ES2743782T3

ES2743782T3 - Procedimiento para accionar un motor de combustión interna y motor de combustión interna para llevar a cabo el procedimiento

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Publication number: ES2743782T3
Application number: ES14156867T
Authority: ES
Inventors: Arno Hofmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2020-02-20
Anticipated expiration: 2034-02-26
Also published as: CN105531456A; EP2846020A3; EP3087262A1; CN105531456B; WO2015036259A1; EP2846020B1; ES2729836T3; EP2846019A1; BR112016004523B1; EP2846020A2; EP3087262B1; EP3514347A1; US20160215684A1; BR112016004523A2; US10036308B2; MY178610A; JP2016534280A

Abstract

Procedimiento para accionar un motor de combustión interna (1, 1', 1", 1'"), en el que durante un ciclo de salida de un cilindro (2), el gas de escape que se encuentra bajo presión en el mismo se descarga del cilindro (2) y se alimenta a través de una tubería de gas de escape (32) de una línea de gas de escape (20) de un sistema de escape (12), en donde en una primera fase de ciclo del ciclo de salida, el gas de escape que sale del cilindro (2) se introduce por completo o en parte en un conducto de derivación (28) que se bifurca de una tubería de gas de escape (32) de la línea de gas de escape (20), que desemboca en una bomba de carga de gas de escape (30, 30', 30") dividida por un cierto número de unidades de separación elásticamente deformables en una pluralidad de volúmenes parciales separados entre sí en el lado del gas, de modo que el impulso de la onda de presión de gas de escape que sale del cilindro (2) se transmite por completo o en parte a un primer volumen parcial (108) que forma el lado primario de una bomba de carga de gas de escape (30, 30',30"), antes de que en una segunda fase de ciclo del ciclo de salida, el gas de escape que se encuentra en el conducto de derivación (28) sea empujado de vuelta al conducto de gas de escape (42) y sea conducido a través del mismo al sistema de escape (12), siendo sometida la o cada unidad de separación a una precarga de tal manera que, en el estado sin presión, el volumen parcial previsto para la conexión con el sistema de gas de escape del motor de combustión interna, en el contexto de la deformabilidad elástica de la o de cada unidad de separación, presenta un valor mínimo.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para accionar un motor de combustión interna y motor de combustión interna para llevar a cabo el procedimiento

La invención se refiere a un procedimiento para accionar un motor de combustión interna, en el que durante un ciclo de salida de un cilindro, gas de escape que se encuentra en el mismo, se descarga del cilindro y se alimenta a un sistema de escape. Se refiere además a un motor de combustión interna con un número de cilindros, en los que, en cada caso, está guiado un émbolo de trabajo que actúa sobre un cigüeñal común, en el que la cámara de combustión del o de cada cilindro está conectado, en cada caso, en el lado de entrada a través de un sistema de válvula de admisión controlable con un sistema de admisión de gas y en el lado de salida a través de un sistema de válvula de salida controlable con un sistema de escape. Se refiere además a una bomba de carga de gas de escape, en particular para su uso en un motor de combustión interna de este tipo.

Los motores de combustión interna o máquinas térmicas se emplean de múltiples formas en amplios campos, por ejemplo como unidades de accionamiento de automóviles o también en realización estacionaria en plantas industriales u otros equipos técnicos. Un motor de combustión interna o una máquina térmica puede accionarse a este respecto en el procedimiento de gasolina o diésel con diferentes combustibles líquidos o gaseosos. A las distintas formas constructivas es común que, habitualmente, en una cámara de combustión de un cilindro (o en una realización análoga en un motor Wankel en una cámara de disco giratorio) se lleva a la explosión una mezcla de combustible-aire comprimida, de modo que en reacción a esto, un émbolo dispuesto de manera desplazable en el cilindro respectivo, ejerce una carrera de trabajo y, a este respecto, acciona un árbol del motor de manera que realiza trabajo. Después de la terminación de la carrera de trabajo, es decir, después de la expansión completa del gas de trabajo quemado en el cilindro, se conduce el gas de trabajo quemado como gas de escape durante un ciclo de salida del cilindro respectivo a un sistema de escape conectado en el lado de salida al mismo.

En el modo de construcción habitual, el motor de combustión interna puede estar realizado a este respecto como motor de 4 tiempos, en el que la liberación del sistema de gas de escape que conduce al sistema de escape tiene lugar a través de una válvula de salida dispuesta en el cilindro. En un modo de construcción habitual alternativo, el motor de combustión interna puede estar realizado también como motor de 2 tiempos, en el que el ciclo de salida está realizado como componente del verdadero ciclo de trabajo, teniendo lugar la liberación del sistema de gas de escape que desemboca en el sistema de escape de manera distribuida por lumbreras, conduciendo el émbolo en la fase final de su movimiento de carrera a través de lumbreras de escape dispuestas en el cilindro y liberando las mismas a continuación. Igualmente, en el lado de admisión de gas, en motores de 4 tiempos, está previsto habitualmente un sistema de válvula de admisión correspondiente, mientras que esta funcionalidad en motores de 2 tiempos se representa asimismo por lumbreras de barrido dispuestas en la camisa del cilindro. Además, existen sistemas de válvula a base de distribuidores giratorios, en los que secciones transversales de conducto en la culata se liberan o cierran mediante distribuidor giratorio rotativos. Los controles de distribuidor giratorio se emplean para procedimientos de dos y cuatro tiempos. Las expresiones usadas a continuación de manera representativa "sistema de válvula de admisión" y "sistema de válvula de salida" se refieren por lo tanto, en el caso de motores de 2 tiempos expresamente también a las disposiciones de lumbrera correspondientes en la camisa del cilindro, a través de las que se representan las funciones de válvula correspondientes de manera análoga a la verdadera representación en motores de 4 tiempos con ayuda de válvulas de plato o distribuidores giratorios.

Para motores de combustión interna o máquinas térmicas de igual tipo constructivo (por ejemplo también motores Stirling, motores de vapor, etc.) se pretenden desde hace algún tiempo como fines de diseño habituales un aumento del rendimiento de trabajo útil por unidad de cilindrada del cilindro respectivo y/o un aumento de eficiencia/disminución del consumo de combustible específico. En cuanto a estos fines de diseño se han desarrollado algunos conceptos para el aprovechamiento o recuperación de la energía residual arrastrada en el gas de escape que sale del cilindro.

Entre esto figura, por un lado, la turboalimentación por gases de escape. La turboalimentación por gases de escape, tal como puede desprenderse, por ejemplo, de los documentos DE 102012 016247 A1, BE 447 895 A o DE 102012 018785 A1, extrae entalpía de la corriente de gas de escape y la alimenta al motor en forma de trabajo de compresión de una corriente de gas nuevo. De acuerdo con las propiedades de una turbomáquina, la turboalimentación por gases de escape muestra altos rendimientos bajo la condición de un flujo de entalpía de gas de escape continuo. Cuanto mayores son las fluctuaciones estocásticas del flujo de entalpía de gas de escape, per se configura sin embargo el rendimiento de la turbina. Esto tiene como consecuencia que los turbocargadores de gases de escape, en la práctica, para motores de émbolo, solo muestran buenos rendimientos a partir de un número de cilindros de tres, pueden emplearse en motores de dos cilindros solo en determinadas ocasiones (preferentemente en el caso de secuencias de encendido simétricas) y no pueden accionarse de manera eficiente en motores de un cilindro.

Los motores de combustión interna con pequeñas cilindradas no requieren en principio pequeños diámetros de pala en turbina y compresor. Tanto el rendimiento de la turbinan, como del compresor disminuyen con menores diámetros de pala, dado que, entre otras cosas, las pérdidas en el entrehierro entre palas y carcasa crecen de manera desproporcionada. Resulta desfavorable también el comportamiento de respuesta (comportamiento no estacionario) de turbocargadores de gases de escape en el caso de variaciones de carga en el motor de combustión interna, dado que, partiendo de una carga baja (baja entalpía de gas de escape), el aumento de entalpía paulatino, antes de la turbina, acelera el aparato de rodadura debido a su inercia de la masa solo de manera retardada, lo que lleva, de manera conocida, como el denominado "turbo-orificio" a un aumento de presión lento en el lado del compresor. Este efecto aparece más marcado en motores de pequeña cilindrada, dado que el momento de inercia de la masa del aparato de rodadura no disminuye tanto como el flujo de entalpía de gas de escape y, en motores de gasolina, debido a mayores cambios de distancia de la entalpía de gas de escape, es más marcado que en los motores diésel. Los motores pequeños, de accionamiento dinámico, tal como en vehículos y centrales de cogeneración controladas por corriente, apenas pueden accionarse, por lo tanto, con turbocargadores de gases de escape.

El sobrealimentador Comprex concebible como alternativa, es un sistema de carga que, al igual que el turbocargador de gases de escape, extrae entalpía de la corriente de gas de escape y la alimenta al aire de combustión aspirado como trabajo de compresión. El sobrealimentador Comprex muestra un buen comportamiento no estacionario y altos grados de carga también con bajas velocidades de motor. Resulta desventajoso el sistema de cambio de gas “abierto” entre gas de escape y aire nuevo por que el cargador tiene que evitarse en el proceso de arranque del motor para evitar cortocircuitos, y este tampoco soporta ninguna estrangulación del aire aspirado, mediante lo cual el cargador parece inadecuado para motores de gasolina accionados de manera dinámica en el servicio a carga parcial. También es problemático el comportamiento acústico debido a la conexión directa de tubería de gas de escape y tubería de gases nuevos. El gran volumen constructivo y peso así como la necesidad de accionar el cargador de manera síncrona con la velocidad de motor, hacen que el sobrealimentador Comprex no sea rentable para motores de gasolina de pequeño volumen.

Otra posibilidad de convertir la entalpía de los gases de escape en trabajo útil, puede tener lugar mediante una nueva expansión del gas de escape desde el cilindro de trabajo de un motor de combustión interna en un cilindro de expansión adicional. Entre las publicaciones, entre otras, de Mario Illien y Gerhard Schmitz (http://www.5-taktmotor.com/de/News.html) se describe un sistema de este tipo, que acopla dos cilindros de alta presión que trabajan en el procedimiento de cuatro tiempos y con secuencias de encendido iguales con un cilindro de baja presión de mayor cilindrada, que trabaja con el cigüeñal desplazado 180°. Si un cilindro de alta presión, después del ciclo de trabajo, alcanza el punto muerto inferior (UT), entonces su sistema de salida abre el canal al cilindro de baja presión, que se encuentra en el punto muerto superior (OT). Debido al mayor desplazamiento del émbolos del cilindro de baja presión, el gas de trabajo se expande adicionalmente, aunque mediante el émbolo que va hacia arriba del cilindro de alta presión, se reduce de nuevo su volumen.

Termodinámicamente, con esta disposición se aumenta la relación de expansión en el ciclo de combustión, mediante lo cual aumenta el rendimiento termodinámico.

En sistemas con cilindro de baja presión separado, ha de considerarse desventajosa la alta carga térmica del canal de carga en la culata, la mayor contrapresión de los gases de escape durante intersección de válvula (barrido) de un cilindro de alta presión, los considerables gastos suplementarios en peso y espacio constructivo de motor para el cilindro de baja presión, las pérdidas por fricción (grupo de émbolo y mecanismo de cigüeñal adicionales) del cilindro de baja presión y el hecho de que el cilindro de baja presión que trabaja de manera útil en dos tiempos, se combine con, respectivamente, dos cilindros de alta presión de igual intervalo de encendido. Los costes de sistema son muy altos. Por lo tanto, este tipo constructivo se plantea poco prometedor para motores de un cilindro.

Por los documentos DE 3625 050 A1, DE 3625 048 A1, DE 3625 051 A1, DE 3625 053 A1, DE 33 18 136 A1 y la publicación Schatz et al., "Pulse Charging - a new approach for dynamic charging", Second International Conference New Development Powertrain Chassis, Inglaterra 1989, se conoce como concepto alternativa adicional para aumentar el rendimiento o la eficiencia de un motor de combustión interna, un denominado "cargador de impulsos de gas de escape". El cargador de impulsos de gas de escape convierte la entalpía del gas de escape de un motor de combustión interna en trabajo de compresión de gas nuevo. El sistema se compone de un émbolo flotante, que se conduce en un cilindro. Un lado del cilindro está conectado con el sistema de salida del motor a través de un canal de entrada de gas de escape, el otro lado del cilindro con el sistema de entrada. Un resorte presiona el émbolo flotante contra su tope en el lado del gas de escape en el cilindro, de modo que el émbolo flotante, en el estado no cargado por presión, libera un volumen del lado de gas nuevo máximo y, de manera correspondiente, un volumen del lado de gas de escape mínimo. El émbolo flotante tiene opcionalmente, en el centro, en su lado de gas de escape, un blindaje, que libera el volumen del cilindro en el lado de gas de escape a partir de un desplazamiento de émbolo flotante determinado hasta el canal de salida de gas de escape, para conducir el gas de escape al silenciador, o una válvula controlada por la presión de gas de escape en la bomba de carga de gas de escape, que libera o cierra el canal de salida de gas de escape. El control del canal de salida de gas de escape por una válvula que se mueve al menos en parte independientemente por el movimiento del émbolo flotante, accionada por el gas de escape prevé permitir un desplazamiento de expansión prolongado del émbolo flotante. En el lado de gas nuevo, el volumen de cilindro puede aspirar aire atmosférico a través de una válvula antirretorno que, al reducirse el volumen, se presiona hacia el sistema de entrada del motor.

La publicación "Pulse Charging - a new approach for dynamic charging" describe resultados de ensayo del cargador de impulsos de gas de escape en un motor de dos cilindros. Si se abre una válvula de salida de un cilindro de motor, fluye gas de escape al cargador de impulsos de gas de escape y acelera al émbolo flotante contra la fuerza del resorte. El gas de escape efectúa trabajo de expansión en el cargador de impulsos de gas de escape, hasta que el blindaje en el émbolo flotante libera el canal de expansión. La inercia de la masa del émbolo flotante le permite continuar en el cilindro, hasta que su energía cinética ha alcanzado, en total, la energía potencial de los resortes y del aire nuevo comprimido por el émbolo flotante en el sistema de entrada. Mediante la posición de fase simétrica de los dos cilindros de motor entre sí, se mueve el émbolo flotante a través de la abertura de la válvula de salida de motor del primer cilindro de motor alrededor de su posición de émbolo en el UT, lo que se corresponde con una posición de émbolo del segundo cilindro de motor en el UT poco antes de la válvula de entrada de motor de cierre, de modo que una parte del aire nuevo comprimido momentáneamente por el émbolo flotante se desplaza a través del sistema de entrada de inmediato antes del final de entrada en el cilindro dos y se aumenta por lo tanto su densidad del aire. La fuerza del resorte y aire nuevo comprimido en el sistema de entrada presionan el émbolo flotante de vuelta a su posición de reposo, es decir, hasta el tope del lado de gas de escape. Después de 360°KW comienza el ciclo de trabajo del cargador de impulsos de gas de escape desde el principio, sin embargo, los dos cilindros de motor con respecto al cargador de impulsos de gas de escape cambian su función.

En el ensayo, el cargador de impulsos de gas de escape mostró un buen comportamiento no estacionario a bajas velocidades de motor (hasta aproximadamente 2000 rpm) y, asimismo, un aumento del gasto de aire. A mayores velocidades de giro (a partir de aproximadamente 3000 rpm) ya no tuvo lugar un aumento de presión de carga.

El cargador de impulsos de gas de escape presenta algunas desventajas termodinámicas y mecánicas, que perjudican su rendimiento y su función:

• Volúmenes dañinos considerables en el lado de gas de escape (conexión de cortocircuito entre canal de entrada de gas de escape y canal de salida de gas de escape), que reducen tanto la presión de gas de escape antes del émbolo flotante como la presión de compresión final en el sistema de entrada

• La longitud relativamente corta del blindaje en el émbolo flotante, que libera el flujo de gas de escape del cargador de impulsos de gas de escape en el silenciador, permite solo aprovechar una pequeña parte del desplazamiento del émbolo flotante como carrera de trabajo para la expansión de los gases de escape de motor. También para el uso de la energía del impulso de gas de escape, por un lado, la alta masa del émbolo flotante con respecto a la masa de gas de la onda de presión de gas de escape, impide una transferencia de energía notable durante la transmisión de impulsos desde el gas de escape hasta el émbolo flotante, de modo que el aumento de presión de carga cae ligeramente, como prueban los ensayos. Por otro lado, mediante la unión directa del conducto de escape de gas de escape a la cámara de expansión de la bomba de carga de gas de escape, se produce adicionalmente una pérdida de impulso por sobrecarga.

