso (10), cuando el pistón (1) está cerca de una posición de punto muerto inferior.
Description
DESCRIPCIÓN
Motor que comprende un dispositivo de medición para un motor de combustión interna que comprende un detector de paso de un objetivo
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo de medición que comprende un detector del paso de un objetivo transportado por un pistón de un motor de combustión interna. Este tipo de dispositivo puede encontrar una aplicación en el campo de los motores con relación de compresión variable.
Antecedentes técnicos de la invención
Como introducción, se recuerda que un motor de combustión interna generalmente comprende un pistón de combustión que tiene un faldón que permite guiar el pistón en el cilindro, una biela asociada en el lado de su pie con el eje de pistón y en el lado de su cabeza sobre el cojinete de un cigüeñal. Estos dos cojinetes son generalmente de bulones paralelos. La función de la biela es transmitir el movimiento de traslación del pistón desde un "punto muerto superior" a un "punto muerto inferior" hasta el movimiento de rotación del cigüeñal.
En general, se acepta que adaptar la relación de compresión de un motor a su carga puede mejorar en gran medida el rendimiento energético del motor. Por ejemplo, a veces es deseable variar la relación de compresión entre aproximadamente un valor de 12 en ausencia de carga y un valor del orden de 8 a plena carga.
Se recuerda que la relación de compresión de un motor de combustión interna, a menudo denominada relación de compresión, corresponde a la relación entre el volumen de la cámara de combustión cuando el pistón está en su punto muerto inferior; y el volumen de la cámara de combustión cuando el pistón está en su punto muerto superior. En el estado de la técnica se conocen muchas soluciones que permiten ajustar la relación de compresión y/o de desplazamiento de un motor de combustión interna.
Cualquiera que sea la solución que se implemente para permitir este ajuste, a menudo es necesario tener la medición más directa posible de la relación de compresión, por ejemplo, a nivel de una computadora, para controlar eficazmente el motor. Esta información puede permitir, por ejemplo, determinar el instante preciso, o el desplazamiento angular preciso, en el que debe encenderse la bujía de la cámara de combustión del motor.
Se conocen así soluciones que implementan un sensor de posición sin contacto, el sensor se dispone fijo en el cárter del cilindro e identifica la proximidad de un objetivo dispuesto fijo en el pistón o en la biela. Este puede ser un sensor de efecto Hall, y en este caso el objetivo comprende un elemento magnético o una masa metálica. Los documentos DE4426501 y WO2010038102 describen tal detector de paso de un objetivo. La señal entregada por el sensor se puede analizar y su máximo indica el instante en el que el objetivo se coloca más cerca del sensor. Un modelo digital o tablas preestablecidas permiten determinar la relación de compresión combinando, por ejemplo, la información entregada por el sensor con la posición angular del cigüeñal. El documento DE102015217152 describe un motor de combustión interna con un sensor inductivo incorporado para medir la posición de un pistón.
El espacio delimitado por el cárter del cilindro en el que se mueven diversas piezas móviles (cigüeñal, pistones, bielas, etc.) es especialmente limitado. Los elementos adicionales que se colocan en este volumen (objetivo, sensor, etc.) deben disponerse y configurarse con precisión para no interferir con el funcionamiento del motor, garantizando al mismo tiempo sus funciones con gran fiabilidad. Se busca en particular evitar la integración de elementos adicionales que modificarían la geometría de los cilindros y/o cualquier mecanizado que pudiera dañar una camisa con la que estos cilindros puedan ser equipados.
Breve descripción de la invención
Con el fin de lograr uno de estos objetivos, el objeto de la invención proporciona un motor de combustión interna que comprende:
• Una biela que tiene un pie y un pistón asociado con el pie de biela, el pistón que comprende dos porciones de faldón, dos paredes laterales de refuerzo que conectan las dos porciones de faldón entre sí;
• un objetivo dispuesto en una de las paredes laterales o sobre el pie de biela;
• un cárter del cilindro que define al menos un cilindro y que tiene al menos un orificio pasante debajo del cilindro;
• un dispositivo de medición dispuesto en el orificio del cárter del cilindro y que comprende un detector de paso del objetivo, un conector y al menos un cable que conecta el detector de paso al conector, una primera parte que soporta el conector, una segunda parte que soporta el detector de paso, la primera la parte y la segunda parte se articulan entre sí.
