IT202100004331A1 - Un treno valvole per l’azionamento di un gruppo valvole cilindro per motore a combustione interna - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Della domanda di brevetto avente titolo:

?UN TRENO VALVOLE PER L?AZIONAMENTO DI UN GRUPPO VALVOLE CILINDRO PER MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA?

Campo dell?invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un treno di valvole impiegante la disabilitazione di eventi principali delle valvole, in particolare nel campo dei motori a combustione interna di grossa cilindrata per autocarri e veicoli da lavoro.

Stato dell?arte

La disattivazione del cilindro (CDA) ? una misura efficiente per realizzare la gestione termica e migliorare il consumo di carburante a bassi carichi. Il CDA si realizza disattivando le alzate delle valvole e il rifornimento di alcuni o tutti i cilindri.

Questo di solito viene fatto interrompendo il collegamento della camma e della valvola. Sono molto comuni gli elementi di regolazione del gioco idraulico (HLA) che possono collassare o elementi all'interno del treno di valvole che possono aprire la connessione (ad esempio sul ponte delle valvole). Tutti questi sistemi possono portare a velocit? di chiusura sede della valvola molto elevate, se il collegamento tra la camma e la valvola viene interrotto durante un periodo di grande alzata della valvola.

Sistemi di frenatura motore efficienti (es. 2 tempi) richiedono anche la disattivazione dei profili di alzata delle valvole implementati durante il funzionamento con accensione. La disattivazione dei profili di sollevamento della valvola di solito non ? sincronizzato con l'angolo di manovella per cilindro, il che significa che la valvola pu? chiudersi da qualsiasi posizione. Ci? pu? portare a velocit? di chiusura estreme e problemi di durata del motore.

Il documento US2014251266 descrive un meccanismo di disattivazione disposto all'interno di un treno di valvole principale in grado di disabilitare il convogliamento di eventi della valvola principale da una sorgente di movimento della valvola principale a una valvola attraverso il treno di valvole principale.

Qui, un bilanciere ? disposto per oscillare su un albero del bilanciere. Questo albero ? dotato di un passaggio dell'olio per alimentare un condotto del bilanciere in qualsiasi posizione del bilanciere. Il condotto del bilanciere alimenta un gruppo ?lost motion? disposto sul ponte di due valvole.

Il gruppo ?lost motion? include uno stantuffo esterno disposto in un'apertura/involucro del ponte di valvole e disposto per essere spinto verso il basso dal bilanciere attraverso uno stantuffo interno, disposto in un foro dello stantuffo esterno.

Lo stantuffo esterno ha un'apertura laterale che si estende attraverso la parete esterna dello stantuffo per ricevere un rullo o una sfera a cuneo. Lo stantuffo interno include uno o pi? recessi sagomati per ricevere in modo sicuro uno o pi? rulli o sfere a cuneo quando lo stantuffo interno viene spinto verso il basso contro una molla interna allo stantuffo interposta tra il fondo del foro assiale dello stantuffo esterno e lo stantuffo interno. L'apertura centrale del ponte valvole include anche uno o pi? incavi per ricevere uno o pi? rulli o sfere a cuneo in un modo che consente ai rulli o alle sfere di bloccare insieme lo stantuffo esterno e il ponte valvole, come mostrato nella figura 1. La molla dello stantuffo esterno pu? spingere lo stantuffo esterno verso l'alto nell'apertura centrale del ponte valvole. La molla interna dello stantuffo pu? spingere lo stantuffo interno verso l'alto nel foro dello stantuffo esterno.

Quando l'olio idraulico viene pressurizzato attraverso il bilanciere, lo stantuffo interno viene spinto verso il basso, quindi, il suo incavo consente a uno o pi? rulli o sfere a cuneo di disaccoppiare o sbloccare lo stantuffo esterno dal corpo del ponte della valvola. Di conseguenza, durante questo stato "sbloccato", il movimento di attivazione della valvola applicato dal gruppo lost motion non sposta il corpo del ponte valvole verso il basso per azionare le valvole. Invece, questo movimento verso il basso fa s? che lo stantuffo esterno scivoli verso il basso all'interno dell'apertura centrale del corpo del ponte valvole contro la spinta della molla dello stantuffo esterna, la cui forza di spinta ? meno rilevante di quella delle molle della valvola.

