ES2320958B1 - Dispositivo de recirculacion de gases de combustion para motores turboalimentados, motor que comprende dicho dispositivo y vehiculo automovil que comprende dicho motor. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de recirculación de gases de
combustión para motores turboalimentados, motor que comprende dicho
dispositivo y vehículo automóvil que comprende dicho motor, que
permite evitar una pérdida de presión en el colector de admisión
cuando la presión media en el colector de admisión supera la presión
media en el colector de escape, que comprende una carcasa (3)
situada entre los colectores de escape (5) y los colectores de
admisión (6), en cuyo interior se sitúa un disco (1) que está
configurado para girar de manera sincronizada con el motor y abrir
y/o cerrar un conducto (9) que comunica el interior de la carcasa
(3) con cada colector de escape (5), mediante la situación de una
pluralidad de aberturas radiales (8) que comprende dicho disco (1),
lo que permite una recirculación de gas de combustión desde los
colectores de escape (5) cuando la presión instantánea es máxima en
los mismos.
Description
Dispositivo de recirculación de gases de
combustión para motores turboalimentados, motor que comprende dicho
dispositivo y vehículo automóvil que comprende dicho motor.
Un primer aspecto de la presente invención se
refiere a un dispositivo de recirculación de gases de combustión
para motores turboalimentados, un segundo aspecto se refiere a un
motor que comprende dicho dispositivo y por último, un tercer
aspecto se refiere a un vehículo automóvil que comprende dicho
motor; teniendo aplicación, dichos tres aspectos, en la industria
mecánica, y de manera preferente en el ámbito de la automoción.
Los motores de combustión interna alternativos
son motores térmicos que comprenden un proceso de combustión que
produce unos gases que actúan sobre un émbolo o pistón que se
encuentra alojado de manera ajustada en el interior de un cilindro
o camisa, produciendo su desplazamiento en el interior de dicho
cilindro. Por un extremo opuesto al de actuación de los gases los
émbolos están vinculados a un cigüeñal, obteniéndose finalmente un
movimiento de rotación de dicho cigüeñal a partir de un movimiento
lineal alternativo de cada émbolo que comprende el motor.
En estos motores cada ciclo comprende cuatro
procesos, establecidos, bien en dos tiempos o cuatro tiempos, en los
cuales cada cilindro admite el combustible y expulsa los gases a
través de válvulas de admisión y de escape respectivamente. Dichas
válvulas están configuradas para mantenerse en situación de
cierre, debido a la acción de un muelle, hasta que se requiere su
apertura en un instante determinado, lo cual suele estar controlado
por la actuación de un árbol de levas que gira de manera
sincronizada por la acción del cigüeñal, que acciona dicho árbol de
levas, estando todo el conjunto coordinado mediante una correa de
distribución.
Durante el funcionamiento cíclico o alternativo
de este tipo de motores se plantea la necesidad de sustituir los
gases que se producen en la combustión, por una nueva de mezcla de
aire y combustible en el interior de cada cilindro, en lo que se
denomina como proceso de renovación de la carga o proceso de
alimentación.
Los motores de combustión interna alternativos
incorporan un sistema o medios de recirculación, habitualmente
conocidos por sus siglas en inglés como sistemas EGR, Exhaust
Gas Recirculation, con el objeto de reducir de forma
considerable las emisiones de óxido de nitrógeno y/o dióxido de
nitrógeno (NOx), y cumplir con la normativa vigente relativas a la
emisión de sustancias contaminantes.
Los sistemas de recirculación actualmente
utilizados se basan en la conexión del colector de escape con el
colector de admisión, de forma que el gas circula, de manera no
forzada, de un colector a otro colector en función de las presiones
medias existentes en cada uno de dichos colectores.
Al hacer recircular parte del gas resultante de
la combustión, introduciéndolo de nuevo en el motor,
convenientemente mezclado con aire fresco o limpio, se consigue
incrementar la capacidad calorífica de la mezcla, lo cual produce
una reducción de la temperatura pico de combustión, con lo que se
consigue limitar la formación de NOx, que se produce
fundamentalmente a altas temperaturas.
El inconveniente principal que tienen los
sistemas de recirculación actualmente utilizados para el caso de
los motores turboalimentados, es que la presión en el colector de
admisión y la presión en el colector de escape están determinadas
por el punto de operación del motor en cada instante, de forma que
existen momentos en los que la presión del colector de admisión
supera a la presión del colector de escape, con lo que se produce
un flujo de gases de forma inversa a lo requerido.
