MX2013000761A - Sistema de recuperacion de calor de escape con bypass. - Google Patents

Sistema de recuperacion de calor de escape con bypass.

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Abstract

Un sistema de recuperación de calor de gases de escape puede incluir una carcasa, un miembro de válvula, y un intercambiador de calor. La carcasa puede incluir una entrada, una salida, una primera trayectoria de gases de escape en comunicación con la entrada y la salida, y una segunda trayectoria de gases de escape en comunicación con la entrada y salida. El miembro de válvula puede estar dispuesto dentro de la carcasa y puede ser móvil entre la primera y segunda posiciones. En la primera posición, el miembro de válvula puede permitir el flujo de fluido a través de la primera trayectoria de gases de escape y prevenir sustancialmente el flujo de fluido a través de la segunda trayectoria de gases de escape. En la segunda posición, el miembro de válvula puede permitir el flujo de fluido a través de la segunda trayectoria de gases de escape. El intercambiados de calor puede estar en comunicación con la segunda trayectoria de dase de escape y puede incluir un conducto que contiene un fluido en comunicación térmica con el gas de escape cuando el miembro de válvula está en la segunda posición.

Description

SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE CALOR DE ESCAPE CON BYPASS REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de Utilidad de los Estados Unidos Ns 13/166,834, presentada el 23 de Junio de 2011, y el beneficio de la Solicitud Provisional de los Estados Unidos Ne 61/366,730, presentada el 22 de Julio de 2010. Todas las descripciones de las solicitudes indicadas anteriormente se incorporan aquí por referencia .
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente descripción se refiere a un sistema de recuperación de calor, y más particularmente, a un sistema de recuperación de calor de escape con una trayectoria de flujo de derivación.
ANTECEDENTES Esta sección proporciona información de antecedentes relacionados con la presente descripción y no es necesariamente técnica anterior.
Una cantidad significativa (por ejemplo, aproximadamente un tercio) de energía del combustible consumida por un motor de combustión interna se pierde como calor rechazado a través de un sistema de escape asociado con el motor de combustión interna. Es deseable recuperar este calor o energía térmica desde el gas de escape que fluye a través del sistema de escape para varios propósitos. Por ejemplo, tal energía térmica recuperada puede ser utilizada para calentar fluidos del vehículo, para proporcionar una calefacción más rápida del compartimiento de los pasajeros y para la descongelación del parabrisas. Adicional o alternativamente, la energía térmica recuperada puede ser utilizada para mejorar la economía de combustible reduciendo la fricción y pérdidas viscosas en los sistemas de lubricación del vehículo, por ejemplo .
SUMARIO Esta sección proporciona un sumario general de la descripción, y no es una descripción exhaustiva de todo su alcance o de todas sus características.
La presente descripción proporciona un conjunto dispuesto en una corriente de gases de escape que puede recuperar selectivamente energía térmica desde la corriente de gases de escape. El conjunto puede incluir un elemento de válvula, que puede ser controlado para regular un flujo de gases de escape a través de una cualquiera o de ambas de una trayectoria de flujo de intercambiador de calor y una trayectoria de flujo de derivación, que elude la trayectoria de flujo del intercambiador de calor. El elemento de válvula puede ser controlado por un actuador externo y puede estar posicionado dependiendo por ejemplo de las condiciones operativas de los gases de escape, límites de trabajo del intercambiador de calor, y/o demanda de recuperación de energía térmica. La trayectoria de flujo del intercambiador de calor y la trayectoria de flujo de derivación pueden terminar en un colector común, que tiene una salida para la conexión con el resto del sistema de escape. El conjunto puede estar colocado en cualquier localización dentro de la corriente de escape. Las localizaciones relativamente próximas al motor pueden tener potencial para proveer al intercambiador de calor con las temperaturas máximas de los gases de escape, que pueden incrementar una cantidad de energía térmica que el conjunto es capaz de recuperar.
El conjunto se puede utilizar con un motor de combustión interna, tal como en un automóvil, por ejemplo, o con cualquier otro motor de combustión. La energía térmica recuperada puede utilizarse para calentamiento rápido del refrigerante del motor, para ayudar a la descongelación más rápida del parabrisas, para rendimiento mejorado del sistema HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado) , y/o para mejorar la economía de combustible reduciendo las pérdidas viscosas a través del calentamiento de varios sistemas de fluido en el vehículo, tal como aceite del motor y fluido de la transmisión, por ejemplo. Otros usos de la energía térmica recuperada pueden incluir la generación de vapor para la generación de potencia (por ejemplo, en sistemas de ciclo Rankine) . El sistema de recuperación de calor podría ser también una parte de un sistema de conversión de energía termoeléctrica que puede convertir energía térmica de gas de escape en energía eléctrica útil.