• El blindaje del émbolo flotante tiene que presentar una fuga significativa en estado cerrado, para que el émbolo flotante pueda moverse a su posición de reposo después de cada ciclo de trabajo. Estas pérdidas por fuga representan una pérdida de presión adicional y, con ello, pérdida de trabajo.

• El aumento del canal de salida de gas de escape a través de una válvula controlada por presión de gas de escape e inercia de la masa representa, por un lado, un cumplimiento muy impreciso de los tiempos de control de gas de escape (relaciones de fricción y comportamiento de vibración propia), por otro lado, no es posible con los sistemas de válvula propuestos, alcanzar aproximadamente el diagrama de control de gas de escape ideal desde el punto de vista termodinámico, en el que el desplazamiento completo del émbolo flotante se aprovecha como carrera de trabajo con canal de salida de gas de escape cerrado y al regresar el émbolo flotante del canal de salida de gas de escape está completamente abierto. Las inercias de la masa existentes de la válvula y del émbolo flotante prohíben el diagrama de control de gas de escape ideal, dado que las masas aceleradas requieren un tramo de retardo para inversión de dirección. El diseño necesario del mecanismo de accionamiento de válvula impulsado por gas de escape hasta una presión de gas de escape determinada, tiene como consecuencia que los tiempos de control de gas de escape varían de manera contraproductiva con variaciones de carga o velocidad de giro del motor. En particular, el mecanismo de accionamiento de válvula impulsado por gas de escape no responde a bajas presiones de gas (carga baja, marcha en vacío), con lo que también el cargador de impulsos de gas de escape no efectúa ningún trabajo de expansión, aunque precisamente en la zona de carga parcial, en motores de gasolina de cantidad regulada, se encuentran disponibles entalpías del gas de escape relativamente altas con respecto al trabajo del motor específico, dado que el motor, en estado estrangulado, presenta una relación de compresión baja efectiva y, de manera correspondiente, una relación de expansión baja. No es posible, diseñar el cierre de la válvula del canal de salida, que está controlado por la inercia de presión e inercia de la masa, al mismo tiempo que el cierre de la válvula de salida de motor a través de los cambios de distancia de carga y velocidad de giro existentes en el funcionamiento del motor. En particular, en los documentos mencionados en este caso, el cierre de la válvula del canal de salida se refiere exclusivamente al instante del vaciado del lado de gas de escape del cargador de impulsos de gas de escape y no se describe correlación alguna con la posición de fase o el cierre de la válvula de salida de motor.

• Émbolo flotante y resorte (inclusive el resorte neumático en el ciclo de entrada) representan un oscilador harmónico, cuya frecuencia propia depende de las masas que se mueve (émbolo, barra de guía lineal y mitad de la masa de resorte) y la velocidad del resorte. Si este sistema lleva a las proximidades de su frecuencia propia, se ajustan variaciones de amplitud considerables, que pueden dejar chocar el émbolo flotante con alta aceleración contra sus topes en el cilindro. Las masas previsiblemente altas de los componentes móviles, que pueden ascender a varios cientos de gramos, y las fuerzas de resorte necesariamente débiles, que también con bajas presiones de gas (aproximadamente 2 bar) tienen que permitir un movimiento del émbolo flotante, sugieren que la frecuencia propia del sistema se consigue ya con bajos coeficientes de explotación del motor. La presión de carga que cae rápidamente en el motor de ensayo descrito del cargador de impulsos de gas de escape a partir de 2000 rpm, permite deducir que la frecuencia propia ya se superó en este caso y el sistema ya no realiza la carrera de trabajo completa. El émbolo flotante, al superar su frecuencia propia, no tiene suficiente tiempo para regresar a su posición de reposo. A partir de aproximadamente 3000 rpm, en el motor de ensayo descrito ya no se forma presión de carga. Presumiblemente, el émbolo flotante se encuentra aproximadamente en la mitad del recorrido del émbolo en posición de reposo.

• El sistema del émbolo flotante no está determinado de manera unívoca por presiones de gas cambiantes y velocidades de reposición del resorte neumático variables en su frecuencia propia y su carrera del émbolo, de modo que caben esperar colisiones del émbolo flotante en sus posiciones finales en el cilindro.

• La obturación del émbolo flotante con respecto a la pared de cilindro tiene que suceder o bien sin contacto a través de una hendidura, de modo que debido al gran talado de cilindro se crean corrientes de fuga considerables desde el lado de gas de escape hasta el lado de gas nuevo, o se usan elementos de obturación por ejemplo anillos de émbolo, que sin embargo no requieren una lubricación y se generan una fricción elevada.

• El flujo de gas de escape total se conduce a través del cargador de impulsos de gas de escape y contribuye con ello a una alta carga térmica de la carcasa de cargador y del émbolo flotante.

Un concepto alternativo adicional para el aumento de la carga o del rendimiento de motores de combustión interna es la conexión posterior de un proceso de vapor (ORC). A este respecto, para aprovechar la entalpía del gas de escape o calores residuales están previstos procesos de vapor con máquinas de expansión de émbolo o de turbinan, que se accionan preferentemente con sustancias de trabajo orgánicas de bajo punto de ebullición (ORC= Organic-Rankine-Cycle (ciclo orgánico de Rankine)). Los procesos de este tipo extraen el calor exclusivamente del flujo de gas de escape a través de intercambiadores de calor. Debido a las bajas elevaciones de temperatura (delimitación física de la sustancia de trabajo) en la ejecución de proceso de una sola etapa, los rendimientos son, rara vez, superiores al 15 %. La inercia térmica de intercambiadores de calor y sistemas de conducción impide un buen comportamiento no estacionario, de modo que estos sistemas no son adecuados para alimentar potencia útil mecánica directamente en motores de combustión interna accionados de manera dinámica. En particular, los altos costes del sistema, que se encuentra, por el momento, en más de 3000€/kW, impiden una aplicación en motores pequeños.

Como alternativa, puede estar prevista también una conversión de energía temoeléctrica con el aprovechamiento del efecto Seebeck. Este efecto describe la diferencia de potencial eléctrico de dos cuerpos de diferente temperatura debido a densidades de gas de electrones diferentes en la red cristalina de estos cuerpos. La diferencia de potencial aumenta con la diferencia de temperatura de los cuerpos entre sí, y puede aprovecharse para que fluya una corriente eléctrica. Con el gas de escape de motores de combustión interna se calienta el cuerpo, el otro se mantiene preferentemente a temperatura atmosférica. El sistema funciona bien completamente sin componentes móviles y por lo tanto tampoco representa ninguna máquina de trabajo.

La invención se basa ahora en el objetivo de indicar un procedimiento alternativo para accionar un motor de combustión interna del tipo mencionado anteriormente, con el que, de manera especialmente sencilla y fiable sea posible un rendimiento específico especialmente alto del motor de combustión interna y/o un consumo de combustible específico que se mantiene especialmente bajo. Además se indicarán una línea de gas de escape especialmente adecuada para llevar a cabo el procedimiento para un motor de combustión interna así como un motor de combustión interna especialmente adecuado para su uso en la línea de gas de escape.

Con respecto al procedimiento, este objetivo se consigue de acuerdo con la invención con las características de la reivindicación 1.

A este respecto, en una primera fase de ciclo del ciclo de salida el impulso de la onda de presión de gas de escape que sale del cilindro, se transmite por completo o en parte al lado primario de una bomba de carga de gas de escape, antes de que en una segunda fase de ciclo del ciclo de salida el gas de escape se conduzca al sistema de escape. Las fases de ciclo se generan en particular por que mediante una guía de flujo adecuada de la onda de presión de gas de escape al abrirse la válvula de salida, el impulso del flujo de gas de escape se transmite en la medida de lo posible por completo o al menos en parte al lado primario de la bomba de carga de gas de escape. En esta fase se evitará en gran parte en primer lugar que se evacue gas de escape. La transmisión de impulsos pretendida desde la onda de presión de gas de escape al lado primario de la bomba de carga de gas de escape puede tener lugar a este respecto, al llegar el gas de escape al menos en parte directamente a la bomba de carga de gas de escape; se prefiere especialmente en cambio una transmisión de impulsos indirecta, en la que la onda de presión de gas de escape que sale del cilindro transmite su impulso en parte o de la manera más completa posible a un colchón de gas que se encuentra ya en y/o delante del volumen primario de la bomba de carga de gas de escape. A continuación sigue la segunda fase de ciclo del ciclo de salida, en la que el gas de escape fluye hacia el sistema de escape.

La primera y segunda fase de ciclo corresponden en la suma de su duración temporal por ejemplo al tiempo de abertura total de la válvula de salida de motor correspondiente, estando acompañado el comienzo de la primera fase de la abertura de la válvula de salida de motor y coincidiendo el final de la segunda fase aproximadamente con el cierre de la válvula de salida de motor, o pudiendo tener lugar también de manera un tanto retardada. Una primera fase de ciclo corta reduce las pérdidas térmicas en la pared en el canal de salida y la bomba de carga de gas de escape y permite con una disminución de presión prematura en el cilindro de motor, un trabajo de escape correspondientemente bajo o una baja contrapresión de los gases de escape durante el cambio de carga.

La invención parte a este respecto de la consideración de que como punto de partida especialmente adecuado para un aumento de rendimiento y/o potencia del motor de combustión interna, se seleccionará el aprovechamiento de la entalpia residual aún arrastrada desde el gas de escape que sale del cilindro, dado que, debido al funcionamiento, el gas de escape sale del cilindro respectivo con una presión residual relativamente alta, que puede aprovecharse para proporcionar adicionalmente potencia útil, antes de que el gas de escape se emita al entorno que se encuentra a la presión ambiental.

En el foco de las aplicaciones para la bomba de carga de gas de escape se encuentran en particular motores de combustión interna de un cilindro y de dos cilindros, que presentan volúmenes de cilindro individual relativamente pequeños de aproximadamente 50-250 ccm. Para estos géneros de motores no existe, hasta la fecha, ningún sistema rentablemente útil para la conversión de energía de gas de escape (perdida) en energía (de accionamiento) mecánica. La bomba de carga de gas de escape podrá accionarse de manera eficiente preferentemente con las siguientes condiciones límite de estos géneros de motores, o presentará las propiedades:

• Para velocidades de motor hasta aproximadamente 10000 rpm (motores de vehículos de dos ruedas)

• Convertir de manera eficiente también altas fluctuaciones del flujo de masa de gas de escape (motores de un cilindro)

• El flujo de transporte del gas nuevo tendrá lugar de manera aproximadamente proporcional a la carga y la velocidad de giro

• Provocar baja contrapresión de los gases de escape en el ciclo de escapa y cambio de carga

• Separación fundamental de tubería de gas de escape y tubería de gases nuevos

• Buen comportamiento no estacionario (aplicación en vehículos)

• Bajas pérdidas (por fricción) propias

• Buen comportamiento acústico (motores de vehículos de dos ruedas)

• Bajos costes de sistema

• Escasez de mantenimiento

• Experimentar la menor carga posible térmicamente

• Aptitud tanto para motores de gasolina como motores diésel, como también procedimientos de dos y cuatro tiempos

Para satisfacer los requisitos en cuanto a las fluctuaciones de la entalpía del gas de escape, buen comportamiento no estacionario, pequeñas cilindradas de cilindro y flujo de transporte proporcional a la velocidad de motor, la bomba de carga de gas de escape se diseña preferentemente como bomba con cuerpos de bomba oscilantes, que realiza un ciclo de trabajo de manera síncrona con la onda de presión de gas de escape en el canal de salida del cilindro de motor conectado el mismo.

Alta frecuencia de funcionamiento de la bomba de carga de gas de escape para motores de altas revoluciones, buen comportamiento no estacionario, la separación de la tubería de gas de escape y tubería de gases nuevos, bajas pérdidas por fricción y escasez de mantenimiento se consiguen diseñándose el cuerpo de bomba de manera especialmente preferente como pared de separación elásticamente deformable, preferentemente con peso minimizado entre el lado de gas de escape y un lado de gas nuevo de la bomba de carga de gas de escape. También, una pared de separación con peso minimizado de este tipo permite una alta transmisión de energía durante el intercambio de impulsos desde el gas hasta la pared de separación, dado que, teóricamente, la transmisión de energía máxima tiene lugar en el caso de una masa idéntica de gas o pared de separación. Preferentemente, el trabajo de expansión realizado en el lado de gas de escape de la bomba de carga de gas de escape se convierte a través de la pared de separación en un trabajo de compresión de un volumen de gas nuevo, el otro sitio puede expandirse de nuevo de manera que realiza trabajo. Los desarrollos del movimiento de la pared de separación pueden aprovecharse, sin embargo, también como energía mecánica o convertirse a través de un generador en energía eléctrica.

Una carga térmicamente reducida de la bomba de carga de gas de escape se consigue debido al procedimiento, introduciendo el gas de escape exclusivamente a través de un canal en el lado primario de la bomba de carga de gas de escape y a continuación sacándolo de nuevo. A diferencia del cargador de impulsos de gas de escape, que se atraviesa por la masa de gas de escape completa, en la bomba de carga de gas de escape, en el ciclo de trabajo tiene lugar, por un lado, solo un "flujo de masa de desplazamiento" con velocidades de flujo esencialmente menores (coeficientes de transmisión térmica inferiores) y, por otro lado, no se conduce el gas de escape desplazado desde el cilindro de motor en la segunda fase de ciclo a través de la bomba de carga de gas de escape.

Mediante la división del ciclo de salida en al menos dos fases parciales se consigue por lo tanto que en la primera fase parcial preferentemente mantenida durante un tiempo relativamente corto, pueda efectuarse el aprovechamiento deseado de la entalpía del gas de escape, pudiendo tener lugar en la segunda fase parcial, mantenida preferentemente durante más tiempo en comparación con la primera, pueden tener lugar los procesos de cambio de gas y de barrido hasta el nivel de presión favorable de un motor de aspiración. Un rendimiento especialmente alto con un gasto mantenido bajo mecánicamente, se consigue a este respecto mediante la configuración de acuerdo con la invención, en la que en la segunda fase parcial, el gas de escape ahora expandido en parte, se evacúa desde el lado primario de la bomba de carga de gas de escape junto con el gas de escape residual desde la cámara de combustión y se alimenta al sistema de escape. El gas de escape alimentado al lado primario de la bomba de carga de gas de escape se recircula de nuevo por lo tanto a esta fase, de modo que la bomba de carga de gas de escape se introduce a través de un canal de empalme y, posteriormente, se evacua de nuevo, pero no se hace pasar a su través.

La entalpia que se extrae del gas de escape en la bomba de carga de gas de escape puede convertirse de cualquier manera en potencia activa o energía útil en el sistema global del motor de combustión interna, por ejemplo a través de sistemas hidráulicos, eléctricos o similares. Un aprovechamiento especialmente favorable y principalmente flexible de la entalpía extraída del gas de escape por medio de la bomba de carga de gas de escape es también posible transmitiéndose en la configuración de acuerdo con la invención en la bomba de carga de gas de escape la entalpía del gas de escape alimentado en el lado primario de la misma por completo o en parte a una corriente de gas nuevo alimentada a la misma en el lado secundario, o la entalpía del gas de escape convertida en trabajo de expansión en la bomba de carga de gas de escape en el lado primario se convierte por completo o en parte en el lado secundario en trabajo de compresión de una corriente de gas nuevo alimentada. A este respecto, ventajosamente en la bomba de carga de gas de escape, la extracción de entalpía del gas de escape, se convierte en trabajo de compresión de una corriente de gas frío separado herméticamente del flujo de gas de escape. Una corriente de gas nuevo comprimida tiene alta densidad de energía en el caso de bajas masas móviles, lo que pone de relieve su aptitud para altas frecuencias de trabajo de la bomba de carga de gas de escape (=altas velocidades de motor).

