ES2337192T3 - Sistema de recirculacion de gases de escape. - Google Patents
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Abstract
Sistema de recirculación de gases de escape (10) con al menos un refrigerador (12) con una carcasa (24) y al menos una válvula (50) con un elemento de válvula accionado de manera pivotante en un lado de entrada de flujo (20), estando colocado un actuador (14) para la válvula en la carcasa de refrigerador (24), que está unido con la válvula (50) a través de al menos una palanca (30, 34) y al menos un elemento de unión, tal como una barra de acoplamiento (32), caracterizado porque un árbol de actuador está dispuesto de manera transversal respecto a un eje de giro (52) del elemento de válvula y porque está prevista una articulación de bola entre al menos una palanca (30, 34) y al menos un elemento de unión, tal como una barra de acoplamiento (32).
Description
Sistema de recirculación de gases de escape.
La invención se refiere a un sistema de
recirculación de gases de escape.
En el campo de los motores de combustión interna
se conoce hacer recircular el gas de escape hacia el lado de aire
fresco en función del estado de funcionamiento para reducir el
consumo de combustible y la emisión de sustancias contaminantes. En
este contexto el gas de escape puede conducirse además, igualmente
en función del estado de funcionamiento, al menos parcialmente a
través de un refrigerador de gases de escape para ajustar de manera
controlada la temperatura del gas de escape recirculado.
Por el documento EP 0 916 837 A1 se conoce un
dispositivo para la recirculación de gases de escape, en el que un
elemento de ajuste para una válvula, que determina la cantidad
recirculada de gases de escape, está colocado en una brida del
refrigerador de gases de escape.
El documento JP 9-88727 se
refiere a un refrigerador de gases de escape, en cuyo interior está
prevista una válvula de movimiento traslatorio, cuyo elemento de
ajuste está colocado en una envoltura del refrigerador de gases de
escape.
El documento EP 1 251 263 A2 da a conocer un
sistema de recirculación de gases de escape según el preámbulo de
la reivindicación 1.
La invención se basa en el objetivo de crear un
sistema de recirculación de gases de escape que en todas las
condiciones de funcionamiento existentes posibilite un
funcionamiento especialmente fiable.
La solución de este objetivo se realiza mediante
el sistema de recirculación de gases de escape descrito en la
reivindicación 1.
Por consiguiente éste presenta al menos un
refrigerador con una carcasa así como al menos una válvula que
puede accionarse de manera pivotante o giratoria en un lado de
entrada de flujo. La carcasa del refrigerador se utiliza por
ejemplo para alojar los conductos a través de los que fluye el gas
de escape que va a hacerse recircular, así como dado el caso un
conducto de derivación aislado de manera adecuada. En la carcasa se
encuentra en funcionamiento un medio refrigerante, tal como por
ejemplo agua, que fluye alrededor de los conductos mencionados, y
para que se refrigere el gas de escape conducido a través de los
conductos correspondientes. El tubo de derivación está previsto o
bien fuera de la carcasa de refrigerador o bien dentro de la misma y
está aislado de manera adecuada, de modo que en este caso tiene
lugar una refrigeración considerablemente menos extensa del gas de
escape recirculado. Especialmente el refrigerador del sistema de
recirculación de gases de escape descrito en el presente documento
puede estar diseñado tal como se describe en el documento EP 1 277
945 A1 del solicitante.
La disposición de la válvula en el lado de
entrada de flujo ofrece la ventaja de que en este caso el gas de
escape está comparativamente caliente, de modo que existe un riesgo
considerablemente menor de deposiciones y ensuciamientos, que
podrían llevar a adherencias de la válvula en su asiento de válvula.
Cuando aún así aparecen problemas de este tipo, que pueden llevar a
una cierta adhesión de la válvula a su asiento de válvula, la
configuración según la invención de la válvula como válvula
accionada de manera pivotante ofrece ventajas. Por ello se entiende
que no sólo el actuador para la válvula está configurado de manera
pivotante, sino que también la propia válvula o el propio elemento
de válvula se mueve de manera pivotante entre la posición cerrada y
la posición abierta, y a la inversa. De este modo, tal como se
describe a continuación con más detalle, puede garantizarse con
medios sencillos un funcionamiento seguro, especialmente con
respecto a una apertura fiable. Especialmente en el caso de la
válvula puede tratarse de la válvula descrita en el documento EP 1
245 820 A1 del antecesor jurídico del solicitante. Además, un
elemento de válvula accionado de manera pivotante puede disponerse
de manera favorable y con medios comparativamente sencillos de modo
que también en el estado abierto influye lo menos posible en el
flujo del gas de escape y de este modo se minimiza la resistencia al
flujo en la válvula. A este respecto se hace referencia al
documento EP 1 544 449 A1 del solicitante.