Durante algunos periodos de funcionamiento del motor, puede que no sea deseable extraer energía desde el sistema de escape. Durante estos periodos puede ser deseable canalizar los gases de escape a través de una trayectoria de flujo de derivación. Durante otras condiciones de funcionamiento, cuando la extracción de calor es deseable, parte o todo el gas de escape puede ser desviado a través de una trayectoria de flujo que incluye un intercambiador de calor. La canalización del gas de escape puede ser controlada de tal manera que sea estrangulada o ajustada hasta un cierto porcentaje de flujo a través de las trayectorias de flujo de la derivación y del intercambiador de calor. En algunas formas de realización, un módulo de control puede emitir señales electrónicas hasta un actuador que acciona el control de válvula para controlar y ajustar una posición del conjunto de válvula sobre la base de condiciones operativas y parámetros de varios sistemas y subsistemas del motor y del vehículo. En algunas formas de realización, se puede utilizar un actuador controlado térmicamente para controlar la posición del conjunto de válvula. Tal actuador controlado térmicamente podría incluir una válvula de cera, un dispositivo de termostato y/o cualquier otro dispositivo configurado para accionar el conjunto de válvula en respuesta a gases de escape, refrigerante y/o cualquier otro fluido que alcanza una o más temperaturas predeterminadas .
La regulación de los flujos de escape a través de las trayectorias de flujo de derivación y del intercambiador de calor permite controlar la cantidad de recuperación o extracción de energía térmica desde los gases de escape. La recuperación de energía térmica desde el gas de escape puede ser deseable después de un arranque del motor, por ejemplo. En condiciones de arranque en frío, puede ser necesario incrementar al máximo la extracción de calor desde los gases de escape con el fin de calentar el refrigerante del motor, de acelerar la descongelación del parabrisas, y/o de calentar el compartimiento de los pasajeros del vehículo, por ejemplo. El calentamiento acelerado del refrigerante del motor reduce también la viscosidad media en el tiempo del aceite del motor, resultando pérdidas viscosas menores en las partes móviles del motor y consumo reducido de combustible. Alternativamente, en condiciones operativas de alta velocidad y/o carga alta del motor, puede ser deseable limitar la extracción térmica desde los gases de escape, para que el calor excesivo no tenga que ser transportado y expulsado por el sistema de refrigeración del motor/vehículo .
En algunas formas de realización, el conjunto de la presente descripción puede transferir calor desde los gases de escape hasta fluidos adicionales o alternativos del vehículo, tal como un fluido hidráulico o un lubricante para un motor, una transmisión, un eje, y/o un diferencial, por ejemplo, y/o cualquier otro fluido.
El control de la extracción de calor se puede emplear también por otras razones en un vehículo. Por ejemplo, si el sistema de extracción de calor está curso arriba de un dispositivo de emisiones, tal como un convertidor catalítico o eliminador de NOx pobre, entonces puede ser deseable mantener la temperatura de los gases de escape que entran en ese dispositivo de emisiones dentro de un rango específico de temperatura. El rango de temperatura puede depender de la eficiencia de la conversión del dispositivo de emisiones y de los límites de la temperatura de servicio para una vida útil y durabilidad largas del dispositivo. En este tipo de aplicación, puede ser necesario reducir o prevenir la extracción de calor desde los gases de escape cuando el dispositivo de emisiones está por debajo de la temperatura de funcionamiento, para que se caliente lo más rápidamente posible hasta una temperatura óptima de funcionamiento. De la misma manera, puede ser necesario extraer energía térmica desde los gases de escape, incluso en condiciones de alta velocidad y/o carga del motor, para mantener la temperatura de funcionamiento de un dispositivo de gestión de emisiones por debajo de un umbral superior de la temperatura de funcionamiento para prevenir daño y/o mantener la eficiencia del dispositivo de gestión de emisiones.