El objetivo está dispuesto frente al detector de paso, cuando el pistón está cerca de una posición de punto muerto inferior.
Según otras características ventajosas y no limitativas de la invención, consideradas solas o en cualquier combinación técnicamente factible:
la primera parte del dispositivo de medición está completamente insertada en el cárter del cilindro;
el orificio es perpendicular al eje del cigüeñal del motor;
el detector de paso es un sensor de efecto Hall;
el motor tiene una relación de compresión variable;
las paredes del pistón están provistas de protuberancias reforzadas para retener un eje de pistón, y en las que el objetivo puede colocarse sobre una de las protuberancias reforzadas;
el objetivo se coloca cerca del pie de biela;
el objetivo es un cuerpo magnético o metálico.
Breve descripción de las figuras
Otras características y ventajas de la invención surgirán de la descripción detallada de la invención que seguirá con referencia a las figuras adjuntas en las que:
• Las Figuras 1a y 1b representan un pistón de un motor de combustión interna según dos realizaciones implementadas de acuerdo con la invención;
• La Figura 2 representa un motor de combustión interna que comprende un pistón de acuerdo con la invención;
• Las Figuras 3a y 3b representan respectivamente el dispositivo de medición durante su inserción en el bloque motor y en su posición de funcionamiento;
• La Figura 4 representa un dispositivo de medición provisto de un elemento de bloqueo en la posición de funcionamiento y con una lengüeta de control.
• La Figura 5 representa un dispositivo de medición que comprende un elemento de retorno.
Descripción detallada de la invención
Las figuras 1a y 1b muestran un pistón de combustión 1 de un motor de combustión interna según dos realizaciones de implementación de acuerdo con la invención. El pistón 1 está provisto de un faldón 2a, 2b que permite guiar el pistón 1 en un cilindro 3 definido por un cárter del cilindro del motor. De una manera completamente convencional, el faldón 2 está conectado a la tapa 4 del pistón 1 y lleva ranuras 5 para recibir los segmentos. El faldón 2 está compuesto por dos porciones 2a, 2b, cuya sección transversal tiene la forma de una porción de un círculo. Las dos porciones de faldón 2a, 2b están conectadas entre sí por medio de dos paredes laterales 6a, 6b. Estas dos paredes laterales 6a, 6b están provistas de protuberancias reforzadas 7a, 7b para recibir un eje de pistón y asociar este pistón con un pie de biela.
Se prevé disponer un objetivo 8 en una de las dos paredes laterales 6a, 6b para evitar que el objetivo 8 interfiera con el movimiento del pistón 1. El objetivo 8 puede estar constituido por un cuerpo metálico y/o magnético, o en general de cualquier material cuyo paso frente a un detector colocado en el motor pueda identificarse.
Preferiblemente, el objetivo 8 se coloca en la parte inferior de una de las paredes laterales 6a, 6b del pistón 1, es decir opuesta a la tapa 4. Este puede colocarse en el lado de admisión o de escape del pistón 1. A modo de ejemplo, y como se muestra en la Figura 1a, el objetivo 8 puede ser transportado por una de las protuberancias reforzadas 7a, 7b, o, como se muestra en la Figura 1b, el objetivo 8 puede transportarse sobre una nervadura de refuerzo de una de las paredes laterales 6a, 6b.
En una alternativa no mostrada, el objetivo se puede colocar en la biela, preferiblemente en las proximidades del pie de biela.