L'olio idraulico pu? essere pressurizzato mentre la gobba della camma costringe il bilanciere a spingere il gruppo lost motion con il risultato che le valvole vengono immediatamente chiuse urtando contro le loro sedi.

Una soluzione per evitare questo problema ? sincronizzare la pressurizzazione dell'olio in modo tale da scollegare il pistone esterno dal ponte valvole solo quando il bilanciere ? in condizione di rilascio, ovvero quando ? a contatto con la circonferenza di base della camma.

Questa sincronizzazione dovrebbe essere eseguita indipendentemente per ciascuno dei cilindri disattivati /frenati. Ad alta velocit? di rotazione ? difficile ottenere una sincronizzazione soddisfacente. Inoltre, il circuito idraulico dovrebbe essere complicato a causa dell'implementazione di un'elettrovalvola veloce per ogni cilindro.

EP1857642 descrive un sistema di disattivazione integrato in un regolatore di gioco, che ? montato all'estremit? del bilanciere e tocca lo stelo della valvola. Il regolatore comprende uno stantuffo cavo che pu? scorrere nell'estremit? del bilanciere ed ? forzato a contattare lo stelo della valvola mediante una molla. L'estremit? opposta della molla agisce su una sfera principale disposta in un manicotto fisso nel registro. Un anello di sfere ? parzialmente disposto in fori cavi in contatto anulare con la sfera e parzialmente sporgente in modo anulare, impedendo allo stantuffo di ritrarsi all'interno del bilanciere.

Il manicotto pu? essere pressurizzato in modo tale che la sfera possa scorrere contro la molla, consentendo all'anello delle sfere di rilasciare lo stantuffo. Quando la pressione viene rilasciata, la sfera spinge fuori l'anello di sfere bloccando nuovamente lo stantuffo.

Per la costruzione, la sfera ? spinta contro il fondo superiore del manicotto dalla molla in contatto con lo stantuffo, quindi la pressurizzazione non ? sufficiente per spingere verso il basso la sfera durante un evento.

Questa soluzione, rispetto a US2014251266, ? pi? efficiente perch? ? auto-sincronizzata, ma, l'implementazione del gruppo lost motion nel bilanciere aumenta il peso di quest'ultimo con il peggioramento della dinamica del treno valvole.

Sommario dell?invenzione

Scopo principale della presente invenzione ? quello di fornire una movimentazione della valvola ausiliaria che utilizzi la disabilitazione degli eventi di alzata valvole principali, che risolva i problemi/inconvenienti di cui sopra.

Lo scopo della presente invenzione ? di definire un sistema di disattivazione del cilindro a prova di guasto meccanico intrinseca, che non dipende da qualsiasi tipo di sincronizzazione.

L'idea di base della presente invenzione si basa sulla naturale interruzione del flusso di olio idraulico quando il bilanciere non ? in condizione di rilascio.

Per comodit? si considera attiva la condizione in cui il bilanciere viene fatto oscillare sul proprio albero di bilanciere a causa di una gobba dell'albero a camme, mentre quando il bilanciere segue la superficie cilindrica di base dell'albero a camme si considera come condizione rilasciata.

A partire dalla soluzione descritta in US2014251266, l'olio idraulico viene fornito al gruppo lost motion dall'albero del bilanciere al bilanciere, e dal bilanciere al piede oscillante del gruppo lost motion. Ciascuna delle interfacce tra i componenti, secondo US2014251266, ? realizzata in modo tale che il collegamento idraulico sia mantenuto indipendentemente dalla posizione reciproca dei componenti.

Ci? significa che la pressurizzazione del gruppo lost motion pu? avvenire in qualsiasi condizione sia in condizione di rilascio che attiva del bilanciere.