La corriente de gas frío y/o corriente de gas nuevo, que se comprimió en la bomba de carga de gas de escape mediante el trabajo de compresión allí efectuado, puede alimentarse en una configuración ventajosa en una realización independiente de la corriente de aire de gas nuevo de la máquina térmica o del motor de combustión interna de un máquina de expansión separada, tal como por ejemplo a un expansor de celda de ala y allí expandirse de manera que realiza trabajo. A través de la corriente de gas nuevo o de aire de gas frío comprimida en la bomba de carga de gas de escape se permite en esta variante la provisión de un medio de trabajo independiente del motor, que puede aprovecharse de manera flexible de otro modo como medio de trabajo. Por ejemplo es concebible aprovechar este medio de trabajo para el accionamiento de un grupo adicional, o puede estar previsto también un acoplamiento de la máquina de expansión al cigüeñal del motor o cigüeñal del motor de combustión interna o a la máquina térmica, de modo que se genere directamente una potencia adicional útil del motor de combustión interna.

En una configuración especialmente ventajosa, está previsto en cambio usar la extracción de entalpía del gas de escape en la bomba de carga de gas de escape para realizar trabajo de compresión para la corriente de gas nuevo que afluye a la cámara de combustión del cilindro respectivo. Con ello se aprovecha la entalpía del gas de escape directamente para cargar la corriente de gas nuevo. Para convertir esto de manera sincronizada y adaptada a la sucesión de ciclos en el motor de combustión interna en especialmente favorable, el gas nuevo previsto para la alimentación a la cámara de combustión del motor de combustión interna se alimenta ventajosamente al menos en parte al lado secundario de la bomba de carga de gas de escape y allí se comprime de la manera mencionada durante la primera fase parcial del ciclo de salida a través del gas de escape alimentado en el lado primario de la bomba de carga de gas de escape y se pretensa. Este gas nuevo comprimido y pretensado se alimenta entonces ventajosamente a un almacenamiento intermedio conectado posteriormente en el lado de gas al lado secundario de la bomba de carga de gas de escape y allí que mantiene preparado para la alimentación a la cámara de combustión del cilindro. Para el almacenamiento intermedio puede usarse a este respecto un sistema de canal de entrada de todos modos presente del cilindro respectivo, a través del que se conduce el gas nuevo a la cámara de combustión respectiva. El almacenamiento del gas nuevo precomprimido y pretensado en la bomba de carga de gas de escape tiene lugar a este respecto preferentemente hasta que el control de entrada del cilindro respectivo libera el canal de entrada respectivo y puede entrar el gas nuevo en la cámara de combustión. Mediante esta configuración, en la que la corriente de gas nuevo pretensada en la bomba de carga de gas de escape sirve para el suministro completo o parcial de la máquina térmica con aire de combustión, es suficiente con que el gas nuevo pretensado en la bomba de carga de gas de escape pueda realizar directamente a través de una caída de barrido positiva, trabajo de émbolo o trabajo de expansión directamente en la máquina térmica.

Con respecto a la línea de gas de escape, el objetivo mencionado se consigue con las características de la reivindicación 6, y con respecto al motor de combustión interna el objetivo mencionado con las características de la reivindicación 8.

A este respecto, la cámara de combustión del o de cada cilindro está conectado en particular en cada caso en el lado de entrada a través de un sistema de válvula de admisión controlable con un sistema de admisión de gas y en el lado de salida a través de un sistema de válvula de salida controlable a través de un desviador direccional por impulsos tanto con un sistema de escape como con el lado primario de una bomba de carga de gas de escape.

Mediante esta configuración del sistema de gas de escape se consigue que por medio del desviador direccional por impulsos, que representa preferentemente, desde el punto de vista funcional, esencialmente una ramificación de tubería seleccionada de manera adecuada, durante la primera fase del ciclo de salida, puede tener lugar una introducción dirigida del impulso de la onda de presión de gas de escape en la bomba de carga de gas de escape. El desviador direccional por impulsos tiene a este respecto el objetivo de completar en la medida de lo posible el impulso del flujo de gas de escape al abrirse la válvula de salida en el lado primario de la bomba de carga de gas de escape o conducirlo a un conducto de derivación conectado antes del mismo, de modo que, en esta primera fase de ciclo del ciclo de salida, el impulso de la onda de presión de gas de escape que sale del cilindro se transmite de la manera más completa posible o al menos en parte al lado primario de la bomba de carga de gas de escape. En esta fase se evitará en gran parte, en primer lugar, un escape de gas de escape al conducto de gas de escape, lo que significaría una pérdida de impulso. La transmisión de impulso pretendida desde la onda de presión de gas de escape al lado primario de la bomba de carga de gas de escape puede tener lugar a este respecto al llegar el gas de escape al menos en parte directamente a la bomba de carga de gas de escape; se prefiere especialmente en cambio una transmisión de impulso indirecta, en la que la onda de presión de gas de escape que sale del cilindro transmite su impulso en parte o de la manera más completa posible a un colchón de gas que se encuentra ya en y/o antes del lado primario de la bomba de carga de gas de escape o en un conducto de derivación conectado antes del mismo.

En una configuración especialmente ventajosa, el desviador direccional por impulsos presenta a este respecto un conducto principal conectado en el lado de admisión con el sistema de válvula de salida y en el lado de salida con el lado primario de la bomba de carga de gas de escape y un conducto de gas de escape que se ramifica del mismo, conectado en el lado de salida con el sistema de escape. El conducto de derivación que comprende la parte del lado de salida del conducto principal, que conecta el desviador direccional por impulsos con el lado primario de la bomba de carga de gas de escape, presenta a este respecto preferentemente un volumen de más de 1 vez, preferentemente de más de 1,3 veces, la cilindrada del o de los cilindros.

En una configuración especialmente ventajosa, el motor de combustión interna está realizado para un aprovechamiento de la entalpía del gas de escape contenida en el gas de escape alimentado a la bomba de carga de gas de escape para realizar trabajo de compresión para una corriente de aire de gas nuevo. Para esto, ventajosamente, la bomba de carga de gas de escape está conectada en el lado secundario a una conducción de presión de gas nuevo y a un conducto de aspiración de gas nuevo, pudiendo llegarse a través del conducto de aspiración de gas nuevo el lado secundario de la bomba de carga de gas de escape con gas nuevo, y estando prevista y diseñada la conducción de presión de gas nuevo para la transmisión y/o almacenamiento intermedio del gas nuevo comprimido en la bomba de carga de gas de escape. La conducción de presión de gas nuevo, en un primer perfeccionamiento ventajoso, está conectada en el lado de descarga de la bomba de carga de gas de escape con una máquina de expansión. En un segundo perfeccionamiento ventajoso, la tubería de gases nuevos está conectada en el lado de descarga de la bomba de carga de gas de escape con un almacenamiento intermedio para el gas nuevo, que, por su parte, está conectado en el lado de salida con el sistema de admisión de gas del cilindro respectivo. Con ello se permite un aprovechamiento del gas nuevo comprimido o pretensado en la bomba de carga de gas de escape como aire de combustión para el cilindro respectivo, de modo que la entalpía extraída del gas de escape en la bomba de carga de gas de escape puede emplearse directamente a través de una caída de barrido positiva para el aprovechamiento de trabajo de émbolo o trabajo de expansión directamente en el motor de combustión interna.

La bomba de carga de gas de escape, que está prevista para el aprovechamiento en un motor de combustión interna diseñado de esta manera, se considera en su realización como un logro inventivo independiente. De acuerdo con la invención, la bomba de carga de gas de escape comprende una carcasa de presión, cuyo volumen interno está dividido a través de un número de unidades de separación elásticamente deformables en una pluralidad de volúmenes parciales separados entre sí en el lado del gas, estando sometida la o cada unidad de separación a una precarga de tal manera que en el estado sin presión el volumen parcial previsto para la conexión con el sistema de gas de escape del motor de combustión interna en el contexto de la deformabilidad elástica de la o de cada unidad de separación presenta un valor mínimo.

Mediante esta configuración se consigue con medios especialmente sencillos y de manera especialmente fiable, que la entalpía del gas de escape pueda convertirse de manera fiable en trabajo de compresión para la corriente de aire de gas nuevo alimentada. Mediante la división de la carcasa de presión en preferentemente dos volúmenes parciales se consigue que la expansión del volumen parcial del lado primario, al que se conduce el gas de escape que se encuentra bajo presión, conduzca directamente y de manera prácticamente libre de pérdidas a una compresión correspondiente del segundo volumen parcial, dado que debido a la carcasa de presión común, no puede cambiarse la suma de los volúmenes parciales. La expansión del gas de escape en el primer volumen parcial lleva por lo tanto directamente y por completo a una compresión correspondiente del gas nuevo que se encuentra en el segundo volumen parcial. Mediante la carga de la unidad de separación con una precarga, se garantiza a este respecto que, en el estado sin presión, el primer volumen parcial, previsto para acoger el gas de escape, pueda mantenerse mínimo, idealmente prácticamente a cero, de modo que los volúmenes muertos pueden mantenerse especialmente bajos al menos en la bomba de carga de gas de escape.

La unidad de separación de la bomba de carga de gas de escape puede estar realizada a este respecto en principio en distintas variantes cumpliendo las condiciones límite mencionadas. Por ejemplo, la unidad de separación podía estar realizada como fuelle o como émbolo guiado en la carcasa de presión, pudiendo estar previsto en cada caso un elemento de resorte para la pretensión y la reposición. La configuración como fuelle ofrece entre estas variantes la ventaja, con respecto al émbolo, de que pueden descartarse de manera segura faltas de estanqueidad y un rebosamiento en el lado de gas entre los volúmenes parciales. Con respecto a una realización robusta y mantenida de manera especialmente sencilla está previsto sin embargo en una configuración especialmente ventajosa, que la bomba de carga de gas de escape esté realizada como bomba de membrana. La unidad de separación representa a este respecto la membrana de la bomba de membrana. Una bomba de membrana, en el tipo constructivo general, en particular sin pretensión de la membrana, se conoce por ejemplo por el documento FR 1031 061 A o el documento DE 1003 503 B.

Las ventajas conseguidas con la invención consisten en particular en que mediante la alimentación limitada a la primera fase parcial del ciclo de salida del gas de escape que sale del cilindro como medio de accionamiento o primario en la bomba de carga de gas de escape y la derivación prevista a continuación del gas de escape restante al igual que el gas de escape expandido al menos en p arte en el lado primario de la bomba de carga de gas de escape, en el sistema de escape, se permite un aprovechamiento de gran alcance y fiable de la caída de presión de la entalpia del gas de escape para aumentar el rendimiento o potencia del motor de combustión interna. La expansión rápida con el comienzo de la segunda fase de ciclo permite, de manera similar a un motor de aspiración, bajas pérdidas de cambio de gas. Esto es posible con un gasto en aparatos que se mantiene bajo y con alta fiabilidad.

Además, un motor de combustión interna diseñado según el concepto mencionado presenta la siguientes propiedades ventajosas:

- Pueden convertirse flujos de entalpía del gas de escape discontinuos, tal como aparecen por ejemplo en motores de un cilindro, de manera fiable en trabajo de compresión de una corriente de gas frío.

- El concepto es adecuado en particular también para motores pequeños (por ejemplo con cilindradas < 250ccm) y flujos de gas de escape correspondientemente bajos.

- Puede alcanzarse un comportamiento no estacionario muy bueno, precisamente también en zonas de carga parcial, (por ejemplo para motores de vehículos).

- La característica de transporte de la corriente de gas frío discurre por ejemplo proporcionalmente a la velocidad de motor. - Es posible una separación hermética de gas de escape y gas nuevo.

- Se provoca únicamente una contrapresión relativamente baja de los gases de escape.

- Se genera únicamente una baja potencia de pérdida propia.

- Los costes del sistema son relativamente bajos debido al modo de construcción sencillo y el sistema de control que puede diseñarse en sí pasivo.

- Se da la conectividad a los conceptos de motor existentes.

- Puede conseguirse un buen comportamiento acústico.

- El concepto puede emplearse tanto para motores de gasolina y motores diésel como para máquinas de combustión interna que trabajan en el procedimiento de cuatro o dos tiempo.

Un motor de combustión interna equipado de tal manera puede estar diseñado en particular como motor de combustión interna de un cilindro de menor cilindrada, en el que puede conseguirse un alto rendimiento. Tales motores, que están realizados por regla general como motores de gasolina de cuatro tiempos de aspiración libre, se producen a nivel mundial en grandes cantidades por ejemplo para vehículos de dos ruedas (50-250 ccm de cilindrada), motores industriales (también motores diésel) para generadores de corriente, bombas, etc. y (mini)centrales de cogeneración. También para motores de automóvil, la bomba de carga de gas de escape puede emplearse como único grupo de carga o funcionar conectada en serie con un turbocargador como compresor de dos pasos. La bomba de carga de gas de escape forma en este caso ventajosamente el primer paso, al que está conectado posteriormente un turbocargador tanto en el lado de turbina como en el lado de compresión.

Las ventajas conseguidas con la invención consiste además en particular en que mediante el aprovechamiento dirigido de la entalpía contenida en la onda de presión de gas de escape, en particular mediante transmisión dirigida del impulso de la onda de presión de gas de escape en el lado primario de una bomba de carga de gas de escape por medio del desviador direccional por impulsos, se consigue una compresión adicional de la corriente de gas nuevo y, con ello, se consigue un aprovechamiento del impulso para aumentar el rendimiento y/o la potencia. En particular, se permite convertir la energía cinética contenida en los impulsos de presión discontinuos de gases, aumentando la eficiencia, mediante una bomba de carga de gas de escape indirecta o directamente en energía mecánicamente aprovechable. En particular, de esta manera, pueden aprovecharse corrientes de gas de escape pulsantes, tal como están presentes por ejemplo en sistemas de salida de motores de combustión interna, o corrientes de vapor, que proceden de procesos de vapor o instalaciones de generación de vapor o, muy en general, en máquinas térmicas.

Un ejemplo de realización de la invención se explica en detalle por medio de un dibujo. En este muestran:

la Figura 1 esquemáticamente un motor de combustión interna,

las Figuras 2a-2e en cada caso un desviador direccional por impulsos para el motor de combustión interna de acuerdo con la Figura 1 en corte longitudinal,

las Figuras 3,4 en cada caso esquemáticamente una forma de realización alternativa de un motor de combustión interna,

la Figura 5 esquemáticamente un motor de combustión interna de dos tiempos,

la Figura 6 una bomba de carga de gas de escape en corte transversal, y

las Figuras 7 - 9 en cada caso una realización alternativa de una bomba de carga de gas de escape en corte transversal.

Partes iguales están provistas en todas las Figuras de los mismos números de referencia.

El motor de combustión interna 1 representado esquemáticamente en la Figura 1 está diseñado según el procedimiento de 4 tiempos. Comprende un número de cilindros 2, de los que en la Figura 1 está representado únicamente uno, y en los que, en cada caso, está guiado émbolo de trabajo 4. El émbolo de trabajo 4 actúa a través de una biela 6 sobre un cigüeñal 8. En función del diseño y el tipo constructivo del motor de combustión interna 1, pueden actuar a este respecto también el o los émbolos de trabajo 4 de varios o de todos los cilindros 2 sobre un cigüeñal común 8.

Dentro del cilindro 2 se encuentra, en el modo de construcción convencional, la cámara de combustión 10, en la que se lleva a combustión, en el ciclo de trabajo del cilindro 2, una mezcla de combustible-aire comprimida. En reacción a esto, el émbolo de trabajo 4 dispuesto de manera desplazable en el cilindro 2 realiza una carrera de trabajo, accionando este el cigüeñal 8 de manera que realiza trabajo. Después de finalizar la carrera de trabajo, es decir, después de la expansión completa del gas de trabajo quemado en el cilindro 2 y al alcanzarse el denominado "punto muerto inferior" (UT), se alimenta el gas de trabajo quemado como gas de escape durante un ciclo de salida del cilindro 2 de un sistema de escape 12 conectado en el lado de salida al mismo.