Aunque ofrece las ventajas mencionadas de
disponer la válvula en el lado de entrada de flujo, esta zona es
desfavorable debido a las temperaturas que se producen para el
actuador de la válvula. Para ello está previsto según la invención
que el actuador para la válvula esté previsto en la carcasa de
refrigerador. De este modo puede realizarse de manera ventajosa una
refrigeración del actuador. Especialmente se evita un calentamiento
excesivo del actuador, de modo que se consigue una seguridad de
funcionamiento elevada. Como se ha mencionado la carcasa de
refrigerador por ejemplo puede alojar el medio refrigerante
(normalmente líquido) que se utiliza para la refrigeración del gas
de escape que fluye a través de los conductos correspondientes. De
este modo también se refrigera la propia carcasa de refrigerador,
de modo que de manera ventajosa se obtiene el efecto de
refrigeración correspondiente para el actuador. El actuador también
puede estar designado como elemento de ajuste y puede estar
realizado por ejemplo como motor eléctrico, especialmente como motor
de corriente continua.
Perfeccionamientos ventajosos del sistema de
recirculación de gases de escape según la invención se describen en
las reivindicaciones adicionales.
En el caso de una válvula accionada de manera
pivotante, por ejemplo circular en su mayor parte la disposición
del eje de giro supone siempre un desafío especial. Especialmente se
producen a menudo problemas de hermeticidad, cuando el eje de giro
discurre "a través" del elemento de válvula y en este sentido
está interrumpido el borde del elemento de válvula. En este
contexto se prefiere que el elemento de válvula esté previsto con
respecto a su eje de giro al menos una vez de forma excéntrica. En
otras palabras, el eje de giro puede estar desplazado respecto al
elemento de válvula, visto en el estado cerrado, en la dirección de
flujo o en sentido contrario a la misma, de modo que no tiene que
interrumpirse el borde del elemento de válvula y puede garantizarse
un cierre fiable. De manera alternativa o complementaria a esto el
eje de giro puede estar previsto desplazado respecto al elemento de
válvula, de nuevo visto en el estado cerrado, en una dirección
perpendicular a la dirección de flujo, es decir, de forma
excéntrica.
Como ya se ha indicado, por motivos de un cierre
fiable se prefiere que el elemento de válvula cierre un asiento de
válvula por toda su circunferencia, es decir, que esencialmente no
esté interrumpido su borde.
El actuador está unido con la válvula a través
de al menos una palanca y al menos un elemento de unión, tal como
una barra de acoplamiento. Esto ofrece libertades considerables de
configuración y posibilita al mismo tiempo la disposición favorable
anteriormente descrita de la válvula en el lado "caliente" y la
disposición del actuador en un componente constructivo
refrigerado.
La libertad de configuración se aumenta
adicionalmente porque está prevista una articulación de bola entre
al menos una palanca y al menos una barra de acoplamiento.
