Patente nacional por "MÉTODO DUAL DE ACCIONAMIENTO DE VÁLVULAS Y SISTEMA DE ACCIONAMIENTO DE VÁLVULAS EN DONDE SE APLICA"

Reivindicaciones:
+ ES-2954608_A11.- Método dual de accionamiento de válvulas a cámara de combustión en motores de combustión interna, donde el motor comprende un sistema mecánico de accionamiento de dichas válvulas configurado para desarrollar unas determinadas aperturas y cierres de las mismas, caracterizado por comprender otras aperturas y cierres adicionales de las mencionadas válvulas, mediante un sistema de accionamiento electrónico de las mismas. 2.- Método dual de accionamiento de válvulas según la reivindicación 1, donde el accionamiento electrónico de las válvulas es controlado mediante una centralita, configurada para regular las aperturas y cierres que dependen del sistema de accionamiento electrónico de dichas válvulas. 3.- Método dual de accionamiento de válvulas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la capacidad de las válvulas de ofrecer resistencia a la apertura y de cerrarse posteriormente, comprende la acción producida por un resorte neumático acoplado a las válvulas. 4.- Método dual de accionamiento de válvulas según la reivindicación 3, donde en cada válvula, su capacidad de ofrecer resistencia a la apertura y de cerrarse posteriormente es regulable, debido a que es regulable la presión en el resorte neumático acoplado a las válvulas. 5.- Método dual de accionamiento de válvulas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde tras una apertura de válvulas provocada por cualquier medio, el posterior cierre de dichas válvulas comprende un impulso positivo proporcionado por el sistema de accionamiento electrónico de las válvulas. 6.- Sistema de accionamiento dual de válvulas a cámara de combustión en motores de combustión interna, donde el motor comprende un sistema mecánico de accionamiento de dichas válvulas que desarrolla unos determinados momentos de apertura y cierre de dichas válvulas, caracterizado por comprender adicionalmente un sistema de accionamiento electrónico, configurado para realizar aperturas y cierres adicionales de las mencionadas válvulas. 7.- Sistema de accionamiento dual de válvulas según la reivindicación 6, que comprende adicionalmente una centralita que controla el accionamiento electrónico de las válvulas, con apacidad de regular las aperturas y cierres de válvulas que resultan de dicho sistema de accionamiento electrónico. 8.- Sistema de accionamiento dual de válvulas según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 7, que comprende un resorte neumático acoplado a las válvulas, configurado para ofrecer una resistencia a la apertura y un impulso de cierre posterior. 9.- Sistema de accionamiento dual de válvulas según la reivindicación 8, donde la presión en el resorte neumático acoplado a las válvulas es regulable y por tanto también lo es la capacidad de cada válvula de ofrecer resistencia a la apertura y de cerrarse posteriormente. 10.- Sistema de accionamiento dual de válvulas según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, donde tras una apertura de válvulas provocada por cualquier medio, el sistema de accionamiento electrónico de válvulas proporciona un impulso positivo para el cierre de dichas válvulas.

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+ ES-2954608_A1 MÉTODO DUAL DE ACCIONAMIENTO DE VÁLVULAS Y SISTEMA DE ACCIONAMIENTO DE VÁLVULAS EN DONDE SE APLICA SECTOR DE LA TÉCNICA La presente invención se refiere al funcionamiento de las válvulas de admisión y escape en motores de combustión interna. ANTECEDENTES TÉCNICOS Desde el primer desarrollo comercial del motor de combustión interna por Jean J. Lenoir en 1.858, y del principio de 4 tiempos por Nicolaus August Otto en 1.876 (documento US194047A) , son muchas las variaciones que se han ido desarrollando a lo largo del último siglo y medio, con el fin de mejorar su funcionamiento y prestaciones. Uno de los desarrollos más importantes, en los que se han conseguido avances pero aún queda por mejorar, es en la llamada "respiración" de la cámara de combustión, que se realiza a través de las válvulas de admisión y escape. Los sistemas mecánicos convencionales, que principalmente consisten en un eje o árbol de levas, presentan como principal inconveniente la rigurosidad en el movimiento desarrollado por las válvulas, que no son capaces de adaptarse a diferentes condiciones a desarrollar en la cámara de combustión. Es decir, con el fin de optimizar las prestaciones del motor en diferentes temperaturas, regímenes de vueltas del motor, o presión en los fluidos, se requieren diferentes momentos