Para el cambio de gas necesario para el funcionamiento del cilindro 2, la cámara de combustión 10 está conectada en el lado de admisión de gas con un sistema de admisión de gas 14 y en el lado de salida con el sistema de escape 12. Para el control del cambio de gas en la cámara de combustión 10, a este respecto, la cámara de combustión 10 puede bloquearse por un lado frente al sistema de admisión de gas 14 por medio de un sistema de válvula de admisión 16, que en el ejemplo de realización de acuerdo con la Figura 1 está realizado como válvula de admisión 18. Por otro lado, la cámara de combustión 10 puede bloquearse con respecto a la línea de gas de escape 20 que lleva al sistema de escape 12 por medio de un sistema de válvula de salida 22, que en el ejemplo de realización de acuerdo con la Figura 1, está realizado como válvula de salida 24.

El motor de combustión interna 1 está diseñado de manera dirigida para un rendimiento de potencia específico especialmente alto y/o un rendimiento especialmente alto y, con ello, un bajo consumo de combustible específico. Para esto está previsto extraer, del gas de escape caliente que sale de la cámara de combustión 10 durante el ciclo de salida del cilindro respectivo 2, al menos una parte de la entalpía verdaderamente no aprovechada de otro modo del gas de escape, para convertirla, de manera que aumente el rendimiento, en energía de accionamiento mecánica y/o aumento de la densidad de aire de gas nuevo en el sentido de una carga. Esto se conseguirá extrayendo de la onda de presión de gas de escape que sale durante el ciclo de salida de la cámara de combustión 10 en la mayor medida posible, impulso y para la precompresión del gas nuevo que afluye a la cámara de combustión 10 se transmite al mismo.

Para permitirlo, la línea de gas de escape 20 está realizada de manera ramificada. Para ello, en la línea de gas de escape 20 está conectado un desviador direccional por impulsos 26, que está conectado en el lado de admisión con el sistema de válvula de salida 22 y en el lado de salida, por un lado, a través de un conducto de derivación 28 con el lado primario de una bomba de carga de gas de escape 30 y, por otro lado, con una tubería de gas de escape 32 que conduce al sistema de escape 12. La cámara de combustión 10 está por lo tanto conectada en el lado de salida a través del sistema de válvula de salida 22 y a través del desviador direccional por impulsos 26 tanto con el sistema de escape 12 como con el lado primario de la bomba de carga de gas de escape 30.

Mediante esta conexión, en el ejemplo de realización de acuerdo con la Figura 1 está previsto el aprovechamiento de la entalpía extraída en la bomba de carga de gas de escape 30 del gas de escape para la compresión y, con ello, la pretensión de una corriente de gas frío alimentada a la bomba de carga de gas de escape 30 en el lado secundario, en concreto, en este ejemplo de realización, a la corriente de aire de gas nuevo prevista para la alimentación a la cámara de combustión 10. Por consiguiente, en el ejemplo de realización de acuerdo con la Figura 1, la bomba de carga de gas de escape 30 está conectada en el lado secundario a una tubería de gases nuevos 36, que está guiada a través de un radiador del aire de sobrealimentación 38 y está conectada de manera bloqueable en el lado de salida a través del sistema de válvula de admisión 16 con la cámara de combustión 10 del cilindro 2.

En el ejemplo de realización de acuerdo con la Figura1, el cilindro 2 del motor de combustión interna 1 está mostrado en el momento en el que el émbolo de trabajo 4 se encuentra en el punto muerto inferior (UT) y comienza el ciclo de salida del cilindro 2. La válvula de salida 24 ha comenzado a abrirse. Al abrirse la válvula de salida 24 se escapa el gas de escape que se encuentra aún bajo la presión residual de la cámara de combustión 10 del cilindro 2 al canal de salida o línea de gas de escape 20. Dado que la presión residual del gas de escape en el cilindro 2 se encuentra, por regla general, entre 2-8 bar y en el canal de salida reinan contrapresiones de gas de escape medias de aproximadamente 1,1-1,6 bar, el gas de escape fluye, debido a relaciones de presión supercríticas, con una velocidad del sonido pasando por la válvula de salida 24. Debido a las altas temperaturas de gas de escape que, en la práctica, se encuentran entre 350-1150 °C, la velocidad del sonido del gas de escape alcanza valores de hasta 1000 m/s. Correspondientemente alto es el impulso (p=mv) de la onda de presión de gas de escape, que en el presente sistema se aprovechará de manera dirigida de manera que aumente el rendimiento y/o la potencia.

En función de la velocidad de motor y forma del accionamiento de válvula de motor, el tiempo de funcionamiento de la onda de presión de gas de escape primaria, altamente energética, asciende a aproximadamente 10-50° de cigüeñal. La onda de presión de gas de escape fluye a este respecto a través del desviador direccional por impulsos 26, que representa ventajosamente una ramificación de tubo. El desviador direccional por impulsos 26 presenta a este respecto un conducto principal 40 conectado en el lado de admisión con el sistema de válvula de salida 22 y en el lado de salida con el lado primario de la bomba de carga de gas de escape 30, del que se ramifica un conducto de gas de escape 42 que desemboca en el lado de salida en la tubería de gas de escape 32 y que está conectado a través de la misma con el sistema de escape 12. El conducto principal 40 desemboca por lo tanto en el conducto de derivación 28 que conduce a la bomba de carga de gas de escape 30, mientras que el conducto de gas de escape 42 discurre hasta el sistema de escape 12, a través del que el gas de escape llega al aire libre.

El desviador direccional por impulsos 26 tiene el objetivo de conducir el impulso del flujo de gas de escape al abrirse la válvula de salida 24 de la manera más completa posible hasta el conducto de derivación 28, de modo que, en una primera fase de ciclo del ciclo de salida, el impulso de la onda de presión de gas de escape que sale del cilindro 2 se transmite de la manera más completa posible, o al menos en parte, al lado primario de la bomba de carga de gas de escape 30. En esta fase se impedirá en su mayor parte, en primer lugar, un escape de gas de escape al conducto de gas de escape 42, lo que significaría una pérdida de impulso. La transmisión de impulso pretendida desde la onda de presión de gas de escape al lado primario de la bomba de carga de gas de escape 30 puede tener lugar a este respecto llegando el gas de escape al menos en parte directamente a la bomba de carga de gas de escape 30; se prefiere especialmente, en cambio, una transmisión de impulso indirecta, en la que la onda de presión de gas de escape que sale del cilindro 2, transmite su impulso en parte o de la manera más completa posible a la columna de gas que se encuentra ya en el conducto de derivación 28, que, a su vez, lo transmite a la bomba de carga de gas de escape 30.

En la bomba de carga de gas de escape 30, el impulso (introducido directa o indirectamente) del flujo de gas de escape, índice sobre la pared divisoria elástica 44 dispuesta allí entre lado primario y lado secundario, prevista como unidad de separación 44 y la deforma mediante transmisión de impulso. La masa móvil de la pared divisoria elástica 44 es preferentemente comparable con la masa de la columna de gas de escape acelerada, para transmitir, con la transmisión de impulso (mgasVgas=mparedVpared) la mayor energía cinética posible (Ampared • v2pared) a la pared divisoria elástica 44. El gas presente en el lado primario de la bomba de carga de gas de escape 30 se expande por lo tanto en el volumen de gas primario 46 que se amplía de la bomba de carga de gas de escape 30. Al mismo tiempo, en el lado opuesto de la pared divisoria elástica 44 se comprime gas nuevo en el volumen secundario o volumen de gas nuevo 48 de la bomba de carga de gas de escape 30, que se reduce, conectado en la tubería de gases nuevos 36. En la bomba de carga de gas de escape 30 se convierte por lo tanto la entalpía del gas de escape convertida en el lado primario en trabajo de expansión en energía de compresión del gas nuevo conducido en la tubería de gases nuevos 36 en el lado secundario.

Para ello, la bomba de carga de gas de escape 30 puede estar realizada de manera adecuada, por ejemplo como fuelle-bomba o similar. En el ejemplo de realización está prevista la realización consideraba especialmente ventajosa e inventiva independiente, de la bomba de carga de gas de escape 30, como bomba de membrana con pared divisoria elástica 44 como membrana. En esta se expande el gas de escape mediante deformación de la membrana, que separa los dos volúmenes de gas de escape y gas nuevo de manera estanca a los gases entre sí. En el estado libre de presión, el volumen en el lado de gas de escape o lado primario de la bomba de carga de gas de escape 30 ocupa su mínimo, y el volumen en el lado de gas nuevo, de manera correspondiente, su máximo. La masa extraordinariamente pequeña de la membrana permite una variación de volumen muy rápida en la bomba de carga de gas de escape 30 y, de manera correspondiente a esto, una expansión inmediata del gas de escape dentro de pocos grados de cigüeñal, de modo que la primera fase de ciclo del ciclo de salida prevista para la conversión de la entalpía del gas de escape convertida en el lado primario en trabajo de expansión en energía de compresión del gas nuevo conducido en la tubería de gases nuevos 36 en el lado secundario, puede mantenerse correspondientemente durante poco tiempo.

A continuación sigue la segunda fase de ciclo del ciclo de salida, en la que el gas de escape fluye al sistema de escape 12. Después de tener lugar la deformación de la pared divisoria elástica 44, esta se mueve mediante una fuerza de retroceso de nuevo a su posición de partida y empuja el gas de escape o la columna de gas que se encuentra en el conducto de derivación 28 a través del conducto de derivación 28 de vuelta al desviador direccional por impulsos 26, de modo que el gas de escape llega desde allí al conducto de gas de escape 42. Igualmente, el émbolo 4 empuja el gas de escape aún presente en el cilindro 2 desde este a través de la línea de gas de escape 20 y el desviador direccional por impulsos 26 hasta el conducto de gas de escape 42. El gas nuevo se presiona por el contrario, durante la compresión, desde la bomba de carga de gas de escape 30 a través de una válvula antirretorno allí prevista hasta la tubería de gases nuevos 36 prevista y diseñada como tubería de almacenamiento de presión, en la que permanece hasta que la válvula de admisión 18 y una válvula adicional 50 eventualmente presente se abren. La tubería de gases nuevos 36 puede considerarse por lo tanto como almacenamiento intermedio, al que se alimenta el gas nuevo comprimido en la bomba de carga de gas de escape 30 y allí que mantiene preparado para la alimentación a la cámara de combustión 10 del cilindro 2.

El conducto de derivación 28 entre el desviador direccional por impulsos 26 y la bomba de carga de gas de escape 30 extraerá de la onda de presión de gas de escape en el sentido de una transmisión de impulso especialmente alta en el lado primario de la bomba de carga de gas de escape 30 el menor impulso posible, lo que supone bajas pérdidas de flujo. Por lo tanto, se evitan preferentemente curvaturas en esta sección de conducto, o, si está presente, está realizado con grandes radios de curvatura (preferentemente r > 3 veces el diámetro de tubo). También, la sección transversal de flujo del conducto de derivación 28 se selecciona ventajosamente al menos tan grande como la del canal de salida o puede resultar mayor para pequeñas pérdidas de presión de incluso hasta el 100 %. Antes de la entrada en la bomba de carga de gas de escape 30, el conducto de derivación 28 puede estrecharse por zonas sucesivamente, para aumentar aún más la velocidad de gas y, con ello, el impulso de la masa de gas entrante.

El motor de combustión interna 1 puede estar realizado de tal manera que el gas de escape que sale en la primera fase del ciclo de salida del cilindro 2, llega directamente al volumen de gas primario 46 de la bomba de carga de gas de escape 30. De manera especialmente ventajosa y en el sentido de un desacoplamiento térmico de la bomba de carga de gas de escape 30 de los componentes de conducción de gas caliente, el sistema está diseñado en cambio para una transmisión de impulso indirecta, en la que en la primera fase de ciclo del ciclo de salida se transmite el impulso de la onda de presión de gas de escape que sale del cilindro 2 por completo o en parte a un colchón de gas que se encuentra ya en el volumen de gas primario 46 de la bomba de carga de gas de escape 30, de modo que este puede expandirse de nuevo a continuación de manera que realiza trabajo. El conducto de derivación 28 y el volumen de gas de escape o volumen de gas primario 46 de la bomba de carga de gas de escape 30 no se atraviesan a este respecto por el gas de escape en el verdadero sentido, sino que tiene lugar únicamente una corriente de desplazamiento. La masa de gas, que fluye después del desviador direccional por impulsos 26 en esta sección de conducto, discurre por lo tanto de nuevo de vuelta en el mismo recorrido. En el conducto de derivación 28 permanece después de cada transmisión de impulso a la bomba de carga de gas de escape 30 una más o menos columna de gas de escape en reposo, cuya presión se encuentra al nivel de la contrapresión de los gases de escapes (1,1-1,6 bar) de la instalación de gas de escape, y cuya temperatura, debido a la cesión de calor continua a la pared de tubo que la rodea, es esencialmente más baja que la temperatura de gas de escape al abrirse la válvula de salida 24. Si la onda de presión de gas de escape, al abrirse la válvula de salida 24 discurre contra la columna de gas presente en el conducto de derivación 28, entonces en la bomba de carga de gas de escape 30 se empuja al principio la masa de gas más fría, y solo a continuación y en una menor parte, fluye gas de escape desde el ciclo de combustión directo.

Preferentemente, para ello, el volumen el conducto de derivación 28 se selecciona al menos tan grande que se corresponde con el volumen de expansión o volumen de gas primario 46 en la bomba de carga de gas de escape 30 teniendo en cuenta la presión de compresión en la bomba de carga de gas de escape 30. Para el ajuste del volumen deseado, se selecciona de manera adecuada a este respecto, con la sección transversal de conducto predeterminada, ventajosamente la longitud del conducto de derivación. Mediante la elección de volumen adecuada, entre la bomba de carga de gas de escape 30 y el conducto de derivación 28 se empuja adelante y atrás de manera repetida en su mayor parte la misma columna de gas de escape. Esto permite desacoplar la bomba de carga de gas de escape 30 térmicamente en gran parte del alto nivel de temperatura de los gases de escape de motor y, con ello, reducir considerablemente la carga de elemento constructivo térmica. Además, con ello puede reducirse esencialmente la transmisión de calor en la bomba de carga de gas de escape 30 desde el lado de gas de escape al lado de gas nuevo. Bajo la condición de igual volumen de recorrido de motor y de volumen de expansión en la bomba de carga de gas de escape 30 es especialmente ventajoso (teniendo en cuenta pi/p2=(— )14) por ejemplo a una presión de compresión en la bomba de carga de gas de escape 30 de 1,5 bar, un volumen en el conducto de derivación 28 de al menos 1 vez, de manera especialmente preferente al menos 1,35 veces el valor del desplazamiento del émbolo del motor, de modo que en el sentido de un colchón de gas ya presente, únicamente se empuja la masa de gas ya presente desde el conducto de derivación 28 al volumen de gas primario 46 de la bomba de carga de gas de escape 30.

En el caso de una presión de compresión de 2 bar en la bomba de carga de gas de escape 30 sería por el contrario especialmente preferente un volumen de 1,64 veces el valor del desplazamiento del émbolo del motor para el conducto de derivación 28. En función de la relación de volumen de carrera de motor con respecto a volumen de expansión y presión de compresión de la bomba de carga de gas de escape 30, un volumen mínimo del conducto de derivación 28 ha de considerarse especialmente ventajoso entre una a dos veces el valor del volumen de carrera de motor como, para dejar entrar en la medida de lo posible ninguna masa de gas de escape caliente directamente en la bomba de carga de gas de escape 30 al golpe de compresión.

Mediante este volumen mínimo ventajoso para el aislamiento térmico del conducto de derivación 28 se reduce, no obstante, la energía de gas de escape cinética (Ekin=^mv2) mediante pérdidas por fricción de tubo (disminución de la velocidad) y con esto también el impulso (I=mv) de la onda de presión, de modo que el volumen o la longitud del conducto de derivación 28, desde el punto de vista mecánico de flujo, no se realizará preferentemente más grande que la cantidad necesaria para el acoplamiento térmico de la bomba de carga de gas de escape 30. Puede ser útil, sin embargo, en determinadas circunstancias, aumentar la masa de gas en el conducto de derivación 28 mediante un aumento de volumen o longitud adicional de este conducto, para aproximar entre sí las cantidades de las masas de columna de gas acelerada y pared de separación móvil. En una configuración ventajosa adicional, el conducto de derivación 28 puede estar realizado directa o directamente de manera refrigerada, para reducir adicionalmente la temperatura de la columna de gas restante. La refrigeración puede proporcionarse mediante refrigeración de aire o líquido, en forma de cesión de calor por radiación, refrigeración por convección o circulación forzada.