Para el funcionamiento fiable, especialmente en
una apertura mínima de la válvula, es favorable cuando en un estado
al menos casi cerrado de la válvula la barra de acoplamiento y al
menos una palanca, preferiblemente una palanca del actuador, se
alineen entre sí al menos en su mayor parte. En el estado
mínimamente abierto descrito pueden producirse en el gas de escape
recirculado pulsaciones de presión que actúan sobre el elemento de
válvula. Cuando se alinean entre sí la barra de acoplamiento y
especialmente una palanca prevista en el actuador, estas fuerzas
que actúan desde el gas de escape sobre el elemento de válvula no
pueden cambiar la posición del elemento de válvula, ya que éste
está en cierto modo bloqueado o inmovilizado. La dirección de la
fuerza que actúa sobre la barra de acoplamiento como consecuencia de
las pulsaciones de presión discurre concretamente en su mayor parte
a través del eje de giro del actuador, de modo que no puede
producirse un giro del actuador. Especialmente en combinación con
un elemento de válvula previsto al menos una vez de manera
excéntrica, que no está equilibrado completamente con respecto a la
presión del gas de escape, la medida descrita, la alineación en su
mayor parte de la barra de acoplamiento y al menos de una palanca en
un estado mínimamente abierto del elemento de válvula, ha
demostrado ser muy favorable. Concretamente se impide incluso la
tendencia de un elemento de válvula no equilibrado a cambiar su
posición como consecuencia de pulsaciones de la presión del gas de
escape. En este sentido el mecanismo descrito entre el actuador y la
válvula puede denominarse autoinhibidor. A este respecto así como
con respecto a detalles adicionales del mecanismo descrito se hace
referencia a los documentos EP 1 462 643 A1 y EP 1 640 593 A1 del
solicitante.
Para el funcionamiento fiable y la posibilidad
de controlar o regular la posición de la válvula, se prefiere
actualmente que el actuador presente al menos un sensor de
posición.
Como la válvula descrita puede estar prevista
por ejemplo una válvula de recirculación de gases de escape que
determina la cantidad del gas de escape recirculado. Por
consiguiente, preferiblemente, el actuador de una válvula de
recirculación de gases de escape está colocado en la carcasa de
refrigerador.
Para la regulación de la temperatura del gas de
escape recirculado se prefiere además prever adicionalmente una
válvula de derivación (de refrigerador), de modo que en total puede
ajustarse de manera más controlada la temperatura del gas de escape
recirculado. A este respecto, con respecto a la compacidad del
sistema de recirculación de gases de escape es ventajoso cuando al
menos dos válvulas, por ejemplo una válvula de recirculación de
gases de escape y una válvula de derivación, están integradas en una
carcasa.
A este respecto ha demostrado ser favorable unir
la válvula de derivación con un actuador de vacío o un actuador
eléctrico.
A continuación se explica la invención con más
detalle mediante formas de realización representadas a modo de
ejemplo en los dibujos. Muestran:
la figura 1, una vista desde abajo en
perspectiva de un sistema de recirculación de gases de escape según
la invención en una primera forma de realización;
la figura 2, una vista desde arriba del sistema
de recirculación de gases de escape según la figura 1 con la
cubierta retirada de un engranaje de actuador;
la figura 3, una vista lateral de un sistema de
recirculación de gases de escape; y
la figura 4, una vista en corte de una parte del
sistema de recirculación de gases de escape según la invención.
El sistema de recirculación de gases de escape
10 representado en la figura 1 presenta un refrigerador 12, una
válvula de recirculación de gases de escape (que no puede observarse
en la figura 1), un actuador 14 para la misma, una válvula de
derivación 16 así como un actuador de vacío 18 para la válvula de
derivación 16. La alimentación del gas de escape que va a hacerse
recircular se realiza a través de la entrada de flujo 20. Ésta
presenta en el ejemplo de realización mostrado en su extremo una
brida 22 para su unión con el conducto de recirculación de gases de
escape. En la forma de realización mostrada la alimentación 20
presenta una flexión de aproximadamente 90º, en cuyo extremo está
prevista la válvula de recirculación de gases de escape accionada
por el actuador 14. La válvula de recirculación de gases de escape
puede estar configurada tal como se describió anteriormente y
controla la cantidad recirculada de gases de escape. A continuación
de la dirección de flujo se encuentra la válvula de derivación 16,
que en la forma de realización mostrada controla la cantidad de
gases de escape que se conduce a través de un tubo de derivación
aislado correspondientemente (que no puede observarse) para
conseguir un efecto de refrigeración considerablemente menor de lo
que es el caso para los conductos (que no pueden observarse) que
igualmente se conducen a través del refrigerador 12, aunque sin
aislamiento o con un aislamiento mínimo.