de aperturas y cierres de válvulas. En este sentido, se conocen distintas soluciones de distribución variable que ajustan el movimiento relativo del árbol de levas con respecto al volante del motor para cambiar el diagrama de distribución. Por otro lado, es importante destacar que para un mismo motor, no hay solamente asociado un ciclo termodinámico a desarrollar, sino que en un mismo motor se pueden desarrollar diferentes ciclos termodinámicos de forma alternativa, y existen numerosas invenciones que consiguen tal fin. Entre los diferentes ciclos termodinámicos se pueden mencionar los de cuatro tiempos, siendo el más popular el ciclo Otto, así como otros también exitosos comercialmente como el Atkinson o el Miller. En este sentido, se conocen soluciones consistentes en árboles de levas desplazables, con un juego de levas activo para una posición otro juego de levas activo para la otra posición, desarrollándose diferentes ciclos termodinámicos en cada posición. Como por ejemplo en los motores que Toyota lleva comercializando muy exitosamente desde hace ya varios años en sus coches híbridos, donde en una posición del árbol de levas el motor desarrolla el ciclo Atkinson y en la otra posición el ciclo Otto. Asimismo, también cabe mencionar que existen otros ciclos que añaden tiempos adicionales a los cuatro tiempos habituales, como el documento US2014326202A1 sobre un ciclo de motor de 6 tiempos o el documento DE102004013854A1 sobre un ciclo de motor de 6 tiempos con inyección de agua. En este sentido, sería interesante conseguir un sistema que consiguiera fácilmente añadir a voluntad tiempos adicionales, para que el motor pudiera desarrollar indistintamente un ciclo de 4 tiempos durante un tiempo, y otro ciclo de más tiempos durante otro momento cuando se desee. También se conocen los sistemas camless o freevalve, como el de Koenigsegg, donde las válvulas son activadas electrónicamente, sin ningún elemento mecánico de desarrollo rígido que limite sus posibilidades de movimiento. Y para finalizar esta descripción de antecedentes relevantes, se conoce el documento US3220392A del freno de motor Jacobs ("Jake Brake" ®) inventado por Clessie Cummings, donde con una apertura adicional de la válvula de escape se obtiene como resultado que el motor actúe como un compresor de aire que ejerce un potente freno motor. Este invento consiste en que sobre el sistema de accionamiento de válvulas con el que ya cuenta el motor para desarrollar su ciclo termodinámico, se acopla un sistema de accionamiento de válvulas adicional que ejecuta la apertura adicional de la válvula de escape necesaria para desarrollar el freno de motor Jacobs. Dentro de la tapa de balancines, se superpone una solución mecánica que complementa a la ya existente. A pesar de los muchos avances tecnológicos desarrollados en el motor de combustión, y más concretamente en la posibilidad de variar el movimiento de las válvulas, sigue sin poder implementarse una eficiente flexibilidad en este campo. Frente a todas las soluciones conocidas y habida cuenta de los problemas técnicos existentes no resueltos hasta la fecha, se presenta la invención definida a continuación, consistente en un método dual de activación de válvulas y el sistema de activación de válvulas que desarrolla dicho método. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un primer aspecto inventivo, la presente invención se refiere a un método dual de accionamiento de válvulas a cámara de combustión en motores de combustión interna, donde el motor comprende un sistema mecánico de accionamiento de dichas válvulas, como por ejemplo un árbol de levas junto con unos taqués, configurado para desarrollar unas determinadas aperturas y cierres de las mismas, caracterizado por comprender otras aperturas y cierres adicionales de las mencionadas válvulas, mediante un sistema de accionamiento electrónico de las mismas, como por ejemplo un sistema electroneumático, electrohidráulico o electromagnético. A las aperturas y cierres de válvulas que proporciona el sistema mecánico de accionamiento (el árbol de levas) , se pueden añadir aperturas y cierres adicionales proporcionados por el sistema de accionamiento electrónico. Al estar controladas electrónicamente las nuevas aperturas y cierres, pueden producirse cuando se deseen, y no de forma estricta como sucede con las aperturas y cierres provocados por un árbol de levas. En realizaciones particulares, el accionamiento electrónico de las válvulas es controlado mediante una centralita, configurada para regular las aperturas y cierres que dependen del sistema de accionamiento electrónico de dichas válvulas. Como