En la Figura 2 se muestra un motor de combustión interna que comprende un pistón 1 de acuerdo con lo que se acaba de describir. El pistón se coloca en un cilindro 3 definido por el cárter del cilindro. El cárter del cilindro tiene un orificio pasante debajo del cilindro 3. Este orificio está dimensionado para recibir un dispositivo de medición 9 que comprende, en un extremo destinado a colocarse dentro del bloque motor, un detector de paso 10. El detector de paso puede ser, por ejemplo, un sensor de efecto Hall, configurado para detectar el paso del objetivo 8. Cuando está en la posición de funcionamiento correcta en el orificio, el dispositivo de medición 9 está dispuesto frente al objetivo 8, cuando el pistón está en la posición de punto muerto inferior, o cerca de esta posición.
En la configuración mostrada en la Figura 2, se evita desembocar el orificio directamente en el cilindro 3, lo que habría sido necesario si el dispositivo de medición 9 no estuviera articulado. De hecho, tal mecanizado puede dañar la superficie interna del cilindro 3 y afectar el rendimiento del motor, en particular cuando el cilindro 3 comprende una camisa integrada o insertada en la pieza fundida.
Además, esta configuración permite obtener una medición muy directa, y por tanto precisa, de la posición del pistón 1 sin interferir con el funcionamiento del motor, que habría sido más difícil de obtener transportando el objetivo 8 por un biela.
Ventajosamente, para facilitar el mecanizado, el orificio formado en el cárter del cilindro es perpendicular al eje principal del cigüeñal 13.
El dispositivo de medición 9, como se ha visto, comprende un detector de paso 10 del objetivo 8. Este también incluye al menos un cable de conexión, que conecta el detector 10 a un conector 11. El cable y el conector permiten comunicar la medición de detección de paso a un ordenador.
Para permitir colocar frente a frente el objetivo 8, cuando el pistón está en la posición de punto muerto inferior, y el detector de paso 10, el dispositivo de medición 9 se compone de dos partes 9a, 9b articuladas entre sí. Las Figuras 3a y 3b representan respectivamente el dispositivo de medición 9 durante su inserción en el bloque motor y en su posición de funcionamiento.
La primera parte 9a soporta el conector 11 en su extremo libre. Esta tiene una longitud suficiente para que, cuando el dispositivo de medición 9 se coloque en el orificio del cárter del cilindro, la segunda parte 9b se coloque completamente dentro del espacio definido por el bloque motor. La segunda parte 9b soporta el detector de paso 10 en su extremo libre. Las dos partes 9a, 9b pueden ser huecas para poder hacer circular el cable entre el detector 10 y el conector 9.
El dispositivo de medición 9 se puede configurar selectivamente en una posición de inserción en la que la primera parte 9a y la segunda parte 9b están alineadas entre sí. Esta configuración, representada en la Figura 3a, permite introducir el dispositivo de medición 9 en el orificio del cárter del cilindro y colocarlo en su posición de funcionamiento.
El dispositivo de medición 9 también se puede configurar selectivamente en una posición de funcionamiento, en la que la primera parte 9a y la segunda parte 9b no están alineadas entre sí. Así, en la configuración de funcionamiento, la primera parte 9a y la segunda parte 9b pueden tener, por ejemplo, un ángulo de 90° entre ellas, como es evidente en las Figuras 2 y 3b. Cualquiera que sea este ángulo, la articulación existente entre la primera parte 9a y la segunda parte 9b permite colocar el dispositivo de medición 9 en la posición de funcionamiento en la que el detector 10 se coloca de frente al objetivo 8, cuando el pistón 1 está en su punto muerto inferior o cerca de su punto muerto inferior (o cerca de esta posición).
El dispositivo de medición puede llevar una pieza de sellado 12, que coopera con el orificio del cárter del cilindro para evitar cualquier flujo de aceite de motor fuera del bloque motor.