En algunas formas, la presente descripción proporciona un sistema de recuperación de calor de gas de escape que puede incluir una carcasa, un miembro de válvula, y un intercambiador de calor. La carcasa puede incluir una entrada, una salida, una primera trayectoria de gases de escape en comunicación con la entrada y la salida, y una segunda trayectoria de escape de gases en comunicación con la entrada y la salida. El miembro de válvula puede estar dispuesto dentro de la carcasa y puede ser móvil entre una primera posición y una segunda posición. En la primera posición, el miembro de válvula puede permitir el flujo de fluido a través de la primera trayectoria de gases de escape y prevenir sustancialmente el flujo de fluido a través de la segunda trayectoria de gases de escape. En la segunda posición, el miembro de válvula puede permitir el flujo de fluido a través de la segunda trayectoria de gases de escape. El intercambiador de calor puede estar en comunicación con la segunda trayectoria de gases de escape y puede incluir un conducto que tiene un fluido que fluye en ella. El fluido puede estar en comunicación térmica con gas de escape en el intercambiador de calor, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición y puede estar sustancialmente aislado térmicamente del gas de escape, cuando el miembro de válvula está en la primera posición. El intercambiador de calor puede estar sustancialmente aislado de fluido de la primera trayectoria de gases de escape, cuando el miembro de válvula está en la primera posición.
En otras formas, la presente descripción proporciona un sistema de recuperación de gases de escape que puede incluir una carcasa, un miembro de válvula y un intercambiador de calor. La carcasa puede incluir una entrada, una salida, una primera trayectoria de gases de escape en comunicación con la entrada y la salida, una segunda trayectoria de escape de gases en comunicación con la entrada y la salida. El miembro de válvula puede estar dispuesto dentro de la carcasa y puede ser móvil entre una primera posición, que permite el flujo de fluido a través de la primera trayectoria de gases de escape y una segunda posición, que permite el flujo de fluido a través de la segunda trayectoria de gases de escape. El intercambiador de calor puede estar en comunicación con la segunda trayectoria de gases de escape y puede incluir un conducto que tiene un fluido que fluye en él. El fluido puede estar en comunicación térmica con el gas de escape en el intercambiador de calor cando el miembro de válvula está en la segunda posición. La carcasa puede incluir un primer miembro de tope que contacta con el extremo delantero del miembro de válvula, cuando el miembro de válvula está en la primera posición y un segundo miembro de tope que contacta con un extremo trasero del miembro de válvula, cuando el miembro de válvula está en la primera posición. El extremo delantero puede contactar con una superficie del primer miembro de tope que mira generalmente fuera de la primera trayectoria de gases de escape.
En algunas formas de realización, la primera trayectoria de gases de escape puede estar alineada sustancialmente con la entrada y la salida para definir una trayectoria de flujo sustancialmente lineal a través de ellas. En algunas formas de realización, el miembro de válvula puede definir, al menos parcialmente, una trayectoria de flujo configurada sustancialmente en forma de U a través del intercambiador de calor, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición, definiendo el miembro de válvula una entrada en la trayectoria de flujo configurada en forma de U y una salida de la trayectoria de flujo configurada en forma de U, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición.
En algunas formas de realización, la entrada y la salida pueden estar en comunicación con un colector de escape asociado con un motor y sustancialmente todo el gas de escape que fluye a través del colector de escape puede fluir a través de la entrada y la salida.
Otras áreas de aplicabilidad serán evidentes a partir de la descripción proporcionada aquí. La descripción y los ejemplos específicos en este sumario están destinados para fines de ilustración solamente y no están destinados para limitar el alcance de la presente descripción.
BREVE DESCRIPCIÓN DE- LOS DIBUJOS Los dibujos descritos aquí son solamente para fines ilustrativos de formas de realización seleccionadas y no todas las implementaciones posibles, y no están destinados a limitar el alcance de la presente descripción.
La figura 1 es una representación esquemática de un motor y de un sistema de escape que tiene un sistema de recuperación de calor de gas de escape de acuerdo con los principios de la presente descripción.
La figura 2 es una vista en perspectiva de un sistema de recuperación de calor de gas de escape de acuerdo con los principios de la presente descripción.
La figura 3 es una vista en perspectiva parcialmente despiezada del sistema de recuperación de calor de gas de escape de la figura 2.
La figura 4 es una vista de la sección transversal del sistema de recuperación de calor de escape de la figura 2, que incluye un elemento de válvula mostrado en una posición de derivación.