consecuencia, esta centralita tendría capacidad para controlar y modificar el desarrollo ofrecido por el motor, debido a su capacidad de controlar las aperturas y cierres adicionales de válvulas. El sistema mecánico de accionamiento de válvulas puede estar configurado por ejemplo para desarrollar un determinado ciclo termodinámico, y las aperturas y cierres adicionales provocados por el sistema de accionamiento electrónico para que todos los movimientos de válvulas conjuntos desarrollen otro ciclo termodinámico u otro desarrollo del motor, como por ejemplo un ciclo de motor de 8 tiempos. Igualmente, las aperturas y cierres provocados por el sistema electrónico pueden servir para alargar las aperturas o los cierres provocados por el sistema mecánico (el árbol de levas) , provocando ligeras modificaciones que cambien el ciclo termodinámico desarrollado por el motor. Un ejemplo sería cambiar el motor de ciclo Otto a ciclo Atkinson, haciendo que en la válvula de admisión el sistema electrónico se acople justo a continuación del sistema mecánico, haciendo que dicha válvula de admisión continúe un poco más abierta, durante una parte inicial de la carrera ascendente del pistón, retrasando por tanto ligeramente el inicio de la compresión. Otra aplicación práctica de estas realizaciones, sería por ejemplo la implementación del freno motor Jacobs, pero no a través de un mecanismo suplementario instalado en la tapa de balancines, sino gracias al sistema de accionamiento electrónico que suplementa al sistema mecánico de accionamiento de válvulas encargado de desarrollar el ciclo Diesel en un motor de camión. En este caso, la apertura extra de la válvula de escape al final del tiempo 2 de compresión la ejecuta el sistema de accionamiento electrónico, mientras que las aperturas normales de la válvula de admisión durante todo el tiempo 1 y de la válvula de escape durante todo el tiempo 4 las ejecuta el sistema mecánico. En este sentido es importante destacar que Clessie Cummings, el inventor del freno Jacobs, obtuvo la patente no por un sistema de accionamiento de válvulas regulado por presión de aceite, pues eso ya existía, sino por la combinación de dos soluciones mecánicas existentes que hasta el momento no se habían combinado. Es importante destacar, que la invención objeto de esta patente, consiste igualmente en la combinación de dos soluciones técnicas conocidas (un accionamiento mecánico de válvulas junto con otro electrónico) , pero que combinadas proporcionan una solución novedosa. Otra aplicación de estas realizaciones, sería la adaptación de un ciclo de 4 tiempos a uno de 8 tiempos consistente en un ciclo de 6 tiempos donde los tiempos 5 y 6 se repiten 2 veces, representando también los tiempos 7 y 8. De este modo, el ciclo resultante constaría de 4 primeros tiempos que coinciden con los 4 tiempos habituales, más otros 4 tiempos siguientes (tiempos 5 a 8) que consistirían en: • Tiempo 5: 2a admisión. Equivaldría con el tiempo 1, donde la válvula de admisión se abre accionada gracias al árbol de levas. • Tiempo 6: 2° escape. La válvula de escape se abre accionada por el sistema electrónico. • Tiempo 7: 3a admisión. La válvula de admisión se abre accionada por el sistema electrónico. • Tiempo 8: 3er escape. Equivaldría con el tiempo 4, donde la válvula de escape se abre accionada gracias al árbol de levas. En realizaciones particulares, la capacidad de las válvulas de ofrecer resistencia a la apertura y de cerrarse posteriormente, comprende la acción producida por un resorte neumático acoplado a las válvulas. Estos resortes neumáticos pueden estar presentes en lugar de los clásicos muelles de válvulas, o en combinación con ellos. En realizaciones particulares, la capacidad de cada válvula de ofrecer resistencia a la apertura y de cerrarse posteriormente es regulable, debido a que es regulable la presión en el resorte neumático acoplado a las válvulas. Los resortes neumáticos tienen muchas cualidades, como por ejemplo el poder ser regulables, cosa que no sucede igual con los muelles. Un motivo por el que podría ser muy interesante la utilización de resortes neumáticos en vez de muelles, sería para facilitar la labor del sistema electrónico de accionamiento de válvulas. Esto es así, puesto que la presencia de muelles podría ser una resistencia demasiado fuerte de vencer para el sistema electrónico, mientras que unos resortes neumáticos regulables que tengan una presión suficiente en los momentos de actuación del árbol de levas, pero una presión muy leve o incluso nula en los demás momentos, podría no suponer ningún problema a la actuación del sistema de accionamiento