Secondo la presente invenzione, almeno una delle interfacce di collegamento idraulico funziona come una valvola a sfera.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, la valvola a sfera ? realizzata tra il dito del bilanciere e il piede oscillante sulla sommit? del gruppo lost motion.

Secondo un'altra forma di realizzazione preferita dell'invenzione, la valvola a sfera ? realizzata tra l'albero del bilanciere e il bilanciere.

Preferibilmente, sono implementate entrambe le valvole a sfera.

Per garantire una portata sufficiente e una bassa caduta di pressione, quando la pressione idraulica deve controllare il gruppo lost motion, l'imboccatura dei condotti pu? essere allargata secondo una direzione parallela all'asse di oscillazione.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti mediante le rivendicazioni allegate, che descrivono forme di realizzazione preferite dell'invenzione, formanti parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione delle figure

L'invenzione risulter? pienamente chiara dalla seguente descrizione dettagliata, fornita a mero esempio esemplificativo e non limitativo, da leggere con riferimento alle figure di disegno allegate, in cui:

- la figura 1 mostra il sistema lost motion descritto in US2014251266;

- la Fig. 2 mostra un sistema lost motion descritto in EP1857642A1;

- La Fig. 3 illustra la modifica di tale assieme per rendere tale soluzione una delle possibili forme di realizzazione della presente invenzione.

Gli stessi numeri e lettere di riferimento nelle figure designano parti uguali o funzionalmente equivalenti.

Secondo la presente invenzione, il termine "secondo elemento" non implica la presenza di un "primo elemento", primo, secondo, ecc. Sono usati solo per migliorare la chiarezza della descrizione e non devono essere interpretati in modo limitativo modo.

Descrizione dettagliata di varianti preferite dell?invenzione

La figura 3 descrive una forma di realizzazione preferita dell'invenzione.

In particolare tale figura mostra

- un ponte valvole VB collegato ad una coppia di steli di valvola VS (solo parzialmente mostrato),

- il gruppo lost motion LMA disposto in un foro o sede centrale CS del ponte valvole,

- il bilanciere RA atto a oscillare sul suo albero bilanciere RS e dotato di un dito disposto per spingere verso il basso il ponte attraverso il gruppo lost motion, - un albero a camme CM provvisto di almeno una gobba CH per definire un evento di sollevamento della valvola.

Come di consueto il bilanciere ha un rullo R disposto all'estremit? opposta del dito, ma potrebbe essere disposto dalla stessa parte del dito rispetto al fulcro definito dall'albero bilanciere con l?albero a camme sagomato in modo complementare rispetto a quello descritto in figura 3. Secondo la soluzione divulgata in US2014251266, il gruppo lost motion LMA include uno stantuffo esterno OP e uno stantuffo interno IP disposto all'interno di un foro nello stantuffo esterno, in modo tale che lo stantuffo interno possa scorrere nel foro secondo l'asse X.

Secondo lo stesso asse X, il bilanciere esercita la sua azione, spingendo verso il basso il piede oscillante SFO disposto sulla sommit? del pistone esterno OP.

In altre parole, lo stantuffo interno ? incapsulato nello stantuffo esterno e nel piede oscillante, che chiude lo stantuffo esterno come un cappuccio.

L'albero bilanciere RS ? provvisto di un condotto RSD per il convogliamento dell'olio idraulico. Il condotto comprende una porzione assiale e una porzione radiale, tali da comunicare idraulicamente con il condotto RD nel bilanciere RA.

Il dito del bilanciere, che tocca il piede oscillante SFP del gruppo lost motion, e il piede oscillante stesso ? preferibilmente configurato come un giunto a sfera con il suo condotto BJD predisposto per interconnettere il condotto del bilanciere RD con il condotto FD disposto nel piede oscillante.