La figura 5 es una vista de la sección transversal del sistema de recuperación de calor de escape de la figura 2 que incluye el elemento de válvula mostrado en una posición de intercambio de calor.
La figura 6 es una vista en perspectiva de otro sistema de recuperación de calor de escape de acuerdo con los principios de la presente descripción.
La figura 7 es una vista en perspectiva de la sección transversal parcial del sistema de recuperación de calor de escape de la figura 6.
La figura 8 es una vista de la sección transversal del sistema de recuperación de calor de escape de la figura 6, que incluye un elemento de válvula mostrado en una posición de derivación.
La figura 9 es una vista de la sección transversal del sistema de recuperación de calor de escape de la figura 6, que incluye el elemento de válvula mostrado en una posición de intercambio de calor.
La figura 10 es una vista en perspectiva de todavía otro sistema de recuperación de calor de escape asociado con un convertidor catalítico de acuerdo con los principios de la presente descripción.
La figura 11 es una vista en perspectiva de otro sistema de recuperación de calor de escape asociado con un colector de escape de acuerdo con los principios de la presente descripción.
La figura 12 muestra una vista de la sección transversal de otro sistema de recuperación de calor de escape que incluye un elemento de válvula mostrado en una posición de derivación.
La figura 13 muestra una vista de la sección transversal del sistema de recuperación de calor de escape de la figura 12, que incluye el elemento de válvula mostrado en una posición de intercambio de calor.
La figura 14 muestra otra vista de la sección transversal del sistema de recuperación de calor de escape de la figura 12.
La figura 15 es todavía otra vista de la sección transversal del sistema de recuperación de calor de escape de la figura 12.
La figura 16 es una vista de la sección transversal del sistema de recuperación de calor de escape de la figura 12, que incluye un elemento de válvula que tiene una característica de refuerzo.
La figura 17 es una vista en perspectiva del elemento de válvula de la figura 16.
La figura 18 es una vista de la sección transversal de otro sistema de recuperación de calor de escape de acuerdo con los principios de la presente descripción.
La figura 19 es una vista de la sección transversal de otro sistema de recuperación de calor de escape de acuerdo con los principios de la presente descripción; y La figura 20 es una vista de la sección transversal de otro sistema de recuperación de calor de escape de acuerdo con los principios de la presente descripción.
DESCRIPCIÓN DETALLADA A continuación se describirán formas de realización ejemplares más completamente con referencia a los dibujos que se acompañan. Debería entenderse que en todos los dibujos, los números de referencia correspondientes indican partes y características iguales o correspondientes. La descripción siguiente es meramente de naturaleza ejemplar y no está destinada para limitar la presente descripción, aplicación o usos .
Se proporcionan formas de realización ejemplares para que esta descripción sea completa y traslade totalmente el alcance a los técnicos en la materia. Numerosos detalles específicos se indican como ejemplos de componentes específicos y dispositivos, para proporcionar una comprensión completa de formas de realización de la presente descripción. Será evidente para los técnicos en la materia que no es necesario emplear detalles específicos, que las formas de realización ejemplares se pueden incorporar en muchas formas diferentes y que tampoco deberían interpretarse para limitar el alcance de la descripción. En algunas formas de realización ejemplares, los procesos bien conocidos, las estructuras de dispositivos bien conocidas y las tecnologías bien conocidas no se describen en detalle.
La terminología utilizada aquí es solamente para la finalidad de describir formas de realización ejemplares particulares y no está destinada para ser limitativa. Cuando se utilizan aquí, las formas singulares "uno" y "una" y "el/la" pueden estar destinadas a incluir también las formas plurales, si el contexto no indica claramente otra cosa. Los términos "comprende", "que comprende", "que incluye" y "que tiene" sin inclusivos y, por lo tanto, especifican la presencia de características establecidas, enteros, etapas, operaciones, elementos y/o componentes, pero no excluyen la presencia o adición de una o más de otras características, enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de ellos.
Cuando hace referencia a un elemento o capa que está "encima", "engranado a", "conectado a" o "acoplado a" otro elemento o capa, puede estar directamente encima, engranado, conectado o acoplado al otro elemento o capa, o pueden estar presentes elementos o capas intermedios. Por el contrario, cuando se ¦ hace referencia a un elemento que está "directamente encima", "directamente engranado a", "directamente conectado a" o "directamente acoplado a" otro elemento o capa, pueden no estar presentes elementos o capas intermedios. Otras palabras utilizadas para describir la relación entre elementos deberían interpretarse de una manera similar (por ejemplo, "entre" frente a "directamente entre", "adyacente" frente a "directamente adyacente", etc.). Cuando se utiliza aquí, el término "y/o" incluye cualquiera y todas las combinaciones de uno o más de los elementos listados asociados .