electrónico. En realizaciones particulares, tras una apertura de válvulas provocada por cualquier medio, el posterior cierre de dichas válvulas comprende un impulso positivo proporcionado por el sistema de accionamiento electrónico de las válvulas. En este caso, todos los cierres de válvulas comprenden un accionamiento electrónico de cierre de dichas válvulas, pero algunas aperturas podrían producirse sin necesidad de que actúe el sistema de accionamiento electrónico. Esta realización sería apropiada en caso de que no hubiera resortes de válvulas, o que éstos fueran muy débiles, y las válvulas requieran de un impulso específico para poder cerrarse en el momento preciso. En un segundo aspecto inventivo, la invención se refiere a un sistema de accionamiento dual de válvulas a cámara de combustión en motores de combustión interna, donde el motor comprende un sistema mecánico de accionamiento de dichas válvulas, como por ejemplo un árbol de levas junto con unos taqués, que desarrolla unos determinados momentos de apertura y cierre de dichas válvulas, caracterizado por comprender adicionalmente un sistema de accionamiento electrónico, como por ejemplo un sistema electroneumático, electrohidráulico o electromagnético, configurado para realizar aperturas y cierres adicionales de las mencionadas válvulas. Este segundo aspecto inventivo se refiere a un sistema dual de accionamiento de válvulas configurado para desarrollar el método de accionamiento dual de válvulas al que se refiere el primer aspecto inventivo. Todo lo que comprende el sistema dual de accionamiento de válvulas, tiene su equivalente en lo que comprende el método a desarrollar en dicho sistema. Por tanto, todo lo descrito anteriormente para el primer aspecto inventivo es también aplicable ara este segundo aspecto inventivo, dado que cada una de las realizaciones particulares del segundo aspecto inventivo son equivalentes a alguna de las realizaciones particulares del primer aspecto inventivo. Describir de forma extendida las realizaciones particulares del sistema de accionamiento dual de válvulas que tienen su realización equivalente en el método dual de accionamiento de válvulas, sería una repetición literal de los mismos conceptos y explicaciones, los cuales ya han sido descritos de forma extensiva en la descripción del método. Por tanto, lo anteriormente descrito para cada una de las realizaciones particulares del método dual de accionamiento de válvulas, es aplicable para cada una de las realizaciones particulares equivalentes del sistema que desarrolla ese método. No hay necesidad de tener que repetirlo todo, así que dense por descritas de forma extendida las siguientes realizaciones particulares del sistema, en la misma forma en que fueron descritas de forma extensiva sus realizaciones particulares equivalentes en el método. En realizaciones particulares, el sistema de accionamiento dual de válvulas comprende adicionalmente una centralita que controla el accionamiento electrónico de las válvulas, con capacidad de regular las aperturas y cierres de válvulas que resultan de dicho sistema de accionamiento electrónico. En realizaciones particulares, el sistema de accionamiento dual de válvulas comprende un resorte neumático acoplado a las válvulas, configurado para ofrecer una resistencia a la apertura y un impulso de cierre posterior. En realizaciones particulares, la presión en el resorte neumático acoplado a las válvulas es regulable y por tanto también lo es la capacidad de cada válvula de ofrecer resistencia a la apertura y de cerrarse posteriormente. En realizaciones particulares, tras una apertura de válvulas provocada por cualquier medio, el sistema de accionamiento electrónico de válvulas proporciona un impulso positivo para el cierre de dichas válvulas. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN A continuación se describen dos ejemplos no exclusivos ni limitativos de realización preferente del método dual de accionamiento de válvulas a cámara de combustión en motores de combustión interna, así como el sistema de accionamiento dual de válvulas a cámara de ombustión en motores de combustión interna, que comprenden los medios y funcionamiento que se describen con detalle a continuación. Se emplea un motor de combustión interna de ciclo Diésel, equipado en un camión, con: • Cuatro cilindros en línea. • Dos válvulas (una de admisión y una de escape) por cilindro, cada una de ellas con su correspondiente resorte neumático regulable, que se encarga de cerrar o ayudar a cerrar la válvula cuando sobre ésta no está actuando un elemento mecánico o electrónico que la mantenga abierta. • Un sistema