En estos casos es imposible efectuar la
recirculación de gas de escape sin ayuda de algún elemento o
sistema auxiliar, como por ejemplo la utilización dispositivos que
aprovechan el efecto Venturi o válvulas unidireccionales
construidas a base de láminas, lo que encarece el sistema de
recirculación y en la mayoría de los casos limita el régimen
operativo del mismo.
Por lo tanto, la capacidad para conseguir un
flujo o caudal de gas recirculado suficiente depende de la presión
existente en el colector de escape y de la presión existente en el
colector de admisión. Asimismo dicha capacidad de recirculación
depende de las características específicas de funcionamiento del
motor y de los elementos de cada sistema de recirculación,
considerando factores como las pérdidas de carga en conducciones o
tuberías del sistema de recirculación.
Tal y como se ha comentado anteriormente las
normativas relativas a emisiones contaminantes para motores de
combustión son cada vez más estrictas, requiriendo un incremento
del caudal de gas recirculado así como una ampliación de la zona en
la que se produce dicha recirculación, para lo cual se requiere la
utilización de dispositivos auxiliares, cada uno de los cuales
presenta una serie de inconvenientes y limitaciones, tal y como se
expone a continuación.
Por un lado algunos sistemas de recirculación
comprenden tubos de Venturi, que presentan el inconveniente de no
conseguir totalmente el caudal de gas recirculado requerido, de
forma que sólo solucionan el problema de forma parcial, además de
provocar una pérdida de presión en el colector de admisión que en
algunos casos reduce de forma considerable la entrada de aire
fresco al motor, con la consiguiente reducción en el rendimiento
del mismo.
Por otro lado, existen sistemas de recirculación
que comprenden la utilización de láminas, teniendo el
inconveniente de tener una vida útil bastante reducida, debido en
gran medida a las tensiones mecánicas y térmicas a las que dichas
láminas se encuentran sometidas.
Además, ninguno de estos sistemas de
recirculación permite la regulación del gas recirculado, de forma
que, generalmente requieren de la utilización de una válvula
adicional que permita la regulación del caudal de gas recirculado,
lo que encarece el coste del motor.
Un primer aspecto de la presente invención se
refiere a un dispositivo de recirculación de gases de combustión
para motores turboalimentados, que permite conseguir una
recirculación de gas de combustión aún en condiciones adversas de
presión, es decir en instantes en los que la presión media en un
colector de admisión supera la presión media en un colector de
escape.
La invención permite evitar la utilización de
elementos que, para producir recirculación de gas en instantes en
los que la presión media en el colector de admisión supera la
presión media en el colector de escape, introducen una pérdida de
presión en el colector de admisión, lo que reduciría la entrada de
aire fresco al motor, con la consiguiente reducción en el
rendimiento del mismo.
La invención permite introducir en el colector
de admisión de los motores de combustión interna alternativos
(MCIA), gas de combustión procedente del colector de escape, en
condiciones en las que la presión media de admisión es superior a
la presión media de escape. Esta acción permite disminuir en gran
medida las emisiones de óxidos de Nitrógeno (NOx) por parte del
motor.
El dispositivo está comprendido en un sistema de
recirculación de gases de combustión de un motor, es decir en un
sistema EGR.
El dispositivo de producción de recirculación de
gases de combustión objeto de la invención comprende una carcasa
hueca que está situada entre al menos un colector de escape y al
menos un colector de admisión.
Por otro lado el dispositivo comprende un disco,
que está alojado en el interior de una carcasa, estando configurado
dicho disco para girar, preferentemente respecto a un eje que está
fijado al disco en un orificio central, de manera operativamente
sincronizada con el motor, por ejemplo mediante su vinculación con
un árbol del motor, como puede ser un árbol de levas o una bomba
de inyección del motor.
Cuando el disco efectúa un movimiento de
rotación, está configurado para abrir y/o cerrar un conducto que
comunica el interior de la carcasa con cada colector de escape por
los que se va a hacer pasar el gas a recircular. Dicha apertura y/o
cierre se produce mediante una disposición enfrentada de los
conductos con una pluralidad de aberturas radiales que comprende el
disco, operativamente distribuidas según direcciones radiales
desde su centro geométrico, lo que produce una recirculación de gas
de combustión desde cada uno de los colectores de escape, de manera
alternativa en un instante de presión máxima en cada uno de dichos
colectores de escape, merced a los picos de presión instantánea
existentes los mismos.