Una ventaja especial del desacoplamiento térmico de la bomba de carga de gas de escape 30 consiste en que esta puede estar fabricada en parte o también por completo de materiales de plástico, de modo que el gasto de producción puede mantenerse muy bajo con alta flexibilidad. Para los componentes de carcasa, están previstos de manera especialmente preferente materiales termoplásticos, que pueden producirse en el procedimiento de fundición inyectada de manera económica, tienen bajo peso y presentan un buen comportamiento acústico. La pared divisoria elástica 44 está fabricada preferentemente asimismo de plástico (materiales termoplásticos, materiales duroplásticos; gomas, etc.), siendo ventajoso un refuerzo por materiales de fibra resistente a la rotura. Las fibras se colocan bidireccionalmente de manera ventajosa al menos una vez.

Dado que la onda de presión de gas de escape en la pared divisoria elástica 44 en la bomba de carga de gas de escape 30 se refleja al menos en parte, la onda de presión de gas de escape transmite a la pared divisoria elástica 44 más que el impulso sencillo.

El desviador direccional por impulsos 26 representa desde el punto de vista funcional preferentemente una ramificación de tubería y tiene la ventaja especial de que no presenta ningún componente móvil y con ello puede estar realizado de manera especialmente duradera y con escaso mantenimiento. Este está diseñado esencialmente para transmitir el impulso de gas de escape que incide en el lado de admisión en la medida de lo posible libre de pérdidas o sin pérdidas en el conducto de derivación 28 y el colchón de gas que se encuentra, dado el caso, en el mismo. Tal como se desprende de los ejemplos de realización de acuerdo con las Figuras 2a - 2e, el desviador direccional por impulsos 26 puede estar realizado como ramificación de tubo de tipo pieza en T, de tipo pieza en Y o de tipo bomba eyectora, cuyo conducto principal 40 (caracterizado por la dirección de flujo principal simbolizado por la flecha 60 para el pulso de gas de escape) conecta la zona de afluencia 62 conectada con el sistema de válvula de salida 22 para el gas de escape de la manera más recta posible (Ejemplos de acuerdo con las Figuras 2a - 2d) o es ligeramente curvado (Ejemplo de acuerdo con la Figura 2e) con el conducto de derivación 28 hacia la bomba de carga de gas de escape 30. Del conducto principal 40 se ramifica el conducto de gas de escape 42, a través del que en la segunda fase de ciclo del ciclo de salida, el gas de escape fluye tal como se simboliza por la flecha 64 hacia el sistema de expulsión 12. La conducción de canal está configurada a este respecto preferentemente de tal manera que las pérdidas de impulso para el pulso de gas de escape incidente en la zona del desviador direccional por impulsos 26 pueden mantenerse especialmente bajas.

La onda de presión de gas de escape, que discurre desde el canal de salida del motor en el desviador direccional por impulsos 26, se conducirá de manera especialmente preferente a través del desviador direccional por impulsos 26 con la menor pérdida de energía posible hasta la bomba de carga de gas de escape 30. De manera correspondiente a la ecuación de Bernoulli (p 'Apv2 = const.) esto significa que la presión de retención en el conducto principal 40 en el desviador direccional por impulsos 26 en la dirección del conducto de gas de escape 42 será preferentemente igual a la presión estática en el conducto de gas de escape 42. Este fin de diseño se cumple de manera aproximada preferentemente mediante un paso de flujo recto en el conducto principal 40 sin saltos de sección transversal en la sección transversal de flujo. El conducto de gas de escape 42 hasta el sistema de expulsión 12 está instalado preferentemente en el lateral en el desviador direccional por impulsos 26. Junto a la desembocadura perpendicular representada en la Figura 2b del conducto de gas de escape 42 en el desviador direccional por impulsos 26 son posibles también disposiciones inclinadas ("inclinado hacia atrás" de acuerdo con la Figura 2a o "inclinado hacia delante" de acuerdo con la Figura 2c). La Figura 2d muestra, por el contrario, la disposición del conducto de gas de escape 42 en forma de un canal anular 66 alrededor del conducto principal 40. Esta estructura se asemeja a la de una bomba eyectora.

La Figura 2e muestra una realización del desviador direccional por impulsos 26 con conducto principal curvado 40. En esta disposición, el conducto de gas de escape 42 desemboca, en una configuración ventajosa, en el lado interior de la curvatura del conducto principal 40, dado que la velocidad de gas es la más baja en esta zona de la pared de tubo y la dirección de impulso de la onda de presión de gas de escape apunta en su mayor parte tangencialmente a la desembocadura de tubo del conducto de gas de escape 42. En principio, para la conducción de flujo en el desviador direccional por impulsos 26 pueden estar instalados chapas guía o diafragmas adicionales, para reducir un escape directo del impulso de la onda de presión de gas de escape al conducto de gas de escape 42 o para favorecer un equilibrio entre presión de retención y presión estática en el conducto de gas de escape 42.

Para mantener lo más bajas posibles las pérdidas por fuga de la onda de presión de gas de escape, el desviador direccional por impulsos 26 está situado de manera ventajosa lo más cerca posible del canal de salida del motor o de la válvula de salida 24. De manera especialmente preferente, el desviador direccional por impulsos 26 está situado directamente en el canal de salida de la culata del motor de combustión interna, en particular como primer componente de una instalación de gas de escape, o incluso colocado a modo de una realización integrada, directamente en la culata.

En el ejemplo de realización está representada una realización en la que a un cilindro 2 individual está asociado un desviador direccional por impulsos 26 individual y, de manera correspondiente, una bomba de carga de gas de escape 30 individual. Como alternativa, pueden estar conectados en cambio también varios cilindros 2 o sus canales de salida a un desviador direccional por impulsos 26 común y, por lo tanto, accionan una bomba de carga de gas de escape 30 común a los cilindros 2 con una frecuencia de ciclo correspondientemente elevada, estando conectada la tubería de gases nuevos 36 con las válvulas de admisión 16 de uno o varios cilindros 2. También es posible dejar actuar varios cilindros 2 con desviadordesviadores direccionales por impulsos 26 asociados a los mismos en cada caso individualmente sobre una bomba de carga de gas de escape 30 común, reuniéndose los conductos de derivación 28 respectivos poco antes de la entrada en la bomba de carga de gas de escape 30.

La tubería de gases nuevos 36 realizada como línea de almacenamiento de presión tiene, a lo largo de su volumen de almacenamiento, una influencia considerable sobre la evolución de la presión durante la entrada de gas nuevo (fase de aspiración) en el cilindro 2. Con respecto al desplazamiento del émbolo del cilindro 2, un gran volumen de almacenamiento tiene como consecuencia una menor presión de barrido, pero aproximadamente constante con menor trabajo de émbolo y mayor grado de carga. A la inversa, un pequeño volumen de almacenamiento, acompañado con una alta presión previa, tiene a un trabajo de émbolo elevado y un menor grado de carga. Un volumen de almacenamiento adaptado en función del estado de carga del motor o variable de la tubería de gases nuevos 36, es ventajoso para un aprovechamiento eficiente de la energía de gas de escape, estando previstos para carga parcial preferentemente volúmenes de almacenamiento relativamente más pequeños y, para la carga completa, preferentemente volúmenes de almacenamiento relativamente mayores. Para hacer que el volumen de almacenamiento de la tubería de gases nuevos 36 sea correspondientemente variable o ajustable, en una configuración preferida, pueden estar previstos elementos de ajuste correspondientes, por ejemplo a modo de piezas montadas posteriormente adecuadas, en o sobre la tubería de gases nuevos 36.

La pared divisoria elástica 44 de la bomba de carga de gas de escape 30 puede, en lugar de comprimir un volumen de gas, también accionar a través de elementos de acoplamiento mecánicos, tales como bielas, empujadores, mecanismos de cigüeñal, etc. directamente generadores de corriente (de manera giratoria o lineal), bombas o máquinas similares.

En el ejemplo de realización de acuerdo con la Figura 1, la tubería de gases nuevos 36, en la que la bomba de carga de gas de escape 30 está conectada en el lado secundario, comprende un conducto de aspiración de gas nuevo 70, que está dotado de una válvula 72, que permite exclusivamente la entrada de gas nuevo en el lado secundario de la bomba de carga de gas de escape 30 e impide un reflujo. La válvula 72 puede estar realizada, por consiguiente, por ejemplo como válvula oscilante. En el lado de gas nuevo o lado secundario de la bomba de carga de gas de escape 30 se encuentra como componente adicional de la tubería de gases nuevos 36, un conducto de presión de gas nuevo 74, en el que se desplaza el gas nuevo comprimido por la membrana en la bomba de carga de gas de escape 30 de nuevo de la misma. Para impedir un reflujo del gas nuevo comprimido en la bomba de carga de gas de escape 30, el conducto de presión de gas nuevo 74 está provisto asimismo de una válvula 76, que permite exclusivamente una salida de la bomba de carga de gas de escape 30 al conducto de presión de gas nuevo 74, pero impide un reflujo. Las válvulas 72,76 pueden estar realizadas de manera ventajosa como válvulas antirretorno de autorregulación (válvulas de lengüeta).

Para conseguir una relación de compresión especialmente alta en el lado de gas nuevo o lado secundario de la bomba de carga de gas de escape 30, las válvulas 72,76 se encuentra en la configuración especialmente preferida tan cerca como sea posible de la cámara de compresión de la bomba de carga de gas de escape 30, para mantener lo más pequeños posible los volúmenes dañinos, que se encuentran en cada caso entre las válvulas 72,76 y la cámara de compresión de la membrana.

El conducto de presión de gas nuevo 74 está provisto en el ejemplo de realización con el radiador del aire de sobrealimentación 38, que enfría el gas nuevo comprimido. Como alternativa o adicionalmente, la mitad de carcasa del lado de gas nuevo de la bomba de carga de gas de escape 30 o la conducción de línea para el conducto de presión de gas nuevo 74 pueden estar realizadas en sí como intercambiador de calor (refrigerador).

En cuanto el gas en el lado primario de la bomba de carga de gas de escape 30 se ha expandido suficientemente y el gas de escape sale a través del conducto de gas de escape 42, la membrana de la bomba de carga de gas de escape 30 se mueve con ayuda de un muelle de retroceso hasta su posición de reposo, expulsándose el gas restante del volumen primario 46 de la bomba de carga de gas de escape 30 y aspirándose al mismo tiempo gas nuevo a través del conducto de aspiración de gas nuevo 70 por la bomba de carga de gas de escape 30. El ciclo de trabajo de la bomba de carga de gas de escape 30 puede comenzar ahora de nuevo. La característica de transporte del lado de gas nuevo, en el caso de secciones transversales de flujo de dimensión suficiente de las válvulas 72,76 y canales, es aproximadamente proporcional a la frecuencia de trabajo de la bomba de carga de gas de escape 30 o de la velocidad de motor. En principio, una bomba de carga de gas de escape 30 puede hacerse funcionar también con varios cilindros de motor, con la condición de que, con respecto a las secuencias de encendido de los cilindros de motor, no tenga lugar ninguna intersección de las fases de barrido en la bomba de carga de gas de escape.

El gas nuevo comprimido por la bomba de carga de gas de escape 30, que se encuentra ahora en el conducto de presión de gas nuevo 74, puede aprovecharse ahora en aplicaciones especialmente diferentes para aumentar la eficiencia:

1. Procedimiento para caída de barrido positiva (reducción de consumo)

De manera correspondiente al ejemplo de realización mostrado en la Figura 1, el gas nuevo comprimido que sale de la bomba de carga de gas de escape 30 se conduce a través del conducto de presión de gas nuevo 74 hasta la válvula de admisión 18 del motor. El radiador del aire de sobrealimentación 38 puede estar presente opcionalmente. El gas nuevo comprimido permanece después de su compresión en la bomba de carga de gas de escape 30, es decir, después de la primera fase de ciclo del ciclo de salida, provisionalmente en la zona del UT del émbolo de trabajo 4 durante aproximadamente 180°KW hasta el cambio de carga en el punto muerto superior (OT), en el que se abre la válvula de admisión 18, en el conducto de presión de gas nuevo 74 inclusive el radiador del aire de sobrealimentación 38. El conducto de gas nuevo 74 se usa por lo tanto en esta fase como almacenamiento intermedio para el gas nuevo comprimido. Al abrirse la válvula de admisión 18, el gas nuevo - al principio bajo presión de compresión - fluye a la cámara de combustión 10 del cilindro 2 y se expande allí con el émbolo de trabajo 4 que va aguas abajo hasta el UT, lo que va acompañado también de un enfriamiento (enfriamiento de expansión) del gas nuevo. Debido a la caída de barrido positiva marcada, durante el llenado de cilindro se realiza un trabajo positivo significativo en el émbolo de trabajo 4, en lugar de, tal como es habitual en motores de aspiración, tener que aplicar un trabajo de aspiración negativo durante la carrera de aspiración. Si la corriente de transporte de gas nuevo de la bomba de carga de gas de escape 30 es tan grande como la capacidad de absorción del motor de aspiración, no se produce ningún aumento del rendimiento volumétrico del aire de combustión, con lo que el rendimiento del motor permanece invariable con respecto a la realización como motor de aspiración.

El nivel de la entalpía del gas de escape que se encuentra disponible, la relación del volumen de carrera de motor con respecto al volumen de transporte de la bomba de carga de gas de escape 30 y el volumen de almacenamiento del conducto de presión de gas nuevo 74 previsto como almacenamiento intermedio inclusive el radiador del aire de sobrealimentación 38 dado el caso presente, están adaptados individualmente entre sí en una configuración especialmente ventajosa. Tendencialmente, en el caso de una alta disposición de entalpía del gas de escape (por ejemplo motores de baja compresión), un gran volumen de carrera de transporte de la bomba de carga de gas de escape 30 puede combinarse con un volumen de almacenamiento relativamente pequeño del conducto de presión de gas nuevo 74, con lo que una extracción de entalpía correspondientemente grande en el gas de escape no se convierte en un aumento del gasto de aire, sino en un aumento de la presión final de compresión en el conducto de presión de gas nuevo 74. La bomba de carga de gas de escape 30 se acciona en este caso (gasto de aire constante, mayor presión de compresión) más próximo a su límite de succión. Lógicamente, en particular en el servicio a carga parcial del motor de combustión interna 1 sería útil una reducción de tamaño del volumen de almacenamiento en el conducto de presión de gas nuevo 74, dado que en estas zonas de carga al menos el motor de gasolina se acciona casi exclusivamente con regulación de cantidad de aire. Un volumen de almacenamiento variable puede conseguirse por ejemplo, y en una configuración ventajosa, mediante varios líneas de conducción, que pueden bloquearse individualmente, o mediante volúmenes variables en componentes de conducción, que pueden configurarse por medio de piezas montadas posteriormente desplazables (por ejemplo: unidades de émbolo-cilindro desplazables) de manera que cambien su cabida.

Una reducción de la cantidad de aire para el servicio a carga parcial de motores de gasolina, sin estrangulamiento que disminuya el rendimiento de la alimentación de gas nuevo de la bomba de carga de gas de escape, puede tener lugar también mediante finalización prematura del suministro de gas nuevo (procedimiento de Miller) en el motor durante la carrera de succión. Los accionamientos de válvula con cierre de entrada variable, válvulas de ciclo de aire, etc. pueden efectuar esta tarea.

Debido a la presión de barrido fundamentalmente elevada de gas nuevo en el cambio de carga-OT (= LWOT) puede reducirse la fase de intersección de válvula del motor con respecto a un funcionamiento sin bomba de carga de gas de escape 30 esencialmente en las secciones transversales temporales necesarias. Un empuje hacia atrás indeseado del gas de escape (caída de barrido negativa) a la zona de entrada del motor se impide o se reduce considerablemente sobre todo también en el caso de carga parcial.