Aunque los términos primero, segundo, tercer, etc. se pueden utilizar aquí para describir varios elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones, estos elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones no debería estar limitados por estos términos. Estos términos se pueden utilizar solamente para distinguir un elemento, componente, región, capa o sección de otra región, capa o sección. Términos tales como "primero", "segundo" y otros términos numéricos cuando se utilizan aquí no implican una secuencia u orden, a no ser que se indique claramente por el contexto. Por lo tanto, un primer elemento, componente, región, capa o sección descritos a continuación podrían estar designados como un segundo elemento, componente, región, capa o sección sin apartarse de las enseñanzas de las formas de realización ej emplares .
Términos espacialmente relativos, tales como "interior", "exterior", "abajo" "debajo", "inferior", "encima", "superior" y similares se pueden utilizar aguí para facilidad de la descripción para describir una relación de elemento o característica con otro(s) elemento (s) o característica (s ) como se ilustra en las figuras. Los términos espacialmente relativos pueden estar destinados para abarcar diferentes orientaciones del dispositivo en uso u operación además de la orientación ilustrada en las figuras. Por ejemplo, si se da la vuelta al dispositivo en las figuras, los elementos descritos como "debajo" o "abajo" de otros elementos o características estarían entonces orientados "arriba" de los otros elementos o características. Por lo tanto, el término "debajo" puede comprender tanto una orientación arriba como abajo. El dispositivo puede estar orientado de otra manera (girado 90 grados o en otras orientaciones) y las descripciones espacialmente relativas utilizadas aquí deben interpretarse de acuerdo con ello.
Con referencia a las figuras 1 a 5, se proporciona un sistema de recuperación de calor de gases de escape (sistema EGHR) 10 y puede incluir un conjunto de válvula 22, un conducto de derivación 40, un conjunto intercambiador de calor 50, y un colector de salida 60. El sistema EGHR 10 puede estar dispuesto en una trayectoria de flujo de gases de escape de un sistema de escape de un motor 2 en cualquier localización adecuada entre un colector de escape 4 asociado con un motor 6 y un tubo de escape, a través del cual se descarga gas de escape al aire ambiental. En algunas formas de realización, el sistema EGHR 10 puede estar en comunicación de fluido directa o indirecta con un convertidor catalítico, un eliminador de NOx, o el colector de escape 4, por ejemplo, o cualquier otro componente del sistema de escape. El sistema EGHR 10 puede estar dispuesto en un túnel o canal (no mostrado) en el lado inferior de un vehículo, en el que el sistema de escape 2 puede estar encaminado. En algunas formas de realización, el sistema EGHR 10 puede recibir sustancialmente todo el gas de escape descargado desde el motor 6 y el colector de escape 4. En otras formas de realización, un dispositivo de recirculación de gases de escape (EGR) puede estar dispuesto entre el motor 6 y el sistema EGHR 10. En tales formas de realización, el sistema EGHR 10 puede recibir sustancialmente todo el gas de escape que no es recirculado desde el dispositivo EGR de retorno a un colector de entrada 8. En algunas formas de realización, el dispositivo EGR puede estar dispuesto curso abajo del sistema EGHR 10.
Como se describirá posteriormente, el conjunto de válvula 22 puede ser móvil entre una posición de derivación (figura 4) y una posición de intercambio de calor (figura 5) . En la posición de intercambio de calor, el gas de escape puede fluir a través del conjunto intercambiador de calor 50 y transferir calor a un refrigerante, fluido de trabajo u otro fluido contenido allí. En la posición de derivación, el gas de escape puede eludir el conjunto intercambiador de calor 50 y fluir a través del conducto de derivación 40 y salir por el sistema EGHR 10 a través del colector de salida 60 sin transferir ningún calor (o cualquier cantidad significativa de calor) entre el gas de escape y el conjunto intercambiador de calor 50. Aunque no se muestra específicamente, el conjunto de válvula 22 puede estar posicionado en cualquier lugar entre la posición de derivación y la posición de intercambio de calor para permitir que una primera porción del gas de escape entre en el sistema EGHR 10 para eludir el conjunto intercambiador de calor 50 y una segunda porción del gas de escape fluya a través del conjunto intercambiador de calor 50. De esta manera, el sistema EGHR 10 puede ajustar y optimizar una cantidad de transferencia de calor entre el gas de escape y el fluido en el conjunto intercambiador de calor 50.