En la forma de realización mostrada el
refrigerador 12 presenta una carcasa 24, en la que están dispuestos
tanto al menos un tubo de derivación como los conductos a través de
los que fluye el gas de escape que va a refrigerarse. Alrededor de
los conductos y tubos mencionados fluye un medio refrigerante, por
ejemplo agua, que se alimenta o evacua mediante entradas y salidas
de flujo adecuadas, de las que en la figura 1 una está designada
con "26". En la carcasa de refrigerador 24 correspondientemente
fría está dispuesto el actuador 14 para la válvula de recirculación
de gases de escape y por consiguiente está protegido frente a
temperaturas desfavorables demasiado elevadas. El actuador 14 está
realizado por ejemplo como motor de corriente continua, y al árbol
de motor sigue un engranaje 28, que puede observarse con más detalle
en la figura 2. La salida del engranaje se realiza a través de una
palanca 30, que en el caso mostrado está unida a través de una
articulación de bola con una barra de acoplamiento 32. A través de
una articulación de bola adicional se realiza la unión con una
palanca 34, que está colocada en el árbol de giro de la válvula de
recirculación de gases de escape. De este modo, especialmente
mediante el uso de la palanca y de la barra de acoplamiento 32, se
obtiene la posibilidad de disponer el actuador 14 de manera
ventajosa con una distancia considerable respecto al lado de
entrada de flujo (caliente). Además, especialmente en combinación
con las articulaciones de bola, se obtiene una libertad de
configuración elevada con respecto a la relación de posición entre
la válvula de recirculación de gases de escape y el actuador para
la misma.
Esto puede observarse de manera complementaria
en la figura 2, que muestra una vista desde arriba con la cubierta
de engranaje retirada. Por consiguiente puede observarse el árbol de
motor con un piñón 36 comparativamente pequeño que actúa sobre un
piñón 38 comparativamente grande. Éste está unido con un piñón 40
pequeño adicional que se engrana con un segmento dentado 42. Este
segmento 42 está unido con la palanca 30, desde la que se transmite
la fuerza sobre la barra de acoplamiento 32 y a través de la palanca
34 (véase la figura 1) sobre la válvula de recirculación de gases
de escape. El tamaño del segmento dentado 42 corresponde
aproximadamente al intervalo de movimiento previsto. En la figura 2
puede observarse además que el actuador presenta un sensor de
posición 44, en el caso mostrado en el segmento dentado 42.
Finalmente se deducen de la figura 2 entradas y salidas de flujo 26
adicionales para el medio refrigerante líquido. En la forma de
realización mostrada está prevista además una sujeción 46 para
colocar el sistema de recirculación de gases de escape en un
componente constructivo circundante.
La figura 3 muestra un sistema de recirculación
de gases de escape, que especialmente con respecto a la transmisión
de la fuerza desde el actuador 14 a la válvula de recirculación de
gases de escape (que tampoco puede observarse en la figura 3) tiene
una configuración diferente. La "salida" del actuador o de su
engranaje se forma de nuevo mediante una palanca 30, que a su vez
está unida a través de una articulación de bola con una barra de
acoplamiento 32. La unión de la barra de acoplamiento 32 con la
válvula de recirculación de gases de escape se realiza igualmente a
través de una articulación de bola y una palanca 34 unida con el eje
de giro de la válvula de recirculación de gases de escape. Sin
embargo, en la forma de realización mostrada la palanca 30 y la
barra de acoplamiento 32 se encuentran en una orientación casi
paralela. La palanca 34 podría situarse en un plano común con la
palanca 30 y la barra de acoplamiento 32, sin embargo en la forma de
realización de la figura 3 está algo "inclinada" en la
dirección del observador según la representación de la figura 3.
A partir de la figura 3 puede observarse una
medida preferida en el sentido en que en el estado cerrado o
mínimamente abierto mostrado en la figura 3 de la válvula de
recirculación de gases de escape la barra de acoplamiento 32 y la
palanca 30 prevista en el actuador se alinean en su mayor parte
entre sí. Esto tiene como consecuencia que pulsaciones de presión,
que pueden actuar sobre el elemento de válvula, no lleven a un
cambio de la posición del elemento de válvula. La fuerza generada de
este modo discurre concretamente en la dirección de la barra de
acoplamiento 32, de este modo en la dirección de la palanca 30 y por
tanto en su mayor parte a través del eje de giro 48 de la palanca
30. Puesto que la fuerza discurre en su mayor parte a través de
este eje, las pulsaciones de presión no aplican un par de giro sobre
la palanca, por falta de un brazo de palanca, de modo que no existe
el riesgo de que cambie la posición del elemento de válvula mediante
pulsaciones de presión de este tipo.
