IT202100011516A1 - 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 volume idraulico (HLA) che possono collassare o elementi all'interno del treno di valvole che possono aprire la connessione (ad esempio sul ponte 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 in accensione. La disattivazione dei profili di sollevamento della valvola di solito non ? sincronizzata 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 valvole principale in grado di disabilitare il convogliamento di eventi principali di alzata valvola da una sorgente di movimento principale della valvola ad una valvola attraverso il treno valvole.

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 fornisce un gruppo ?lost motion? disposto sul ponte di due valvole.

Il gruppo lost motion include un pistone esterno disposto in una sede del ponte valvole e disposto per essere spinto verso il basso dal bilanciere e un pistone interno, disposto in una cavit? del pistone esterno.

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

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

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 ovviare a 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, cio? 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.

Pertanto, il problema di una rapida polarizzazione delle valvole nei loro siti ? attualmente presente almeno con lo schema divulgato in US2014251266.

Sommario dell?invenzione

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

Lo scopo della presente invenzione ? quello di progettare un sistema con un sistema meccanico di disattivazione del cilindro a prova di guasto intrinseco, che non dipende da alcun tipo di sincronizzazione.

L'idea della presente invenzione si basa su una valvola di sfiato dell'olio dosato, definita tra il pistone esterno e la relativa sede nel ponte valvole.

In altre parole, il volume tra il la base del pistone esterno e la sede ? riempito di olio e in caso di attivazione improvvisa del gruppo di lost motion, lo scarico dell'olio ammortizza il movimento relativo tra le due serie di componenti.

In altre parole, il treno di valvole comprende un ponte di valvole che include una sede in cui un gruppo di lost motion ? inserito in modo scorrevole, in cui il gruppo di lost motion include un pistone esterno avente uno sviluppo longitudinale disposto per ricevere un'azione del bilanciere principale e per trasmettere tale azione al ponte valvole attraverso un elemento di bloccaggio, in cui detto pistone esterno comprende una cavit? assiale in cui un pistone interno ? atto a scorrere in risposta alla pressurizzazione dell'olio; l'assieme lost motion ? configurato per definire un volume tra una porzione inferiore della sede e una porzione inferiore del pistone esterno ed ? configurato per ricevere olio pressurizzato e in cui detta sede ? dotata di un'apertura passante per scaricare detto olio pressurizzato in modo tale da ammortizzare un'improvvisa restrizione del volume causata dall'attivazione del lost motion.

Preferibilmente, il pistone esterno ? provvisto di un perno rastremato atto a penetrare nell'apertura dosando lo scarico dell'olio.

Quando il pistone esterno viene improvvisamente scollegato dal ponte valvole mentre il bilanciere sta spingendo il piede girevole, il perno e l'apertura sono disposti in modo che

- In una prima fase di avvicinamento del pistone esterno alla porzione inferiore della sede, il deflusso dell'olio viene progressivamente strozzato,

- In una seconda fase di avvicinamento del pistone esterno alla porzione di fondo della sede, tra lasede e il pistone esterno viene intrappolato un cuscino d'olio che ammortizza le valvole in chiusura verso le rispettive sedi.

Come nella tecnica nota, il bilanciere ? dotato di un passaggio per l'olio per alimentare con olio il gruppo lost motion attraverso il piede girevole.

L'olio viene alimentato continuamente, tuttavia, durante la disattivazione del cilindro, la pressione dell'olio viene aumentata in modo tale da forzare il gruppo di lost motion a scollegare il pistone esterno dal ponte valvole.

Tra il piede girevole e il pistone interno ? definita una camera per consentire lo scarico della forza di abbassamento durante la pressurizzazione. Dalla camera, un passaggio dell'olio ? definito all'interno del corpo del pistone esterno per riempire continuamente il volume tra il pistone esterno e il corpo del ponte valvole.

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 di lost motion descritto in US2014251266;

- La figura 2 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 di dettaglio di varianti preferite

La figura 2 descrive una forma di realizzazione preferita dell'invenzione.

In particolare tale figura rivela

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

- il gruppo lost motion LMA disposto in un corpo CS del ponte valvole.

Il dispositivo pu? essere completato con un bilanciere atto a oscillare sul proprio albero bilanciere e provvisto di un dito disposto a spingere verso il basso il ponte attraverso il gruppo lost motion come illustrato nella figura 1 della tecnica nota.

Pertanto, un albero a camme ? dotato di almeno una gobba per definire un evento di sollevamento della valvola che costringe il bilanciere a oscillare spingendo il complesso di lost motion in modo tale da forzare l'apertura delle valvole.

Come di consueto, il bilanciere pu? essere provvisto di un rullo disposto all'estremit? opposta del dito, ma potrebbe essere disposto dalla stessa parte del dito rispetto al fulcro definito dall'albero bilanciere con albero a camme sagomato complementare rispetto a quello illustrato in figura 1.