2. Procedimiento para caída de barrido positiva y carga (reducción de consumo y aumento de potencia)

Este procedimiento es idéntico en gran parte al procedimiento descrito anteriormente (caída de barrido positiva) de la estructura de sistema y modo de funcionamiento, sin embargo, en una configuración inventiva independiente, se acciona con una bomba de carga de gas de escape 30, que tiene un volumen de transporte de gas nuevo relativamente mayor que representa la capacidad de absorción del motor de combustión interna 1. El mayor gasto de aire de la bomba de carga de gas de escape 30 conduce a un mayor rendimiento volumétrico de gas nuevo en el motor, dado que en la zona del UT al final de su ciclo de aspiración, reina aún una sobrepresión en el conducto de presión de gas nuevo 74 y esta va acompañada de un aumento de la densidad de carga. Además de la caída de barrido positiva a lo largo de toda la carrera de aspiración, que indica un trabajo de émbolo positivo, se provoca por lo tanto también un aumento del momento de giro o potencia mediante aumento de densidad de carga. Se prevé ahora dejar invariable la potencia del motor, de modo que este procedimiento puede combinarse con una reducción de cilindrada (down-sizing) del motor, con lo que pequeñas pérdidas de calor de pared, fricción y peso repercuten de manera que reducen el consumo.

3. Procedimiento para la carga exclusiva (aumento de momento de giro o potencia)

En la realización alternativa, y considerada como inventiva independiente, del motor de combustión interna 1', tal como se muestra esquemáticamente en la Figura3, la bomba de carga de gas de escape 30 está prevista exclusivamente para la carga (aumento de densidad de la carga de gas nuevo). La diferencia particular con la alternativa explicada anteriormente puede verse en el diseño del suministro de gas nuevo del motor de combustión interna 1'. El conducto de presión de gas nuevo 74 desemboca en este sentido en el verdadero colector de admisión de motor 80 que, por su parte, desemboca en el lado de salida a través de la válvula de admisión 18 de manera bloqueable en la cámara de combustión 10, y que, además, en el lado de admisión tiene además una unión con el suministro de aire atmosférico 82 (filtro de aire), como es habitual en los motores de aspiración. En el colector de admisión de motor 80 está dispuesto a este respecto en la dirección de entrada del gas, visto frente al sitio de desembocadura del conducto de presión de gas nuevo 74 y de manera especialmente preferente lo más cerca posible de la válvula de admisión 18, está dispuesta una válvula 84, que está realizada a modo de una válvula antirretorno se configura exclusivamente una corriente de gas hacia el cilindro 2, pero no en dirección de retroceso. La válvula 84 está realizada ventajosamente como válvula antirretorno autorreguladora (válvula de lengüeta).

El conducto de presión de gas nuevo 74 está conectado a este respecto por su lado a través de una válvula de gas nuevo controlable 86 con el colector de admisión de motor 80, dejando salir la válvula de gas nuevo 86 el aire comprimido desde la bomba de carga de gas de escape 30 exclusivamente a la sección de canal 88 después de la válvula 84. La sección de canal 88 sirve por lo tanto como almacenamiento intermedio para el aire comprimido que sale de la bomba de carga de gas de escape 30. La válvula de gas nuevo 86 está colocada de manera especialmente preferente lo más cerca posible de la válvula de admisión 18.

El cambio de carga en la bomba de carga de gas de escape 30 se efectúa en esta variante al igual que en los procedimientos explicados anteriormente. En el conducto de presión de gas nuevo 74 se almacena de manera intermedia el gas nuevo comprimido cerca del UT del motor, hasta que la válvula de gas nuevo 86 permanece cerrada. Si ahora, después de LWOT comienza la fase de aspiración del motor, entonces, como en un motor de aspiración convencional, se aspira aire atmosférico a través de la válvula 84 y el colector de admisión de motor 80 a la cámara de combustión 10 del cilindro 2, hasta que en la zona del LWUT ya no tiene lugar ningún caudal de aire considerable desde la atmósfera. En este momento se abre la válvula de gas nuevo 86, y el aire comprimido sale del conducto de presión de gas nuevo 74 a la sección de canal 88 después de la válvula 84. Con el aumento de presión que acompaña a esto se cierra la válvula antirretorno 84, y fluye aire comprimido exclusivamente al cilindro 2, hasta que este se encuentra en compensación de presión con la sección de canal 88 y el conducto de presión de gas nuevo 74 o la válvula de admisión 18 que se cierra impide un flujo adicional.

En una configuración ventajosa, el volumen de la sección de canal 88 después de la válvula 84 se mantiene relativamente pequeño, de manera especialmente preferente aproximadamente en 10-20% del volumen de carrera de motor, para provocar, con un volumen de barrido suficiente en LWOT, una caída de presión lo más baja posible en la fase de carga al final de la entrada. La presión del "colchón de aire" almacenado en la zona de canal de entrada durante el cierre de entrada disminuye rápidamente debido al bajo volumen de almacenamientos en el siguiente proceso de barrido e indica, por lo tanto, solo un pequeño trabajo de émbolo positivo.

La válvula de gas nuevo 86 se cierra cuando la válvula de admisión 18 está cerrada, y permanece cerrada hasta el final de la fase de aspiración siguiente.

Una apertura temprana sucesivamente de la válvula de gas nuevo 86 hacia la fase de aspiración del motor permite convertir este procedimiento para la carga exclusiva por etapas en el procedimiento para caída de barrido positiva y carga (reducción de consumo y aumento de potencia). En una configuración especialmente ventajosa, los momentos de apertura y cierre de la válvula de gas nuevo 86 pueden ajustarse de manera variable. Con ello, de manera especialmente sencilla y con alto rendimiento, puede efectuarse un control de carga con respecto a la cantidad de aire.

Dado que en las proximidades del LWUT apenas tiene lugar movimiento de émbolo, mediante el aumento de presión en el cilindro tampoco se realiza o absorbe ningún trabajo de émbolo esencial.

Debido al principio, el gas nuevo permanece en la sección de canal 88 al nivel de presión, que al final de la fase de aspiración previa existía durante el cierre de entrada. En particular, en el caso de altas cargas, se ajusta en este caso una sobrepresión considerable, que en la siguiente intersección de válvula en LWOT permite un lavado de gas residual efectivo y, con ello, influye positivamente en la potencia del motor.

Este procedimiento de carga aprovecha la entalpía del gas de escape convertida en la bomba de carga de gas de escape 30 siempre que sea posible para el aumento de densidad de carga (aumento de potencia) y es adecuado, por lo tanto, en particular para motores en los que de manera constructiva o física, no puede aumentarse su potencia ni a través de una cilindrada ni de un aumento de la velocidad de giro.

Dado que solo una parte de la cantidad de aire nuevo necesaria para el motor debe comprimirse por la bomba de carga de gas de escape 30, la bomba de carga de gas de escape 30 e igualmente también los componentes para la refrigeración del aire de carga puede dimensionarse más pequeña de lo que necesitaría un diseño para el caudal de aire total del motor de combustión interna 1. Las menores dimensiones de componentes y las reducciones de peso asociadas con esto de estos componentes son válidas en particular en motores de automóviles o también de aeronaves optimizados en cuanto al peso y el espacio constructivo. El procedimiento para la carga exclusiva o recarga a una carrera de succión que ha tenido lugar previamente, puede tener lugar de manera especialmente sencilla en un motor de cuatro tiempos de dos cilindros con irregularidades angulares de encendido de 360°. Este tipo de motor puede accionarse opcionalmente con una bomba de carga de gas de escape 30 común o una asociada a cada cilindro. La tubería de gases nuevos 36 de la bomba de carga de gas de escape 30 está conectada a ambos cilindros. En cada carrera de compresión de la bomba de carga de gas de escape 30 en la zona del UT del cilindro expandido, cilindro adyacente realiza el final de su carrera de succión respectiva. Justo en esta sección de tiempo, en la tubería de gases nuevos 36 se presiona a través de la bomba de carga de gas de escape 30 gas nuevo que se empuja sin retardo a través de la válvula de admisión aún abierta del cilindro adyacente como "recarga" hacia el cilindro. Este procedimiento se realiza cada 360° KW en el cambio de los cilindros. Si se usan dos bombas de carga de gas de escape 30, es decir una por cilindro, entonces las tuberías de gases nuevos 36 para el efecto de recarga deseado están realizadas en cada caso hacia el cilindro adyacente, para cumplir con la compensación de fase en el ciclo de trabajo.

4. Procedimiento para accionar una máquina de expansión separada

En una forma de realización alternativa especialmente preferida, tal como se muestra a modo de ejemplo en la Figura4, se aprovecha la entalpía extraída del gas de escape en la bomba de carga de gas de escape 30 para el accionamiento de una máquina de expansión 90 separada. Por consiguiente, el gas nuevo cargado en el lado de entalpía en la bomba de carga de gas de escape 30 en esta variante inventiva independiente, se expande en la máquina de expansión 90 de manera que realiza trabajo. La representación esquemática del motor de combustión interna 1" alternativo en la Figura 4 muestra cómo el gas nuevo comprimido generado por la bomba de carga de gas de escape 30 no se alimenta al ciclo de combustión del motor de combustión interna 1", sino que se expande en la máquina de expansión 90 separada, por ejemplo un motor de aire comprimido y, a este respecto, se convierte en trabajo mecánico. La máquina de expansión 90 puede realizarse por ejemplo como motor de celda de ala, que mediante acoplamiento con un árbol del motor (cigüeñal 8, árbol de levas, etc.) del motor de combustión interna 1" alimenta directamente su potencia al motor de combustión interna 1".

Este sistema es muy sencillo de dominar desde el punto de vista de la técnica de regulación, dado que el gas nuevo comprimido se conduce desde la bomba de carga de gas de escape 30 directamente a la máquina de expansión 90 y no tiene que ser separado en ciclos. Puede prescindirse de una refrigeración del gas nuevo comprimido en la mayoría de los casos, y la longitud de la conducción de presión de gas nuevo 92 desempeña un papel secundario. En particular, en el funcionamiento de carga parcial de motor, la entalpía del gas de escape convertida en la bomba de carga de gas de escape 30 puede conducirse en forma de corrientes de gas nuevo no estranguladas a través de la máquina de expansión 90.

En los ejemplos mencionados anteriormente, se explicó el modo de funcionamiento del aprovechamiento de la entalpía del gas de escape en la bomba de carga de gas de escape 30 por medio de la integración en la conducción de gas en motores de 4 tiempos. La bomba de carga de gas de escape 30 puede accionarse en cambio también en motores de combustión interna de distribución por lumbreras, tales como por ejemplo en motores de dos tiempos de distribución por lumbreras, motores Wankel o motores de distribuidor giratorio. En estos casos, no están presentes válvulas de entrada o válvulas de salida 18, 24 en el sentido estricto, y la funcionalidad del sistema de válvula de entrada de gas 16 y del sistema de válvula de salida de gas 22 se representan a través de lumbreras de control dispuestas de manera correspondientes en la camisa del cilindro. Un ejemplo de realización para esta variante de la invención se muestra en la representación esquemática de un motor de combustión interna 1''' realizado como motor de dos tiempos de acuerdo con la Figura 5.

En esta realización, el canal de salida 94, que se abre mediante el movimiento descendente del émbolo de trabajo 4, está conectado en el lado de salida a través del desviador direccional por impulsos 26 con el lado primario de la bomba de carga de gas de escape 30. Al descender el émbolo de trabajo 4, el gas de escape se conduce por lo tanto en la primera fase de ciclo del ciclo de salida para la expansión al menos parcial en dirección al lado primario de la bomba de carga de gas de escape 30. Al avanzar el émbolo de trabajo 4, a continuación en la segunda fase de ciclo, es decir, después de la transmisión de impulso correspondiente, el gas de escape se expande adicionalmente en el lado primario de la bomba de carga de gas de escape 30 y escapa a través del sistema de expulsión 12.

El aire nuevo comprimido de la bomba de carga de gas de escape 30 se conduce en esta forma de realización a través del conducto de presión de gas nuevo 74 hacia los canales de rebose 96, que al abrirse, impulsan el gas nuevo al cilindro 2 y expulsan el gas residual. La bomba de carga de gas de escape 30 puede sustituir por lo tanto la bomba de carga del cárter del cigüeñal generalmente habitual y permite un mecanismo de cigüeñal lubricado por circulación de aceite o soportan adicionalmente la bomba de carga de cárter del cigüeñal. En particular, el barrido de la bomba de carga de gas de escape 30 y el barrido de la bomba de carga de cárter del cigüeñal pueden tener lugar uno tras otro o con desplazamiento de fase en el cilindro a través de canales de rebose separados. Esto permite, por ejemplo, una carga estratificada en el cilindro, para impedir pérdidas de barrido de combustible. Para ello, al comienzo de la fase de barrido se empuja exclusivamente aire nuevo libre de combustible desde la bomba de carga de gas de escape 30 al cilindro contra el gas residual, hasta que en un momento posterior de la fase de barrido se abren aquellos canales de rebose que conducen la mezcla de combustible-aire desde la bomba de cárter del cigüeñal al cilindro. Este procedimiento de una "almacenamiento previo de aire" reduce las pérdidas de combustible durante el barrido (emisiones de HC) y permite además realizar la formación de mezcla en el motor a través de técnica de carburador económica. La bomba de carga de gas de escape 30 efectúa, de manera independiente de la velocidad de giro, también la tarea de ayudar al cambio de carga, por lo demás, en motores de dos tiempos, la instalación de escape de resonancia voluminosa habitual sin sus efectos de resonancia dependientes de la velocidad de giro.

El volumen de expansión en el lado primario en la bomba de carga de gas de escape 30 asciende, en una configuración preferida a entre el 30 y el 300 % del volumen de carrera de cilindro del motor de combustión interna 1. Los bajos valores de porcentaje se refieren preferentemente a motores de combustión interna con bajas presiones de gas (2-3 bar) en el canal de salida antes de la bomba de carga de gas de escape o bajos gastos de aire (carga mediante recarga). Por el contrario, grandes volúmenes de expansión de la bomba de carga de gas de escape 30 pueden combinarse de manera eficiente preferentemente con altas presiones de gas (7-8 bar). Los altos gastos de aire generados de manera correspondiente en la bomba de carga de gas de escape 30 pueden aprovecharse de manera ventajosa a través de la caída de barrido positiva con carga o también a través de una máquina de expansión separada.

La estructura considerada inventiva independiente de la bomba de carga de gas de escape 30 se explica en detalle por medio de la representación en corte transversal en la Figura 6. En principio, la bomba de carga de gas de escape 30, si bien pudo estar realizada como bomba de fuelle o de manera correspondiente con unidades de separación elásticamente deformables de varias partes; en la realización considerada especialmente preferente de acuerdo con la Figura 6, está realizada sin embargo como bomba de membrana.

La bomba de carga de gas de escape 30 comprende una carcasa de presión 100, cuyo volumen interno 102 está dividido a través de una membrana 106 que forma la unidad de separación elásticamente deformable o pared divisoria 44 en una pluralidad - en el ejemplo de realización representado dos - de volúmenes parciales separados entre sí en el lado del gas 108, 110.

Entre una tapa de carcasa 112 del lado primario (lado primario) y una tapa de carcasa 114 del lado de gas nuevo (lado secundario), que forman juntas la carcasa de presión 100, se encuentra por lo tanto como pared divisoria elásticamente deformable 44 la membrana 106. Esta separa los dos volúmenes parciales 108,110 (lado primario o lado secundario), que se sujetan entre la membrana 106 y las superficies interiores curvadas 116,118 de las dos tapas de carcasa 112 o 114, de manera estanca a los gases entre sí. El primer volumen parcial 108 forma a este respecto, en el sentido del lado primario de la bomba y, por lo tanto, el volumen primario 46 de la bomba de carga de gas de escape 30, que en este volumen se introduce el impulso de gas de escape y con ello se acciona la bomba. En el caso de que en este volumen primario 46 se introduzca directamente gas de escape, este se encuentra a una temperatura correspondientemente alta y, en consecuencia, el lado primario mencionado en este caso se corresponde con el lado caliente de una bomba de membrana cargada directamente con gas de escape. En el presente caso, se introduce preferentemente en cambio el impulso de gas solo indirectamente y a través de un colchón de gas precedente en el primer volumen parcial 108 que sirve como volumen primario 46, sin que debiera introducirse directamente gas de escape caliente, de modo que no existe necesariamente un "lado caliente". El segundo volumen parcial 110 es, por el contrario, la cámara de gas para el gas nuevo, al que se transmitirá la entalpia, y forma por lo tanto el lado secundario de la bomba.