El conjunto de válvula 22 puede regular el flujo de gases de escape a través del sistema EGHR 10 curso abajo de la entrada 21. El conjunto de válvula 22 puede incluir una carcasa o cuerpo de válvula 20, un vástago de válvula 24, y una placa de válvula o placa de desviación 28. El cuerpo de válvula 20 puede alojar el vástago 24 y la placa de desviación 28 y puede estar configurado para controlar y regular el flujo de gases de escape a través del conducto de derivación 40 y la trayectoria de flujo de intercambio de calor 52. El cuerpo de válvula 20 pude incluir una entrada 21, una porción de derivación 23, y una porción de intercambio de calor 25. La porción de derivación 23 puede estar fijada al conducto de derivación 40 para comunicación de fluido entre ellos. De manera similar, la porción de intercambio de calor 25 puede estar fijada al conjunto intercambiador de calor 50 para comunicación de fluido entre ellos .
La placa de desviación 28 puede ser un tipo de "mariposa" (por ejemplo, que se extiende en ambas direcciones desde el vástago de la válvula 24) o la placa de desviación 28 puede ser un tipo de "aleta", que se extiende desde un solo lado del vástago de la válvula 24. El vástago de la válvula 24 puede estar soportado por superficies de casquillo o de cojinete sobre ambos extremos o puede estar en voladizo desde un solo extremo. La elección del material del casquillo y/o cojinete puede depender de la temperatura de aplicación y del material del vástago de la válvula 24 y del cuerpo de la válvula 20. Un actuador puede hacer girar el vástago de la válvula 24 para mover el desviador entre las posiciones de derivación y de intercambio de calor. El movimiento del actuador puede ser controlado por un módulo de control y puede ser transferido al vástago de la válvula 24 por medio de un brazo de actuador 26 o cualquier otro mecanismo adecuado .
Durante el funcionamiento del sistema EGHR 10, los gases de escape entran en el cuerpo de la válvula 20 y son dirigidos al conducto de derivación 40 y/o al conjunto intercambiador de calor 50, dependiendo de la posición de la placa de desviación de la válvula 28. Primera y segunda características de topeo asiento 27a, 27b pueden estar formadas en el cuerpo de la válvula 20 para reducir o prevenir la fuga no deseada entre el cuerpo de la válvula 20 y la placa de desviación 28 cuando la placa de desviación 28 está en las posiciones de intercambio de calor y de derivación, respectivamente. Las características de asiento 27a y 27b para la placa de desviación 28 proporcionan también topes positivos para limitar la rotación de la placa de desviación 28 alrededor del vástago de la válvula 24. Esto puede permitir a algunas formas de realización emplear un actuador sencillo sin control de posición (o sin control fino de posición) . Por ejemplo, en aplicaciones que no incluyen modulación del conjunto de válvula 22, se puede utilizar un actuador de vacío de dos posiciones de bajo coste.
La entrada 21 del conjunto de válvula 22 y una salida 61 del colector de salida 60 pueden estar sustancialmente alineadas con el conjunto de derivación 40. Tal alineación puede reducir al mínimo a contrapresión a través del sistema EGHR 10, ya que el conducto de derivación 40 puede estar diseñado para alojar todo el caudal de flujo de masas del gas de escape que es descargado desde el motor durante la capacidad operativa punta del motor y la velocidad punta del motor. La trayectoria de flujo de intercambio de calor 52 a través del conjunto intercambiador de calor 50 puede ser desviada en comparación con la entrada 21 y la salida 61 sin causar pérdidas perjudiciales de la presión debido a que el caudal de flujo de masas de los gases de escape descargados desde el motor 6 puede estar muy por debajo de un caudal de flujo operativo punta del motor en muchas circunstancias, en las que es deseable encaminar el gas de escape a través del conjunto intercambiador de calor 50. En una forma de realización ejemplar, el caudal de flujo de masas máximo durante el modo de intercambio de calor para un motor de automóvil de pasajeros de cuatro cilindros, aspirado naturalmente, de encendido por chispa, en línea actual puede ser aproximadamente 200 kilogramos por hora (kg/h) . Sin embargo, el mismo motor puede tener un caudal de flujo de masas en condiciones operativas punta de más de cuatrocientos veinte kilogramos por hora (420 kg/h) , que puede fluir sustancialmente sin impedimentos a través del conducto de derivación 40.