Secondo la soluzione divulgata in US2014251266, il gruppo di lost motion LMA include un pistone esterno OP e un pistone interno IP disposti all'interno di una cavit? CS del pistone esterno, in modo tale che il pistone interno possa scorrere nella cavit? secondo l'asse X, come un accoppiamento cilindro/pistone.

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

In altre parole, il pistone interno ? incapsulato nel pistone esterno e nel piede girevole, che chiude la cavit? del pistone esterno come un cappuccio.

L'albero del bilanciere ? provvisto di un condotto per convogliare l'olio idraulico al gruppo a lost motion, attraverso il piede girevole SFO del gruppo a lost motion. Lo stesso piede girevole ? preferibilmente configurato come giunto sferico con il suo condotto FD predisposto per interconnettere il condotto del bilanciere con una camera CH definita all'interno del pistone esterno ed in particolare tra il piede girevole e la porzione superiore del pistone interno IP.

In considerazione della comunicazione idraulica tra l'albero del bilanciere e il piede girevole, una pressurizzazione comandata da un'elettrovalvola (veloce) provoca l'abbassamento del pistone interno IP nella cavit? del pistone esterno, in modo tale che il suo recesso IPR sia rivolto verso l'elemento di bloccaggio LE, quindi, quando il dito inizia a spingere il piede girevole, l'elemento di bloccaggio, a forma di sfera o cuneo, interagisce con la sua sede LES definita nel corpo del ponte valvole e scorre nell'incavo LES sbloccando l'assieme lost motion dal ponte valvole. Pertanto, la pressione del dito provoca la compressione della molla esterna del pistone OPS. Quest'ultimo ? interposto tra il pistone esterno e la porzione inferiore BP della sede CS definita nel ponte valvole.

Pertanto, nel ponte valvole sono definiti

- un CS della carcassa per accogliere l'assieme a moto perduto LMA avente un asse di sviluppo coincidente con l'asse X e

- almeno una sede LES estendentesi trasversalmente rispetto all'asse X per cooperare con almeno un organo di bloccaggio LE.

Al termine della pressurizzazione, la molla interna IPS spinge verso l'alto il pistone interno e la rientranza IPR ? sagomata per forzare il ritorno dell'elemento di bloccaggio nella condizione di bloccaggio, cio? parzialmente all'interno della sede LES.

La molla interna IPS ? interposta tra il pistone interno e una porzione inferiore BP1 della cavit? CS del pistone esterno.

Secondo la presente invenzione, la sede CS del ponte valvole VB ? provvisto di una porzione di fondo BP dove ? disposta un'apertura passante MO per scaricare olio in un serbatoio ORS.

Il volume CC tra la porzione inferiore BP della sede CS e la porzione inferiore BP1 del pistone esterno ? continuamente riempito di olio a causa di un passaggio dell'olio che collega tale volume con la camera CH sopra descritta.

Quando il bilanciere agisce sul piede girevole e l'improvvisa pressurizzazione della camera provoca l'attivazione del gruppo di lost motion, si evita un'improvvisa restrizione del volume di cui sopra a causa dello scarico controllato dell'olio.

L'eliminazione dell'improvvisa restrizione del volume implica l'eliminazione di qualsiasi urto della valvola contro la relativa sede.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, il flusso di olio in uscita viene misurato in base alla dimensione del volume. Pi? il volume ? limitato, pi? ? strozzato il passaggio attraverso l'apertura MO.

Ci? ? ottenuto mediante un perno rastremato MPN applicato sulla porzione inferiore del pistone esterno per penetrare nell'apertura passante MO della sede.

Il perno ha una prima sezione, contigua alla superficie esterna dello stantuffo, di forma complementare all'apertura passante MO. Preferibilmente, sia la prima sezione che l'apertura sono cilindriche.

Il perno ha una seconda sezione, ovvero una punta, rastremata, per effettuare il dosaggio del flusso dell'olio durante la riduzione del gioco.

Quando il pistone esterno viene improvvisamente scollegato dal ponte valvole mentre il bilanciere sta spingendo il piede girevole, il perno e l'apertura sono disposti in modo che

- In una prima fase il perno si avvicina al passaggio pur aprendosi con la punta rastremata e il deflusso dell'olio viene progressivamente strozzato,

- In una seconda fase di accostamento il perno chiude quasi completamente l'apertura passante, in modo che un cuscino d'olio sia intrappolato tra la carcassa e il pistone esterno, che scarica le valvole in chiusura verso le rispettive sedi.

Nell'esempio di figura 2, il pistone esterno OP ha una porzione inferiore rastremata in modo tale che la molla a spirale OPS sia parzialmente asservita sul pistone esterno. Il canale di riempimento FP ? disposto nel pistone esterno che collega la camera CH con la superficie esterna del pistone esterno nella porzione inferiore.