Una junta 120 radialmente circunferencial adicional entre las tapas de carcasa 112, 114, puede estar prevista. La membrana 106 puede desviarse bajo carga por presión o mediante una fuerza que actúa perpendicularmente sobre la misma con deformación elástica. Las superficies internas 116,118 de las dos tapas de carcasa 112,114 representan las superficies de apoya delimitadoras para la membrana 106 con una desviación de membrana permitida máxima en la dirección respectiva. La membrana 106 realiza entre sus desviaciones máximas en los volúmenes parciales 108, 110 del lado primario o lado secundario, un cambio de volumen idéntico, pero opuesto.

Se considera especialmente ventajoso e inventivo independiente el contorneo de las superficies internas 116, 118 del lado interior, dirigidas a la membrana 106, de las dos tapas de carcasa 112, 114. Estas están diseñadas de tal manera que forman, de manera plana, las superficies de apoyo para la membrana 106 en el estado desviado en cada caso como máximo, de modo que la membrana 106, en estos estados, está apoyada en cada caso principalmente y casi en toda la superficie. Debido al contorneo, tal como se desprende en particular de la representación en la Figura 6, la membrana 106, con un cambio de posición o cambio de su desviación, puede rodar sobre la superficie interior respectiva 116 o 118, de modo que se permite un modo de trabajo que cuida especialmente los materiales. Mediante el movimiento de rodadura de la membrana 106 sobre la superficie interna 116, 118 de la tapa de carcasa 112, 114 respectiva, resulta un retardo continuo de la membrana 106 hasta su detención sin choque fuerte repentino en su posición final, de modo que en particular se favorece especialmente la vida útil de los componentes correspondientes.

La membrana 106 está cargada mecánicamente con una precarga de tal manera que en el estado sin presión, el volumen parcial previsto para la conexión con el sistema de gas de escape del motor de combustión interna 108 en el marco de capacidad de deformación de la membrana 106 presenta un valor mínimo. En este estado, que se corresponde con la representación en la Figura 6, la membrana se encuentra por lo tanto en gran parte en la superficie interna 116 construida de manera adecuada para este fin y adaptada a su desarrollo en la membrana 106, de la tapa de carcasas 112 del lado primario. Para la provisión de la precarga mencionada, en el ejemplo de realización de acuerdo con la Figura 6 está previsto un (o en caso necesario también varios) resortes 122. Este desvía la membrana 106 en el estado sin presión desde su posición central sin tensión en dirección de la superficie interna 116 de la tapa de carcasa 112. La precarga del/de los resorte(s) 122 es a este respecto mayor que la fuerza de retroceso de la membrana 106 con desviación máxima, de modo que la membrana 106, en el estado sin carga por presión de gas, se apoya totalmente desviada sobre la superficie interna 116 de la tapa de carcasa 112. El resorte 122 se apoya, por su parte, en la tapa de carcasa 114 del lado secundario y sobre una caja de resorte 124, que está conectada firmemente con la membrana 106.

En la tapa de carcasa 112 del lado primario está dispuesto al menos un conducto de gas de escape 126, a través del que el gas de escape o la columna de gas usada para la transmisión de impulso, puede entrar en o salir del volumen parcial 108 del lado primario que forma el volumen de gas primario 46 de la bomba de carga de gas de escape 30. El conducto de gas de escape 126 está colocado de manera ventajosa centrado en la tapa de carcasa 112, para provocar una carga térmica con simetría de rotación y propagación de presión a la membrana 106. Con ello, dado el caso se evita una afluencia frontal de la membrana 106 con gas de escape caliente a través del conducto de gas de escape 126 y para reducir la carga térmica local en el centro de la membrana, está instalada, en una configuración ventajosa en la membrana 106 - preferentemente en el centro - un pantalla térmica 130, en la que el gas de escape que entra se desvía radialmente al volumen parcial 108 que se abre del lado primario. La pantalla térmica 130 está conectada ventajosamente junto con la caja de resorte 124 y la membrana 106. La superficie de apoyo dirigida a la membrana 106 de la pantalla térmica 130 se encuentra, con el fin de una baja transmisión térmica a la membrana 106, sobre esta solo parcialmente.

Al segundo volumen parcial 110 que forma el lado secundario de la bomba de carga de gas de escape 30 y de manera correspondiente a través de la tapa de carcasa 114 que delimita el mismo, llevan al menos un conducto de aspiración de gas nuevo 70 y al menos un conducto de presión de gas nuevo 74. Estos están equipados en cada caso con válvulas antirretorno (válvulas de lengüeta) 132,134, de modo que un flujo de gas en el conducto de aspiración de gas nuevo 70 puede tener lugar exclusivamente hacia el volumen parcial 110 del lado secundario de la bomba de carga de gas de escape 30 y en el conducto de presión de gas nuevo 74 exclusivamente desde el volumen parcial 110 del lado secundario. Con el fin de una alta relación de compresión en el lado secundario, las válvulas antirretorno 132,134 están instaladas preferentemente tan cerca como sea posible de la superficie interna 118 de la tapa de carcasa 114, para, con la desviación de la membrana 106 en la superficie interna 118, mantener lo más bajo posible el volumen residual restante (volumen dañino) entre membrana 106 y las válvulas antirretorno 132,134. La desembocadura del conducto de aspiración de gas nuevo 70 en la tapa de carcasa 114 está colocada, en una configuración ventajosa, de tal manera que la corriente de gas nuevo, al entrar en la bomba de carga de gas de escape 30 incide sobre la membrana 106 en su sección de superficie más caliente, es decir por regla general de manera opuesta al conducto de gas de escape 126. Con ello, puede aprovecharse el gas nuevo alimentado para fines de refrigeración de la membrana 106 en su zona más cargada térmicamente. Ventajosamente, en particular para limitar un flujo de calor eventual desde el lado de gas de escape al lado de gas nuevo, está previsto además un elemento aislante térmico 136 entre las tapas de carcasa 112, 114, que en el ejemplo de realización está realizado por una capa de material circunferencial situada entre los bordes de carcasa de menor conductividad térmica y/o también puede convertirse entre sí geométricamente con ayuda de una superficie de apoya lo más reducida posible de la tapa de carcasa.

En el estado de reposo, la membrana 106 está desviada como consecuencia de la pretensión de manera máxima sobre el lado primario, y el volumen parcial 108 el lado primario es mínimo. En el lado secundario, el volumen parcial 110 correspondiente está cargado por el contrario de manera máxima con gas nuevo. Si ahora el lado primario se carga a través del conducto de gas de escape 126 con gas de escape que se encuentra bajo presión (o el colchón de gas) desde el motor de combustión interna, entonces la membrana 106 se mueve en dirección al lado secundario y desplaza bajo compresión el gas nuevo almacenado en el volumen parcial 110 del lado secundario a través de la válvula antirretorno 134 al conducto de presión de gas nuevo 74, hasta que la membrana 106 se apoya sobre la superficie interna 118. Si, a continuación, la presión de gas se expande en el lado primario (por ejemplo mediante "retroinundación" de la onda de gas de escape), entonces la membrana 106 se presiona por el resorte 122 y la fuerza de reposición de membrana presente al principio se presiona de nuevo sobre la superficie interna 116. El gas en el lado primario se desplaza por completo y al mismo tiempo el volumen parcial 110 creciente en el lado secundario se carga con gas nuevo a través del conducto de aspiración de gas nuevo 70. La energía almacenada en el resorte 122 comprimido se aprovecha por lo tanto para el cambio de carga (desplazamiento de gas de escape y aspiración de gas nuevo) en la bomba de carga de gas de escape 30.

La carga de componentes mecánica puede mantenerse relativamente baja, de modo que con medios sencillos puede conseguirse una alta longevidad del sistema. Las superficies internas 116,118 están realizadas en una configuración preferida en corte transversal como recorridos curvados, sobre los que la membrana 106, al desviarse de su borde exterior, rueda hacia el centro de la membrana y por lo tanto no choca repentinamente. Los recorridos curvados están diseñados a este respecto de manera adaptada en una configuración ventajosa adicional en su geometría a las propiedades de materiales y geométricas de la membrana 106, de modo que la carga mecánica de la membrana 106 está distribuida de la manera más uniforme posible a lo largo de su superficie y no se superan los resistencia límite de fatiga del material de membrana (en función de la temperatura de material).

La membrana 106 y el resorte 122 se deforman de manera preferente exclusivamente de manera elástica, no tienen lugar movimientos deslizantes. La bomba de carga de gas de escape 30 funciona bien por lo tanto completamente sin lubricación de líquido (lubricación de aceite).

De manera tribológicamente ventajosa, las superficies internas 116, 118 y/o las superficies de la membrana 106 pueden impregnarse con un lubricante seco tal como por ejemplo grafito o PTFE, para obtener mejores propiedades de rodadura de la membrana 106 al apoyarse sobre las superficies interiores 116, 118 de la tapa de carcasa 112,114.

En el ejemplo de realización de acuerdo con la Figura 6, la bomba de carga de gas de escape 30 está dotada de una membrana 106 realizada en una sola pieza. Esta puede estar realizada como placa plana, curvada, ondulada o estructurada, pero también como elemento constructivo ondulado de manera múltiple, tal como por ejemplo como fuelle. Es ventajoso, aunque no obligatoriamente necesario, un contorno exterior circular, dado que este puede sellarse de manera favorable y fiable.

En una forma de realización alternativa, considerada asimismo como inventiva independiente, la bomba de carga de gas de escape 30 puede estar realizad también como bomba de membrana con membrana de capa doble o varias capas. Ejemplos de bombas de carga de gas de escape 30', 30" alternativas diseñadas de esta manera se muestran en las Figuras 7, 8 en cada caso en corte transversal. En este sentido, en cada caso dos membranas 140,142 dispuestas en paralelo entre sí, forman una membrana doble 144. Las membranas 140, 142 están acopladas en los ejemplos de realización en cada caso a través de un elemento de conexión opcional o un distanciador 146 de manera rígida entre sí y separan el volumen interno 102 de la carcasa de presión ahora en tres volúmenes parciales 108, 110, 148, en concreto en los volúmenes parciales 108 o 110 presentes de manera invariables en el lado primario o en el lado secundario y además de esto, ahora también el tercer volumen parcial 148 situado entremedias.

La membrana 140 cierra a este respecto en cada caso de manera estanca a los gases con un lado el volumen parcial 108 del lado de gas primario que sirve como cámara de gas de escape o lado primario de la bomba de carga de gas de escape 30', 30" y, de manera correspondiente, la membrana 142 cierra el volumen parcial 110 del lado de gas secundario que sirve como cámara de gas nuevo o lado secundario de la bomba de carga de gas de escape 30', 30". Una precarga, por ejemplo generada a su vez por un resorte 122, presiona sobre la membrana 142, que transmite a su vez a lo largo del distanciador 146 este movimiento a la membrana 140, hasta que la membrana 140 ha adoptado su desviación máxima mediante apoyo contra la pared interior 116 de la tapa de carcasa 112. El modo de funcionamiento del cambio de carga de la bomba de carga de gas de escape 30', 30" con membrana doble es idéntico al modo constructivo con membrana simple. El espacio entre las membranas 140,142, es decir, el tercer volumen parcial 148, está cargado con gas, preferentemente con aire, y representa por lo tanto un aislamiento térmico muy bueno entre las membranas 140, 142, de modo que casi puede evitarse un calentamiento del lado de gas nuevo en la bomba de carga de gas de escape 30' mediante entrada de calor desde la membrana 140 cargada con gas de escape. En el ejemplo de realización de acuerdo con la Figura 7, la membrana doble 144 está realizada a este respecto con membranas 140, 142 que se apoyan en la zona exterior una sobre otra y que están en contacto entre sí, mientras que las membranas 140, 142 en el ejemplo de realización de acuerdo con la Figura 8, también están dispuestas en la zona exterior distanciadas entre sí; a este respecto, la distancia entre las membranas 140, 142 se ajusta por medio de un distanciador circunferencial 150.

Tal como se representa en las Figuras 7,8, el distanciador 146 está dispuesto entre las membranas 140,142 preferentemente de manera centrada, de manera especialmente ventajosa coaxialmente con respecto al resorte 122. En cambio, pueden disponerse también varios distanciadores entre las membranas 140, 142. El o los distanciadores 146 pueden estar realizados por ejemplo como discos o secciones de tubo. Ventajosamente, los distanciadores 146 se apoyan sobre un disco de resorte intermedio de mayor diámetro sobre las membranas 140, 142, para reducir la presión superficial y para que la membrana 140, 142 consiga un refuerzo adicional con la flexión en esta zona. En el caso de distancias de membrana muy pequeñas, pueden estar previstos incluso exclusivamente discos de resorte como distanciadores 146. Los distanciadores 146 se mantienen en su posición preferentemente de manera inamovible y pueden estar fijados por ejemplo con la membrana 140, 142 mediante remachado, atornillado o con arrastre de forma en general.

Las membranas 140, 142 no tienen que ser obligatoriamente igual de grandes, sino que pueden presentar diferentes diámetros exteriores, inclusive una tapa de carcasa correspondiente. Con esta variación geométrica pueden realizarse, en un perfeccionamiento especialmente ventajoso, diferentes volúmenes de transporte en el lado primario y lado secundario de la bomba de carga de gas de escape 30', 30". Si el diámetro de membrana y por lo tanto también el volumen de bomba del lado de gas nuevo es menor que el del lado de gas de escape, entonces el gas nuevo puede comprimirse hasta un mayor nivel de presión, lo que puede ser deseable a modo de ejemplo para aplicaciones que tienen un alto potencial de entalpía del gas de escape, sin embargo no necesitan ningún gasto de aire o incluso un gasto de aire reducido. En el caso de aplicación inverso, pudo conseguirse tendencialmente a través de una membrana 140, 142 pequeña en el lado de gas de escape y más grande en el lado de gas nuevo, en el caso de ninguna disposición de entalpía del gas de escape, un alto caudal de gas aire nuevo a un nivel de presión bajo.

La disposición de membrana doble en particular con distanciadores resulta especialmente ventajosa en cuanto a la subpresión de posible pandeo u ondulación, que pueden aparecer con el movimiento de la membrana por su paso central libre de tensión. Para evitar una ondulación de la membrana sencilla, por ejemplo, tal como se representa en el ejemplo de realización de acuerdo con la Figura 9, puede estar fijada una guía lineal 160 a la membrana 106, que está guiada en una de las tapas de carcasa 112, 114. Ventajosamente, esta guía lineal 160 se encuentra en el lado de aire nuevo de la bomba de carga de gas de escape 30 y está realizada de manera autolubricante. Como alternativa, alrededor de la caja de resorte de la membrana 106 puede fijarse un disco de apoyo, que contrarresta una deformación asimétrica de la membrana 106.

Las tapas de carcasa 112, 114 de la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" puede realizarse en todas las variantes mencionadas con paredes muy delgadas y, por lo tanto, producirse también de manera económica como pieza conformada de chapa. El plano de unión de las tapas de carcasa 112, 114 se encuentra ventajosamente en paralelo y cerca del plano de sujeción de la membrana 106. Como materiales son ventajosos ventajosamente aceros resistentes al calor y a la corrosión al menos para el lado de gas de escape o lado de gas primario, teniéndose en cuenta en la refrigeración correspondiente también materiales de aluminio. En el lado de gas nuevo puede seleccionarse, con el fin de una buena conducción térmica, ventajosamente aluminio.