Debido a la modulación del flujo de gases de escape caliente, es posible que se puedan desarrollar gradientes sustanciales de temperatura entre el conducto de derivación 40 y la trayectoria de flujo de intercambio de calor 52. Esto es especialmente cierto cuando el motor 6 está funcionando a altos caudales de flujo de masas y el gas de escape es desviado fuera del conjunto intercambiador de calor 50 y encaminado solamente a través del conducto de derivación 40. En estas condiciones, la expansión térmica del material que forma el conducto de derivación 40 podría ser mucho mayor que la de los materiales que forman el conjunto intercambiador de calor 50, provocando tensiones térmicas grandes en el conjunto. Para albergar las diferentes cantidades de expansión térmica, el conducto de derivación 40 puede incluir una estructura de pared dual que incluye un tubo interior 44 que protege a un tubo exterior 46 de excursiones de temperatura grandes. El tubo interior 44 puede estar unido fijamente al cuerpo de la válvula 20 en un primer extremo 45a. Se puede permitir que un segundo extremo 45b del tubo interior 44 se expanda o se contraiga axialmente sin dejar pasar cargas sobre el resto del conjunto. Un espaciador 48 puede espaciar radialmente el tubo interior 44 aparte del tubo exterior 46. El espaciador 48 puede estar formado de un material flexible, tal como una tela metálica, por ejemplo. El tubo exterior 46 puede estar soldado en primero y segundo extremos 47a, 47b para formar una conexión de gas entre el cuerpo de la válvula 20 y el colector de salida 60. Esta construcción puede reducir la interacción entre la expansión térmica del tubo interior más caliente 44 y la contracción estructural del tubo exterior más frío 46.
El conjunto intercambiador de calor 50 puede incluir una carcasa 53 y un núcleo del intercambiador de calor 54. La carcasa 53 puede definir la trayectoria de flujo de intercambio de calor 52 y puede o no incluir una placa de fijación 57 separada del núcleo del intercambiador de calor. El refrigerante, fluido de trabajo, u otro fluido pueden ser encaminados a través del núcleo del intercambiador de calor 54 por medio de adaptadores de refrigerante 58.
Con el fin de reducir al mínimo un volumen de embalaje del sistema EGHR 10, el tubo exterior 46 y la carcasa 53 para el conjunto intercambiador de calor 50 pueden estar soldados a primera y segunda placas extremas 55a y 55b, respectivamente. Las soldaduras pueden estar dispuestas en un lado de la primera y segunda placas extremas 55a, 55b que mira hacia fuera de una porción central del tubo exterior 46 para facilitar el proceso de soldadura (es decir, para evitar restricciones de acceso al soplete de soldadura) . Esto permite que el conducto de derivación 40 y el conjunto intercambiador de calor 50 estén localizados en proximidad muy estrecha sin que afecte al acceso de soldadura durante la construcción. Las placas extremas 55a, 55b pueden ser entonces soldadas al cuerpo de la válvula 20 y al colector de salida 60, respectivamente, en operaciones de soldadura separadas. Esto proporciona un diseño compacto sin comprometer el acceso de soldadura y permite un proceso de fabricación robusto. Además, esta construcción hace el conjunto modular, de manera que el diseño de base se puede adaptar a múltiples aplicaciones cambiando la longitud del núcleo del intercambiador de calor 54, la carcasa del intercambiador de calor 53, y el conducto de derivación 40 de acuerdo con ello.
Con referencia a las figuras 6 a 9, se proporciona otro sistema EGHR 100 y puede incluir un conjunto de válvula 110 y un conjunto intercambiador de calor 130. Igual que el sistema EGHR 10, el sistema EGHR 100 puede recibir gas de escape desde el colector de escape 4 y el motor 6. El sistema EGHR 100 puede incluir menos componentes que el sistema EGHR 10, lo que puede simplificar la fabricación y montaje del sistema EGHR 100. Además, el sistema EGHR 100 puede reducir o minimizar las pérdidas de contrapresión durante un modo de derivación debido a una longitud corta de circuito de derivación. La durabilidad del sistema EGHR 100 se mejora también debido a que una interfaz del conjunto de válvula 110 y el conjunto intercambiador de calor 130 está sometida a temperaturas relativamente bajas y uniformes durante el funcionamiento y evita deformaciones inducidas térmicamente asociadas con un sistema que tiene circuitos de derivación más largos y estructuras restringidas.