También a este respecto el sistema de
recirculación de gases de escape según la invención ofrece por tanto
una seguridad de funcionamiento elevada.
En la figura 4 puede observarse mediante la
representación en corte la válvula de recirculación de gases de
escape 50, que se muestra en su posición abierta. El eje de giro 52
es excéntrico en una dirección doble respecto a la válvula 50 por
los motivos anteriormente indicados. Por un lado el eje de giro está
desplazado en la dirección de flujo A respecto a la válvula 50, de
modo que el eje de giro 52 no se extiende a través de la válvula
50, que presenta por consiguiente una circunferencia continua y
cierra el asiento de válvula 54 a lo largo de toda su
circunferencia. Además el eje de giro 52 está desplazado según la
representación de la figura 4 hacia el lado inferior, lo que
significa para la válvula en el estado abierto que se encuentra como
mucho en el borde del flujo e influye en el mismo sólo de manera
reducida. Tal como puede observarse en la figura 4, tanto el
asiento de válvula 54 como el borde de la válvula 50 están
configurados de manera cónica en su lado dirigido al asiento de
válvula 54 para conseguir una hermeticidad lo más fiable
posible.
En la figura 4 puede observarse además la
válvula de derivación 16, que en uno de sus extremos presenta un
eje de giro 56 y está configurada como una especie de válvula de
trompeta. En la posición mostrada en la figura 4 la válvula de
derivación 16 cierra la zona que lleva a tubos que se refrigeran en
el refrigerador 12. En la otra posición, es decir, girada con
respecto a la posición mostrada en la figura 4 aproximadamente 60º
en el sentido contrario a las agujas del reloj, la válvula de
derivación cierra el conducto de derivación, de modo que el gas de
escape recirculado fluye completamente a través de los tubos
alrededor de los que fluye por ejemplo agua en el refrigerador y
por consiguiente se refrigera. Mediante la figura 4 puede observarse
además que la válvula de derivación 16 y la válvula de
recirculación de gases de escape 50 están integradas en una carcasa
58 común que forma una sola pieza.
Claims (8)
1. Sistema de recirculación de gases de escape
(10) con al menos un refrigerador (12) con una carcasa (24) y al
menos una válvula (50) con un elemento de válvula accionado de
manera pivotante en un lado de entrada de flujo (20), estando
colocado un actuador (14) para la válvula en la carcasa de
refrigerador (24), que está unido con la válvula (50) a través de
al menos una palanca (30, 34) y al menos un elemento de unión, tal
como una barra de acoplamiento (32), caracterizado porque un
árbol de actuador está dispuesto de manera transversal respecto a
un eje de giro (52) del elemento de válvula y porque está prevista
una articulación de bola entre al menos una palanca (30, 34) y al
menos un elemento de unión, tal como una barra de acoplamiento
(32).
2. Sistema de recirculación de gases de escape
según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento
de válvula está previsto con respecto a su eje de giro (52) al menos
en una dirección de manera excéntrica.
3. Sistema de recirculación de gases de escape
según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el
elemento de válvula cierra un asiento de válvula (54) por toda su
circunferencia.
4. Sistema de recirculación de gases de escape
según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque al menos
en un estado casi cerrado de la válvula (50) la barra de
acoplamiento (32) y al menos una palanca (30), preferiblemente una
palanca (30) del actuador (14), se alinean entre sí al menos en su
mayor parte.
5. Sistema de recirculación de gases de escape
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el actuador (14) presenta al menos un sensor de posición
(44).
6. Sistema de recirculación de gases de escape
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque como válvula (50) está prevista una válvula de recirculación
de gases de escape cuyo actuador (14) está colocado en la carcasa
de refrigerador (24).
7. Sistema de recirculación de gases de escape
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque además está prevista una válvula de derivación de
refrigerador (16) que está integrada con la válvula (50) en una
carcasa (58) común.
8. Sistema de recirculación de gases de escape
según la reivindicación 7, caracterizado porque la válvula
de derivación (16) está unida con un actuador de vacío (18) o un
actuador eléctrico.
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