de accionamiento mecánico de las válvulas, consistente en un único árbol de levas en cabeza que actúa sobre todas las ocho válvulas. • Un sistema de accionamiento electrónico consistente en ocho actuadores electrónicos, uno acoplado a cada válvula, configurado cada actuador para abrir o cerrar las válvulas según se desee, de forma adicional a las aperturas y cierres producidos por el árbol de levas. • Una centralita electrónica que controla todos los parámetros del motor. El motor normalmente funciona sólo con el sistema de accionamiento mecánico de válvulas, desarrollando un ciclo Diésel. En caso de ser necesaria una retención en el movimiento del camión, y con el fin de poder producir un freno motor similar al ejercido por el freno Jacobs, se activa el sistema de accionamiento electrónico de válvulas, que produce las siguientes acciones adicionales: • Se abre la válvula de escape al final del recorrido ascendente del pistón en el tiempo 2 de compresión, de forma que el motor se comporte como un compresor de aire, provocando una retención del mismo. Al liberarse el gas al final del tiempo 2, no existe un gas comprimido en la cámara de combustión que empuje el pistón hacia abajo en el tiempo 3 de expansión. • Se anulan los inyectores de combustible, de forma que ya no se introduce más combustible dentro de la cámara de combustión durante todo el tiempo que dure la fase de activación del sistema de accionamiento electrónico de válvulas. En otro ejemplo de realización preferente, el sistema de accionamiento electrónico de válvulas puede ser empleado para producir barridos de la cámara de combustión, con el fin de refrigerarla y conseguir resultados, como por ejemplo un mayor rendimiento térmico del motor o evitar una alta contaminación en los gases de escape. En este caso, se producen las siguientes acciones adicionales al funcionamiento normal del motor: • Se abre la válvula de escape en el tiempo 2, que dejaría de ser de compresión, liberando todos los fluidos que hubieran entrado a la cámara de combustión en el tiempo 1 anterior. En consecuencia, los tiempos 1 y 2 de forma conjunta producen lo que se conoce como un "barrido de la cámara", que ventila y refrigera la cámara de combustión. • Se abre la válvula de admisión durante el tiempo 3, que dejaría de ser de expansión, dando entrada a fluidos al interior de la cámara de combustión de forma idéntica al tiempo 1 de admisión. Como a continuación se produce el tiempo 4 de expulsión, los tiempos 3 y 4 de forma conjunta producen lo que se conoce como un "barrido de la cámara", que ventila y refrigera la cámara de combustión. • Se anulan los inyectores de combustible, de forma que ya no se introduce más combustible dentro de la cámara de combustión durante todo el tiempo que dure la fase de activación del sistema de accionamiento electrónico de válvulas. En ambos ejemplos de realización preferente, gracias al sistema de accionamiento electrónico de válvulas se consiguen acciones adicionales al ciclo de 4 tiempos, que consiguen cambiarlo de forma radical, para que el motor deje de funcionar como tal y no desarrolle un ciclo termodinámico de producción de trabajo. En el primer caso el motor se convierte en una especie de compresor de aire que produce mucho freno motor. Y en el segundo caso en el motor se produce una enorme refrigeración al circular mucho aire a través de él, sin que se produzca combustión alguna, además de no producirse apenas compresión de gases que supongan un esfuerzo o trabajo en el motor.

Publicaciones:
ES2954608 (23/11/2023) - A1 Solicitud de patente con informe sobre el estado de la técnica
Eventos:
En fecha 14/04/2022 se realizó Registro Instancia de Solicitud
En fecha 18/04/2022 se realizó Admisión a Trámite
En fecha 18/04/2022 se realizó 1001P_Comunicación Admisión a Trámite
En fecha 05/05/2022 se realizó Concesión solicitud de reducción de tasas
En fecha 11/05/2022 se realizó Publicación concesión reducción de tasas
En fecha 03/06/2022 se realizó Superado examen de oficio
En fecha 28/11/2022 se realizó Realizado IET
En fecha 11/01/2023 se realizó 1109P_Comunicación Traslado del IET
En fecha 23/11/2023 se realizó Publicación Solicitud
En fecha 23/11/2023 se realizó Publicación Folleto Solicitud con IET (A1)
En fecha 11/03/2024 se realizó Validación petición y/o pago de examen sustantivo no conforme
En fecha 11/03/2024 se realizó Retirada
En fecha 11/03/2024 se realizó 1108P_Notificación retirada solicitud por no petición y/o pago de examen sustantivo
En fecha 15/03/2024 se realizó Publicación retirada solicitud por no petición y/o pago de examen sustantivo
Pagos:
13/04/2022 - Pago Tasas IET