Si dovrebbe notare che, un ulteriore passaggio dell'olio RP ? realizzato nel gruppo valvola per scaricare l'olio eventualmente intrappolato tra il pistone interno e il pistone esterno.

Tale olio si opporrebbe alla depressione del pistone interno.

Preferibilmente, una prima porzione dell'ulteriore passaggio dell'olio RP ? realizzata nel pistone interno collegando la porzione inferiore della cavit? CV con la cavit? IPR. Una seconda porzione dell'ulteriore passaggio dell'olio ? realizzata nel pistone esterno secondo una direzione trasversale rispetto all'asse X, tale da collegare l'incavo IPR con la sede LES dell'elemento di bloccaggio LE. Infine, un'altra porzione dell'ulteriore passaggio dell'olio RP viene realizzata per raggiungere la superficie esterna del ponte valvole. Si deve considerare che ? possibile decidere percorsi ulteriori e differenti per scaricare l'olio intrappolato tra il pistone interno e la porzione inferiore BP1 del pistone esterno.

? chiaro dai disegni che tale volume tra il pistone interno e la porzione di fondo BP1 del pistone esterno ? parzialmente occupato dalla molla a spirale IPS ed ? disposto opposto alla suddetta camera CH rispetto al pistone interno.

Molti cambiamenti, modifiche, variazioni e altri usi e applicazioni della presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dopo aver considerato la specifica e i disegni allegati che ne descrivono 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 di una tecnica nota. Inoltre, dette caratteristiche definiscono il contesto della presente invenzione, quindi tali caratteristiche devono essere considerate in comune con la descrizione dettagliata.

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

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

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

- una sorgente di movimento dell'evento principale configurata per fornire i movimenti della valvola dell'evento principale al gruppo valvola,

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

- un ponte di valvole (VB) comprendente una sede (CS) in cui ? inserito scorrevolmente

- un gruppo di lost motion (LMA), in cui il gruppo di lost motion include un pistone esterno (OP) avente uno sviluppo longitudinale (X) disposto per ricevere un'azione del bilanciere principale e per trasmettere tale azione al ponte valvole attraverso un elemento di bloccaggio (LE), in cui l'elemento di bloccaggio ? disposto ad 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 del pistone esterno,

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

in cui, detto pistone esterno (OP) include una cavit? assiale (CV) in cui un pistone interno (IP) ? adatto a scorrere sotto in risposta alla pressurizzazione dell'olio, in cui detta pressurizzazione dell'olio trasmessa dal bilanciere, e in cui detto pistone interno include un recesso (IPR) atto ad accogliere detto elemento di bloccaggio durante la pressurizzazione dell'olio in modo tale da definire detta condizione di sbloccaggio; l'assieme di lost motion essendo configurato per definire un volume (CC) tra una porzione inferiore (BP) della sede e una porzione inferiore (BP1) del pistone esterno (OP) configurato per ricevere detto olio pressurizzato e in cui detta sede (CS) ? provvisto di un'apertura passante (MO) per scaricare detto olio in pressione in modo tale da ammortizzare un'improvvisa restrizione del volume (CC).

2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui il pistone interno ? disposto per scorrere secondo detta direzione longitudinale (X), trasversale ad un movimento dell'elemento di bloccaggio tra la condizione di bloccaggio e sbloccaggio.

3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui una prima molla (IPS) ? disposta all'interno della cavit? interna del pistone in modo tale da riportare il pistone interno in una condizione rilassata al termine della pressurizzazione dell'olio.

4. Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui detta rientranza (IPR) ? sagomata per forzare l'elemento di bloccaggio ad assumere detta condizione di bloccaggio quando detta prima molla riporta il pistone interno in detta condizione rilassata.

5. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la porzione inferiore (BP1) del pistone esterno (OP) ? provvista di un perno rastremato (MPN) fissato per penetrare nell'apertura passante (MO) almeno in funzionamento predeterminato condizione.

6. Sistema secondo la rivendicazione 5, in cui il perno (MPN) ha una prima sezione, contigua alla superficie esterna del pistone, avente forma complementare all'apertura passante MO ed una seconda sezione, ossia una punta, rastremata, per eseguire un dosaggio della portata dell'olio durante una progressiva riduzione del volume (CC).

7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il pistone esterno ? provvisto di un piede girevole (SFO) disposto per essere contattato dal bilanciere e in cui un primo passaggio dell'olio (FD) ? definito nel piede girevole per ricevere detto olio pressurizzato.

8. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui il pistone esterno ? provvisto di un secondo passaggio dell'olio (FP) atto a mettere in comunicazione detto primo passaggio dell'olio (DF) con detto volume (CC).

9. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una seconda molla (OPS) disposta nel volume per forzare il pistone esterno ad assumere una posizione predeterminata rispetto alla carcassa (CS) al termine di un movimento di evento principale.

10. Motore a combustione interna comprendente un cilindro, un pistone e una testa 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 1-8.