Ventajosamente, el dispositivo de medición 9 puede incluir un elemento de bloqueo, que permite sujetar firmemente el dispositivo de medición 9 en la posición de funcionamiento. Este puede ser un clip o una pata de apoyo. El elemento de bloqueo se puede colocar manualmente al colocar el dispositivo de medición 9 en el cárter del cilindro. Preferiblemente, y como se muestra en la Figura 4, se puede prever proporcionar al dispositivo de medición un elemento de alambre, o una lengüeta 13 que se alojen o integren en el dispositivo de medición 9, permitiendo el control del elemento de bloqueo, desde fuera del motor. Esto facilita el montaje y/o desmontaje del dispositivo de medición 9, ya que entonces no es necesario tener acceso directo al elemento de bloqueo.
En otra realización de la invención, mostrada en la Figura 5, el elemento de bloqueo del dispositivo de medición 9 puede comprender o consistir en un elemento de retorno 14 dispuesto al nivel de la articulación, entre la primera parte 9a y la segunda parte 9b. Este elemento de retorno 14 tiende naturalmente a colocar el dispositivo de medición
9 en la posición de funcionamiento en ausencia de cualquier fuerza externa. Por ejemplo, este puede ser un resorte de torsión.
En esta realización, mostrada en la Figura 5, el dispositivo de medición 9 se coloca "a la fuerza" en su posición de inserción hasta que al menos parte de la primera parte del dispositivo de medición 9 se inserta en el orificio del cárter del cilindro para permitir la inserción. Cuando, continuando la introducción del dispositivo de medición 9 en el bloque motor, la segunda parte 9b ha penetrado completamente en el bloque motor, el elemento de retorno 14 configura el dispositivo de medición 9 en su posición de funcionamiento.
Cualquiera que sea el modo de implementación elegido, el dispositivo de medición 9 se puede extraer "a la fuerza" del orificio, por ejemplo, para necesidades de mantenimiento o conservación, sin que sea necesario acceder manualmente al elemento de bloqueo, desde el interior del bloque motor. Esta extracción conduce a colocar naturalmente la primera parte 9a y la segunda parte 9b del dispositivo de medición en la configuración de inserción, forzando la articulación.
Por supuesto, la invención no se limita a las realizaciones descritas y es posible proporcionar realizaciones alternativas sin apartarse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones.
Claims (8)
1. Motor de combustión interna que comprende:
• Una biela que tiene un pie y un pistón (1) asociado con el pie de biela, el pistón comprende dos porciones de faldón (2, 2b), dos paredes laterales de refuerzo (6a, 6b) que conectan las dos porciones de faldón (2a, 2b) entre sí;
• un objetivo (8) dispuesto en una de las paredes laterales (6a, 6b) o en el pie de biela;
• un cárter del cilindro que define al menos un cilindro (3) y que tiene al menos un orificio pasante debajo del cilindro;
• un dispositivo de medición (9) dispuesto en el orificio del cárter del cilindro y que comprende un detector de paso (10) del objetivo (8), un conector (11) y al menos un cable que conecta el detector de paso (10) al conector (11), una primera parte (9a) que soporta el conector (11), una segunda parte (9b) que soporta el detector de paso (10), la primera parte (9a) y la segunda parte (9b) están articuladas entre sí;
el objetivo (8) está dispuesto frente al detector de paso (10), cuando el pistón (1) está cerca de una posición de punto muerto inferior.
2. Motor de combustión interna según la reivindicación anterior, en donde la primera parte (9a) del dispositivo de medición (9) está completamente insertada en el cárter del cilindro.
3. Motor de combustión interna según la reivindicación anterior, en donde el orificio es perpendicular a un eje del cigüeñal del motor.
4. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el detector de paso (10) es un sensor de efecto Hall.
5. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones anteriores, el motor tiene una relación de compresión variable.
6. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones anteriores, en donde las paredes (6a, 6b) están provistas de protuberancias reforzadas (7a, 7b) para la retención de un eje de pistón, y en donde el objetivo (8) está dispuesto en una de las protuberancias reforzadas (7a, 7b).
7. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el objetivo (8) está dispuesto próximo al pie de la biela.
8. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el objetivo (8) es un cuerpo magnético o metálico.
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