Quando c'? comunicazione idraulica tra l'albero del bilanciere e il piede oscillante, una pressurizzazione comandata da un'elettrovalvola (veloce) provoca l'abbassamento del pistone interno IP nel foro del pistone esterno, in modo tale che il suo incavo si affaccia verso l'elemento di bloccaggio LE, quindi, quando il dito inizia a spingere il piede oscillante, l'elemento di bloccaggio, a forma di sfera o cuneo, interagisce con la sua sede LES definita nel corpo del ponte valvola e scorre nell'incavo LES sbloccando il gruppo lost motion dal ponte valvole. Pertanto, la spinta del dito provoca la compressione/rilascio della molla OPS dello stantuffo esterno che viene compressa, essendo interposta tra lo stantuffo esterno e la sede OCS definita nel ponte valvola. Pertanto, nel ponte valvole sono definite una sede principale OCS per accogliere il gruppo lost motion avente un asse di sviluppo coincidente con l'asse X ed almeno una sede LES estendentesi trasversalmente rispetto all'asse X per cooperare con almeno un elemento di bloccaggio.

Al termine della pressurizzazione, la molla interna IPS spinge verso l'alto lo stantuffo interno e la cavit? IPR ? sagomata per forzare l'elemento di bloccaggio a tornare nella condizione di bloccaggio.

Questi concetti qui richiamati sono simili a quelli divulgati in US2014251266.

A differenza di tale descrizione, secondo la presente invenzione, la comunicazione idraulica dall'albero del bilanciere e dal piede oscillante ? assicurata solo quando il bilanciere ? in condizione di rilascio, e al massimo nelle prime fasi di spinta del piede oscillante, in modo da permettere lo sblocco del pistone esterno dal ponte valvole. Quindi, con il cambiamento della posizione reciproca del bilanciere rispetto all'albero del bilanciere e/o al piede oscillante, tale comunicazione idraulica viene interrotta in modo tale che una pressurizzazione che si verifica tardivamente rispetto al sollevamento della valvola ? inefficace, nel senso che non ? in grado di abbassare lo stantuffo interno IP.

In altre parole, secondo la presente invenzione, la pressurizzazione del gruppo lost motion pu? essere effettuata solo mentre il bilanciere ? rilasciato, tuttavia, quando l'albero a camme costringe il bilanciere ad assumere una posizione diversa dalla condizione di rilascio, la comunicazione idraulica viene interrotta.

Secondo la presente invenzione, almeno una delle interfacce di collegamento idraulico funziona come una valvola a sfera.

Una prima interfaccia idraulica ? tra l'albero del bilanciere e il bilanciere, mentre una seconda interfaccia ? tra il dito del bilanciere RAF e il piede oscillante SFO.

L'efficienza dell'interruzione idraulica dipende fortemente dall'ampiezza dell'angolo di oscillazione del bilanciere.

Per ottenere ampiezze maggiori ? sufficiente accorciare il pi? possibile il dito. Tuttavia, il dimensionamento del bilanciere, il posizionamento reciproco dell'albero del bilanciere e il gruppo lost motion rientrano nei compiti della persona esperta nel ramo. Risulter? evidente agli esperti del ramo che non ? necessario impiegare dettagli specifici, che forme di realizzazione esemplificative possono essere realizzate in molte forme differenti e che nessuna delle due dovrebbe essere interpretata in modo da limitare l'ambito della divulgazione. In alcune forme di realizzazione esemplificative, processi ben noti, strutture di dispositivi ben note e tecnologie ben note non sono descritti in dettaglio.

Molti cambiamenti, modifiche, variazioni e altri usi e applicazioni dell'invenzione in oggetto risulteranno evidenti agli esperti del ramo dopo aver considerato la descrizione e i disegni allegati che ne descrivono le forme di realizzazione preferite come descritto nelle rivendicazioni allegate.

Le caratteristiche divulgate nel background della tecnica nota sono introdotte solo per meglio comprendere l'invenzione e non come una dichiarazione sull'esistenza della tecnica nota. Inoltre, dette caratteristiche definiscono il contesto della presente invenzione, pertanto tali caratteristiche saranno considerate in comune con la descrizione dettagliata.