De esta forma el disco está situado entre al
menos un colector de escape y el colector de admisión de un motor
mediante tubos que comprende el sistema de recirculación EGR. Se
contempla como posibilidad que los conductos de comunicación con
cada colector de escape estén practicados en un disco fijo que
comprende la carcasa, y que está situado en el lado del colector de
escape de manera enfrentada con el disco, es decir el disco fijo,
o bien la carcasa en el caso de que el disco fijo se encuentre
integrado en dicha carcasa, comprende tantos conductos como
colectores independientes de escape comunique. Obviamente el disco
fijo puede estar integrado en la propia carcasa o estar fijado a la
misma.
Un calado adecuado de la secuencia de aperturas
y cierres, puede producir la recirculación de gas merced a los
picos de presión instantánea existentes en el colector de escape de
todos los motores alternativos.
El diseño y la configuración tanto del disco
como de la carcasa, dependen del número de cilindros que comprenda
el motor y de la constitución del colector de escape, que puede ser
un conjunto común o un colector partido.
Se contempla la posibilidad de que las aberturas
radiales estén operativamente desfasadas de forma que el disco
esté configurado para abrir y/o cerrar cada conducto y regular así
el caudal de gas recirculado, mediante el desfase en la apertura y
cierre de los conductos de la carcasa.
\newpage
Así pues, de acuerdo con la invención descrita,
el dispositivo de recirculación de gases de combustión para motores
turboalimentados que la invención propone constituye un avance en
los dispositivos hasta ahora utilizados y resuelve de manera
plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta en
la línea de cumplir con la normativa relativa a emisiones
contaminantes para motores de combustión, consiguiendo aumentar el
caudal de gas recirculado y ampliar la zona en la que se produce
dicha recirculación.
La invención consigue la recirculación deseada
sin provocar una pérdida de presión en el colector de admisión, lo
que reduciría la entrada de aire fresco al motor, tal y como
sucedía con los sistemas que comprende tubos de Venturi.
Por otro lado el dispositivo de la invención
tiene una elevada duración o vida útil, soportando sin problemas
las tensiones mecánicas y térmicas a las que está sometido durante
su servicio, a diferencia de los sistemas de láminas.
Además el dispositivo no requiere una válvula
adicional para la regulación del caudal de gas recirculado, a
diferencia de los sistemas actualmente utilizados.
Por otro lado, un segundo aspecto de la presente
invención se refiere a un motor turboalimentado que comprende un
dispositivo de recirculación de gases de combustión de acuerdo con
cualquiera de los dispositivos anteriormente descritos.
Por último, un tercer aspecto de la presente
invención se refiere a un vehículo automóvil que comprende un motor
turboalimentado de acuerdo con el segundo aspecto de la presente
invención.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente
de realización práctica del mismo, se acompaña como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista en perspectiva
explosionada del disco y el eje que comprende el dispositivo de la
invención, en la que pueden apreciarse las aberturas radiales y el
orificio central del disco.
La figura 2.- Muestra una vista en perspectiva
del disco alojado en la carcasa, que se muestra parcialmente
desmontada para una mejor apreciación del disco en su interior.
La figura 3.- Muestra una vista en perspectiva
como la de la figura anterior pero sin el disco, en la que puede
apreciarse el disco fijo que comprende la carcasa, así como los
conductos de dicho disco fijo, que comunican el interior de la
carcasa con los colectores de escape.
La figura 4.- Muestra una sección longitudinal
del dispositivo de la invención, en la que puede apreciarse la
situación de las aberturas radiales del disco con respecto a los
conductos del disco fijo, habiéndose representado con una flecha el
flujo de gas recirculado desde el colector de escape al colector de
admisión.
La figura 5.- Muestra una vista en perspectiva
del dispositivo situado en un sistema de recirculación de gas de
combustión que comprende un motor turboalimentado.
A la vista de las figuras reseñadas puede
observarse como en una de las posibles realizaciones del primer
aspecto de la invención, el dispositivo de recirculación de gases
de combustión para motores turboalimentados comprende una carcasa
(3) hueca que está situada entre al menos un colector de escape (5)
y el colector de admisión (6).
Asimismo, el dispositivo comprende un disco (1),
alojado en un interior de la carcasa (3), estando configurado
dicho disco (1) para girar, respecto a un eje (4) que está fijado
al disco (1) en un orificio central (2), de manera operativamente
sincronizada con el motor.
Tal y como se puede apreciar en la figura 4, el
disco (1) está configurado para abrir y/o cerrar un conducto (9)
que comunica el interior de la carcasa (3) con cada colector de
escape (5) por los que se va a hacer pasar el gas a recircular.