Si la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30", por el contrario, tal se prevé de manera especialmente preferente, se acciona a través de un conducto de derivación 28 dimensionado correspondientemente largo y/o voluminoso por las ondas de presión de gas de escape, entonces, ventajosamente, el desacoplamiento térmico de la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" del gas de escape caliente, impide un calentamiento considerable de la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" y, por lo tanto, también un calentamiento indeseado del gas nuevo en la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30". Igualmente, el nivel de temperatura de funcionamiento bajo que puede alcanzarse de la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" permite el uso previsto de manera especialmente preferente de plásticos como material para las partes de carcasa 112, 114. Esto representa, con respecto a los materiales metálicos, una reducción de peso y de costes, pudiendo alcanzarse además también un comportamiento acústico mejorado y permitiéndose una conformación más libre. Para las partes de carcasa 112, 114 están previstos de manera especialmente preferente materiales termoplásticos para el procedimiento de fundición inyectada. Con el fin de una baja radiación acústica del cuerpo, los componentes de carcasa 112, 114 pueden fabricarse en el modo constructivo de tipo sándwich o envolverse con materiales aislantes acústicos.

La membrana 106, 140, 142 respectiva está producida preferentemente, en particular en el caso de una temperatura de funcionamiento correspondientemente baja, asimismo de plástico o materiales compuestos de plástico (caucho, polieteretercetonas, polieterimida, poliamida, etc.). Estos ofrecen algunas ventajas decisivas con respecto a los materiales metálicos. Su peso en general menos, aumenta ventajosamente la frecuencia propia de la membrana, y el módulo E menor de los plásticos permite, con una carga superficial idéntica (fuerza o presión), una mayor desviación de la membrana y con ello más volumen de transporte por carrera. Dado que las membranas de plástico son en general más ligeras que las membranas de metal, las membranas de plástico puede absorber, con la transmisión de impulso, una mayor energía cinética. En particular, los materiales termoplásticos presentan una alta capacidad de carga por flexión por fatiga, que junto con refuerzo con fibras, tal como por ejemplo fibras de vidrio, representan materiales compuestos muy elásticos, pero también resistentes a la rotura.

En función del nivel de temperatura de funcionamiento de la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30", la elección de material de carcasa o membrana puede ser exclusivamente a base metálica a altas temperaturas o a bajas temperaturas componerse de plásticos. También son concebibles modos de construcción mixtos, tal como materiales metálicos para el lado de gas de escape y plásticos para el lado de aire nuevo.

Si la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" se acciona a un nivel de temperatura alrededor de 100 °C o también inferior, entonces al expandirse la onda de presión de gas de escape en la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" puede formar condensado a partir del vapor de agua contenido en el gas de escape. En particular para el caso de uso, en el que la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" no está colocada en la posición correspondiente, desde la que puede fluir el condensado de vuelta a la tubería de gas de escape, en un perfeccionamiento ventajoso está prevista una salida de condesando, para impedir una recogida de condensado en el volumen primario 46 de la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30". Esta salida de condensado está instalada ventajosamente aprovechando la fuerza de la gravedad del condensado en el punto más profundo del lado de gas primario de la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30". Para impedir que escape gas de escape por la salida de condensado, esta puede estar realizad de manera estanca a los gases, tal como por ejemplo mediante una válvula de flotador controlada por líquido.

Si se considera el cambio de carga en el lado de gas nuevo de la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30", entonces se considerará que por ejemplo en un ciclo de motor de cuatro tiempos de un cilindro, la compresión del gas nuevo en la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" a una velocidad de giro nominal del motor asciende solo aproximadamente a 40° de cigüeñal, el proceso de aspiración deberá durar por consiguiente, en cambio, hasta 680° de cigüeñal (720°-40°=680°). Es decir, el tiempo que se encuentra disponible para la aspiración de gas nuevo es nominalmente de manera aproximada 17 veces más largo que el de la compresión y desplazamiento. Esta relación de los tiempos de barrido se reflejará preferentemente a la inversa proporcionalmente de manera aproximada en las superficies transversales de sección transversal de barrido de las válvulas antirretorno 132, 134 y las secciones transversales de conducto en los canales 70, 74 en el lado de gas nuevo. Ventajosamente, las grandes secciones transversales de barrido en la zona de la válvula 134 para desplazar el gas nuevo comprimido, alrededor del centro de gravedad de superficie de la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" se coloca de manera aproximadamente concéntrica, dado que la membrana 106 hacia el final de la carrera de compresión se coloca radialmente desde fuera hacia dentro en la tapa de carcasa 114 (rueda) y por lo tanto el desplazamiento de gas nuevo cerca del punto central de la membrana, debido a la mayor distancia de la membrana de la carcasa, va acompañado de menores pérdidas de flujo.

La relación preferida de las secciones transversales de barrido varía sin embargo fundamentalmente, cuando varios cilindros de motor actúan sobre una bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" común. Mientras que la carrera de compresión de la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" permanece prácticamente invariable en el tiempo, para el proceso de aspiración se encuentra disponible esencialmente menos tiempo. Por ejemplo, para un motor de cuatro tiempos de dos cilindros con igual distancia de encendido de 360° de cigüeñal resultan de nuevo aproximadamente 40° de cigüeñal para la compresión, pero solo 320° de cigüeñal (360°-40°=320°) para el proceso de aspiración. Si se consideran los tiempos de barrido de la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" en el motor de dos tiempos de un cilindro, entonces pueden anticiparse para la carrera de compresión aproximadamente 15-25° de cigüeñal y aproximadamente 200-250° de cigüeñal para el proceso de aspiración.

La posición de montaje de la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" en el motor o en el vehículo experimenta, debido a la posibilidad de la unión del conducto de derivación 28 relativamente largo, una alta libertad de forma. De este modo, la ALP no tiene que colocarse directamente cerca de la culata, sino que puede colocarse también en la zona del cárter del cigüeñal inferior en el lado de gas de escape o de aspiración o incluso bajo la cubeta de aceite. Si se consideran en particular las relaciones de espacio en el vehículo de dos ruedas, entonces, con la colocación de la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" detrás del motor por encima del mecanismo de transmisión, resulta favorable o en el denominado triángulo de bastidor, es decir, bajo la posición de asiento del conductor. En el caso de motores de construcción estrecha, tales como por ejemplo motores de un cilindro, la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" puede colocarse también lateralmente junto al cilindro o incluso integrarse como componente en las tapas de válvula de la culata. El silenciador de aspiración inclusive elemento de filtro de aire puede componerse de manera que ahorra espacio constructivo y costes con la tapa de carcasa 114 del lado de aire nuevo de la bomba de carga de gas de escape 30, 30', 30" para dar un grupo constructivo.

Las tapas de carcasa 112, 114 pueden estar realizadas, además de su verdadera función, adicionalmente como intercambiadores de calor, exponiéndose su superficie exterior por ejemplo con ayuda de nervaduras a una corriente de aire de refrigeración o bañándose las superficies exteriores por un líquido de refrigeración. La extracción de calor en la tapa de carcasa 112 del lado primario tiene ventajosamente la consecuencia de que, con ello, se reduce también la temperatura de trabajo de la membrana, dado que tanto la temperatura de gas de escape media cae más baja, como la corriente térmica de la membrana 106 a la tapa de carcasa 112 es más alta debido a la mayor diferencia de temperatura. Una extracción de calor en la tapa de carcasa 114 del lado secundario realiza la función de una refrigeración de aire de carga, con lo que, en determinadas circunstancias, puede prescindirse de un radiador del aire de sobrealimentación 38 conectado posteriormente, separado, o como alternativa sería alcanzable una mayor potencia de refrigeración global inclusive el radiador del aire de sobrealimentación 38. La potencia calorífica extraída de la bomba de carga de gas de escape 30 puede aprovecharse en particular en aplicaciones en el sector del acoplamiento de fuerza-calor para fines de calefacción.

Lista de referencias

1 motor de combustión interna

2 cilindro

4 émbolo de trabajo

6 biela

8 cigüeñal

10 cámara de combustión

12 sistema de escape

14 sistema de admisión de gas

16 sistema de válvula de admisión

18 válvula de admisión

20 línea de gas de escape

22 sistema de válvula de salida

24 válvula de salida

26 desviador direccional por impulsos

28 conducto de derivación

30 bomba de carga de gas de escape

32 tubería de gas de escape

36 tubería de gases nuevos

38 radiador del aire de

sobrealimentación

40 conducto principal

42 conducto de gas de escape

44 pared divisoria elástica

46 volumen de gas primario

48 volumen de gas nuevo

50 válvula adicional

60,64 flecha

62 zona de afluencia

66 canal anular

70 conducto de aspiración de gas

nuevo

72 válvula

74 conducto de presión de gas nuevo

76 válvula

80 colector de admisión de motor

82 suministro de aire atmosférico

84 válvula

86 válvula de gas nuevo

88 sección de canal

90 máquina de expansión

conducción de presión de gas nuevo

canal de salida

canal de carga

carcasa de presión

volumen interno

membrana

volumen parcial

tapa de carcasa del lado de gas de escape

tapa de carcasa del lado de gas nuevo

superficie interna

junta

resorte

caja de resorte

conducto de gas de escape pantalla térmica

válvula antirretorno

elemento aislante

membrana

membrana doble

distanciador

volumen parcial

distanciador

guía lineal

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para accionar un motor de combustión interna (1, 1', 1", 1'"), en el que durante un ciclo de salida de un cilindro (2), el gas de escape que se encuentra bajo presión en el mismo se descarga del cilindro (2) y se alimenta a través de una tubería de gas de escape (32) de una línea de gas de escape (20) de un sistema de escape (12), en donde en una primera fase de ciclo del ciclo de salida, el gas de escape que sale del cilindro (2) se introduce por completo o en parte en un conducto de derivación (28) que se bifurca de una tubería de gas de escape (32) de la línea de gas de escape (20), que desemboca en una bomba de carga de gas de escape (30, 30', 30") dividida por un cierto número de unidades de separación elásticamente deformables en una pluralidad de volúmenes parciales separados entre sí en el lado del gas, de modo que el impulso de la onda de presión de gas de escape que sale del cilindro (2) se transmite por completo o en parte a un primer volumen parcial (108) que forma el lado primario de una bomba de carga de gas de escape (30, 30',30”), antes de que en una segunda fase de ciclo del ciclo de salida, el gas de escape que se encuentra en el conducto de derivación (28) sea empujado de vuelta al conducto de gas de escape (42) y sea conducido a través del mismo al sistema de escape (12), siendo sometida la o cada unidad de separación a una precarga de tal manera que, en el estado sin presión, el volumen parcial previsto para la conexión con el sistema de gas de escape del motor de combustión interna, en el contexto de la deformabilidad elástica de la o de cada unidad de separación, presenta un valor mínimo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la primera fase de ciclo del ciclo de salida, el impulso de la onda de presión de gas de escape que sale del cilindro (2) se transmite por completo o en parte a un colchón de gas que se encuentra en y/o delante del lado primario de la bomba de carga de gas de escape (30,30',30”), de modo que este puede expandirse de nuevo a continuación, realizando un trabajo, en la bomba de carga de gas de escape (30,30',30”).

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, en el que la entalpía del gas de escape convertida en trabajo de expansión en la bomba de carga de gas de escape (30, 30',30”) en el lado primario, se convierte por completo o en parte, en el lado secundario, en trabajo de compresión de una corriente de gas nuevo alimentada.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que el gas nuevo comprimido en la bomba de carga de gas de escape (30, 30',30”) se alimenta a un almacenamiento intermedio y se mantiene allí preparado para la alimentación a la cámara de combustión (10) del cilindro (2).

5. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que el gas nuevo comprimido en la bomba de carga de gas de escape (30, 30',30”) se expande en una máquina de expansión (90) realizando un trabajo.

6. Línea de gas de escape (20) para un motor de combustión interna (1, 1', 1 ", 1'") con una tubería de gas de escape (32) que conduce a un sistema de escape (12), que está conectado a través de un conducto de derivación (28) al lado primario de una bomba de carga de gas de escape (30, 30',30”) dividida por un cierto número de unidades de separación elásticamente deformables en una pluralidad de volúmenes parciales separados entre sí en el lado del gas, de tal manera que en una primera fase de ciclo del ciclo de salida, el gas de escape que sale de un cilindro (2) del motor de combustión interna (1, 1', 1 “, 1'”) se introduce por completo o en parte en el conducto de derivación (28), de modo que el impulso de la onda de presión de gas de escape que sale del cilindro (2) se transmite por completo o en parte a un primer volumen parcial (108) que forma el lado primario de la bomba de carga de gas de escape (30, 30',30”), antes de que en una segunda fase de ciclo del ciclo de salida el gas de escape que se encuentra en el conducto de derivación (28) sea empujado de vuelta al conducto de gas de escape (42) y sea conducido a través del mismo al sistema de escape (12), siendo sometida la o cada unidad de separación a una precarga de tal manera que, en el estado sin presión, el volumen parcial previsto para la conexión al sistema de gas de escape del motor de combustión interna, en el contexto de la deformabilidad elástica de la o de cada unidad de separación, presenta un valor mínimo.

7. Línea de gas de escape (20) según la reivindicación 6, en la que la bomba de carga de gas de escape (30, 30',30") está conectada en el lado secundario en una tubería de gases nuevos (36) conectada en el lado de salida a una cámara de combustión (10) de un cilindro (2) del motor de combustión interna (1, 1', 1”, 1'”).

8. Motor de combustión interna (1, 1', 1", 1"') con un cierto número de cilindros (2), en los que, en cada uno de ellos, es conducido un émbolo de trabajo (4) que actúa sobre un cigüeñal común (8), en donde la cámara de combustión (10) del o de cada cilindro (2) está conectada, en cada caso, en el lado de entrada a través de un sistema de válvula de admisión controlable (16) a un sistema de admisión de gas (14) y en el lado de salida a una línea de gas de escape (20) según las reivindicaciones 6 o 7.

9. Motor de combustión interna (1, 1', 1", 1'") según la reivindicación 8, cuya línea de gas de escape (20) está realizada de manera ramificada en un desviador direccional por impulsos (26), en donde el desviador direccional por impulsos (26) presenta un conducto principal (40) conectado en el lado de admisión al sistema de válvula de salida (22) y en el lado de salida al lado primario de la bomba de carga de gas de escape (30, 30',30") y un conducto de gas de escape (42) que se bifurca del mismo, conectado en el lado de salida al sistema de escape (12).

10. Motor de combustión interna (1, 1', 1", 1"') según la reivindicación 9, en el que el conducto de derivación (28) que comprende la parte del lado de salida del conducto principal (40), que conecta el desviador direccional por impulsos (26) al lado primario de la bomba de carga de gas de escape (30, 30',30"), presenta un volumen de más de 1 vez, preferentemente de más de 1,3 veces, la cilindrada del o de los cilindros (2).

11. Motor de combustión interna (1, 1', 1") según una de las reivindicaciones 8 a 10, cuya bomba de carga de gas de escape (30, 30',30") está conectada en el lado secundario a un conducto de presión de gas nuevo (74) y a un conducto de aspiración de gas nuevo (70), en donde a través del conducto de aspiración de gas nuevo (70), el lado secundario de la bomba de carga de gas de escape (30, 30',30") puede llenarse con gas nuevo, y en donde el conducto de presión de gas nuevo (74) está previsto y diseñado para la transmisión y/o el almacenamiento intermedio del gas nuevo comprimido en la bomba de carga de gas de escape (30, 30',30”).

12. Motor de combustión interna (1, 1', 1") según la reivindicación 11, cuyo conducto de presión de gas nuevo (74) en el lado de descarga de la bomba de carga de gas de escape (30, 30',30") desemboca en un almacenamiento intermedio o forma el mismo, que en el lado de salida está conectado al sistema de admisión de gas (14) del cilindro (2) respectivo.

13. Motor de combustión interna (1'") según la reivindicación 12, cuyo conducto de presión de gas nuevo (74) está conectado en el lado de descarga de la bomba de carga de gas de escape (30, 30',30") a una máquina de expansión (90).

14. Motor de combustión interna (1, 1', 1", 1'") según una de las reivindicaciones 8 a 13, cuya bomba de carga de gas de escape (30, 30',30") está realizada como bomba de membrana.

15. Vehículo de dos ruedas, cuya línea de gas de escape está realizada como línea de gas de escape (20) según las reivindicaciones 6 o 7.

16. Automóvil, cuya línea de gas de escape está realizada como línea de gas de escape (20) según las reivindicaciones 6 o 7.

17. Uso de una línea de gas de escape (20) según las reivindicaciones 6 o 7 en un vehículo de dos ruedas.

18. Uso de una línea de gas de escape (20) según las reivindicaciones 6 o 7 en un automóvil.