Ulteriori dettagli di attuazione non verranno descritti, in quanto il tecnico del ramo ? in grado di realizzare l'invenzione partendo dall'insegnamento di quanto sopra descritto.

Claims (7)

RIVENDICAZIONI

1. Un treno valvole per azionare un gruppo valvola cilindro per un motore a combustione interna comprendente:

- una sorgente di movimento di evento principale (CM) configurata per fornire i movimenti principali dell'evento di alzata al gruppo valvola,

- un bilanciere principale (RA), disposto in modo da ruotare su un corrispondente albero bilanciere (RS) e operativamente collegato alla sorgente di movimento di evento principale, in modo tale da assumere una condizione attiva in corrispondenza dell'evento principale e una condizione di rilascio altrimenti,

- un gruppo lost motion (LMA) operativamente associato al gruppo valvola (VB), in cui il gruppo lost motion include uno stantuffo esterno (OP) disposto per ricevere un'azione del bilanciere principale e per trasmettere tale azione al gruppo valvola attraverso un elemento di bloccaggio (LE), in cui l'elemento di bloccaggio ? disposto per assumere

- una condizione di bloccaggio con una prima porzione disposta in una corrispondente sede (LES) del gruppo valvola e una seconda porzione disposta in un'apertura passante dello stantuffo esterno,

- una condizione di sblocco in cui l'elemento di bloccaggio ? completamente al di fuori della sede (LES) del gruppo valvola,

in cui il bilanciere include un dito (RAF) disposto per toccare un piede oscillante (SFO) del gruppo lost motion per trasferire tale movimento dell?evento al gruppo valvola, e in cui viene realizzato un collegamento idraulico tra l'albero del bilanciere, il bilanciere e il piede oscillante per pressurizzare il gruppo lost motion al fine di consentire lo sblocco dell'elemento di bloccaggio, in cui, detto collegamento idraulico ? operativo solo quando il bilanciere ? in condizione di rilascio e inibito quando il bilanciere ? in condizione attiva.

2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui il gruppo lost motion include uno stantuffo interno (IP) disposto in un foro dello stantuffo esterno (OP) e disposto per scorrere in esso secondo una direzione (X) trasversale al movimento dell'elemento di bloccaggio tra il bloccaggio e lo sblocco ed in cui lo stantuffo interno include una cavit? (IPR) per ricevere l'elemento di bloccaggio per assumere detta condizione di sblocco ed in cui lo stantuffo interno ? adatto per essere azionato contro una prima molla (IPS) mediante pressurizzazione del gruppo lost motion in modo tale da posizionare detta cavit? in posizione di ricezione.

3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta cavit? ? sagomata per forzare l'elemento di bloccaggio ad assumere detta condizione di blocco quando un movimento reciproco dello stantuffo interno rispetto allo stantuffo esterno ? causato da detta prima molla (IPS) quando detta pressurizzazione termina.

4. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto collegamento idraulico include una prima interfaccia idraulica definita tra l'albero del bilanciere e il bilanciere e una seconda interfaccia idraulica definita tra il bilanciere e il piede oscillante e in cui almeno una tra la prima e la seconda interfaccia ? sagomata come una valvola a sfera e in cui la valvola a sfera ? aperta solo quando il bilanciere ? in condizione di rilascio.

5. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto gruppo valvola comprende un ponte valvole e almeno due valvole associate al ponte valvole in modo tale che il ponte valvole ? in grado di sollevare le almeno due valvole contemporaneamente.

6. Sistema secondo la rivendicazione 5, in cui detto ponte valvole include una sede centrale (CS) predisposta per ricevere il gruppo lost motion, in cui un asse di sviluppo della sede centrale (CS) ? parallelo o coassiale con una direzione definita da detta trasmissione del moto dal bilanciere al gruppo lost motion.

7. Motore a combustione interna comprendente un cilindro, un pistone e una testata associati al cilindro e almeno un gruppo valvola per aprire e chiudere selettivamente la testa e un sistema per azionare il gruppo valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 - 6.