Dicha apertura y/o cierre se produce mediante una disposición
enfrentada de los conductos (9) con una pluralidad de aberturas
radiales (8) que comprende el disco (1), operativamente
distribuidas según direcciones radiales desde su centro geométrico,
lo que produce una recirculación de gas de combustión desde cada
uno de los colectores de escape (5), de manera alternativa en un
instante de presión máxima en cada uno de dichos colectores de
escape (5), merced a los picos de presión instantánea existentes
los mismos.
La carcasa (3) comprende un disco fijo (7) que
tiene practicados los conductos (9) de comunicación con cada
colector de escape (5), estando situado dicho disco fijo (7) en el
lado del colector de escape (5) de manera enfrentada con el disco
(1), de forma que el disco fijo (7) comprende tantos conductos (9)
como colectores de escape (5) comunique, en este caso tiene dos
conductos (9).
Las aberturas radiales (8) están operativamente
desfasadas de forma que el disco (1) está configurado para abrir
y/o cerrar cada conducto (9) y regular así el caudal de gas
recirculado, mediante el desfase en la apertura y cierre de los
conductos (9) de la carcasa (3).
Por otro lado, un segundo aspecto de la presente
invención se refiere a un motor turboalimentado que comprende un
dispositivo de recirculación de gases de combustión de acuerdo con
el dispositivo anteriormente descritos.
Por último, un tercer aspecto de la presente
invención se refiere a un vehículo automóvil que comprende un motor
turboalimentado de acuerdo con el segundo aspecto de la presente
invención.
A la vista de esta descripción y juego de
figuras, el experto en la materia podrá entender que las
realizaciones de la invención que se han descrito pueden ser
combinadas de múltiples maneras dentro del objeto de la invención.
La invención ha sido descrita según algunas realizaciones
preferentes de la misma, pero para el experto en la materia
resultará evidente que múltiples variaciones pueden ser
introducidas en dichas realizaciones preferentes sin exceder el
objeto de la invención reivindicada.
Claims (4)
1. Dispositivo de recirculación de gases de
combustión para motores turboalimentados, caracterizado
porque comprende una carcasa (3) hueca que está situada entre al
menos un colector de escape (5) y el colector de admisión (6),
comprendiendo en un interior de la carcasa (3) un disco (1)
configurado para girar de manera sincronizada con el motor y abrir
y/o cerrar un conducto (9) que comunica el interior de la carcasa
(3) con cada, al menos un, colector de escape (5), mediante una
disposición enfrentada con una pluralidad de aberturas radiales (8)
que comprende el disco (1), produciendo una recirculación de gas de
combustión desde al menos un colector de escape (5) en un instante
de presión máxima en dicho colector de escape (5).
2. Dispositivo de recirculación de gases de
combustión para motores turboalimentados, según la reivindicación
1, caracterizado porque las aberturas radiales (8) están
operativamente desfasadas de forma que el disco (1) está
configurado para abrir y/o cerrar dicho, al menos un, conducto (9)
y regular el caudal de gas recirculado.
3. Motor turboalimentado, caracterizado
porque comprende un dispositivo de recirculación de gases de
combustión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 y
2.
4. Vehículo automóvil, caracterizado
porque comprende un motor turboalimentado de acuerdo con la
reivindicación 3.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| ES200700752A ES2320958B1 (es) | 2007-03-13 | 2007-03-13 | Dispositivo de recirculacion de gases de combustion para motores turboalimentados, motor que comprende dicho dispositivo y vehiculo automovil que comprende dicho motor. |
| PCT/ES2008/000140 WO2008110647A1 (es) | 2007-03-13 | 2008-03-13 | Dispositivo de recirculación de gases de combustión para motores turboalimentados, motor que comprende dicho dispositivo y vehículo automóvil que comprende dicho motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200700752A ES2320958B1 (es) | 2007-03-13 | 2007-03-13 | Dispositivo de recirculacion de gases de combustion para motores turboalimentados, motor que comprende dicho dispositivo y vehiculo automovil que comprende dicho motor. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2320958A1 ES2320958A1 (es) | 2009-05-29 |
| ES2320958B1 true ES2320958B1 (es) | 2010-03-11 |
Family
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Family Applications (1)
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2007
- 2007-03-13 ES ES200700752A patent/ES2320958B1/es active Active
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2008
- 2008-03-13 WO PCT/ES2008/000140 patent/WO2008110647A1/es active Application Filing
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