El conjunto de válvula 110 puede incluir una carcasa de válvula 112, un vástago de válvula 117, y una placa de desviación de la válvula 119. La carcasa de la válvula 112 puede incluir una pestaña de entrada 114, una pestaña de salida 111, un conducto de derivación 113, y un conducto de intercambio de calor 115. Un orificio de entrada 118 se puede extender a través de la pestaña de entrada 114, y un orificio de salida 120 se puede extender a través de la pestaña de salida 111. El conducto de derivación 113 puede estar formado para proporcionar una trayectoria de flujo generalmente recta o lineal a través del sistema EGHR 100 cuando la placa de desviación 119 está en la posición de derivación. El conducto de derivación 113 puede incluir una variación muy pequeña o ninguna variación en el área de la sección transversal, constricciones o giros. Esta geometría sencilla y recta del conducto de derivación 113, junto con la longitud relativamente corta del conducto de derivación 113 da como resultado una caída de la presión o una restricción del flujo muy pequeñas a través del mismo.
Uno o más componentes de escape pueden estar fijados a la pestaña de entrada 114 y/o a la pestaña de salida 111. El vástago de la válvula 117 puede extenderse a través de la carcasa de la válvula 112 generalmente entre el conducto de derivación 113 y el conducto de intercambio de calor 115 y puede estar soportado de forma giratoria por una carcasa de cojinete 121.
La placa de desviación de la válvula 119 puede estar fijada al vástago de la válvula 117 para rotación entre una posición de derivación (figura 8) , en la que el gas de escape fluye a través del conducto de derivación 113 y una posición de intercambio de calor (figura 9) , en la que el gas de escape fluye a través del conducto de intercambio de calor 115. La rotación del vástago de la válvula 117 puede ser controlada por un actuador externo . El uso de una placa de desviación 119 de 'mariposa' o compensada en la segunda forma de realización es una ventaja debido a que el par de fuerza neto en una posición dada es menor que en una placa de desviación del tipo de 'aleta' individual de área de desviación efectiva similar. Si se necesita un par de fuerza menor para superar pares de fuerza aplicados por el flujo de gas de escape y para controlar la posición de la placa de desviación 119, entonces se puede emplear un actuador más pequeño y/o de coste más bajo para controlar la posición de la placa de desviación 119 de la válvula.
La carcasa de la válvula 112 puede ser fabricada como un componente individual, formado integralmente, y puede ser fundida o fabricada a partir de materiales forjados. Un material del que está formada la carcasa de la válvula 112 puede ser seleccionado dependiendo de un rango de temperaturas y/o de otras condiciones operativas bajo las que el sistema EGHR 100 puede ser accionado en una aplicación dada. Para aplicaciones, en las que el material de la carcasa de la válvula 112 alcanzará temperaturas de aproximadamente ochocientos grados Celsius (8002 C) o menos durante el funcionamiento del sistema EGHR 100, la carcasa de la válvula 112 puede estar formada de un hierro fundido ferritico, por ejemplo. Para aplicaciones, en las que el material de la carcasa de la válvula 112 alcanzará temperaturas de más de ochocientos grados Celsius (800a C) durante el funcionamiento del sistema EGHR 100, la carcasa de la válvula 112 puede estar formada de hierro fundido austenítico o de un acero de alta resistencia, por ejemplo. El vástago de la válvula 117 y la placa de desviación 119 de la válvula pueden estar formados de una aleación de acero, tal como un acero forjado de alta resistencia, por ejemplo, y/o de cualquier otro material adecuado.
El conjunto intercambiador de calor 130 puede incluir un núcleo de intercambiador de calor 132 que define canales de flujo de gases de escape 138 generalmente paralelos en comunicación con el conducto de intercambio de calor 115 en la carcasa de la válvula 112. Los canales de flujo de gases de escape 138 pueden dirigir los gases de escape en una trayectoria de flujo de dos pasos, configurada generalmente en forma de U cuando la placa de desviación 119 está en la posición de intercambio de calor. Esto permite al gas de escape contactar con más área de superficie de todo el núcleo de intercambiador de calor 132. Una primera porción 139a de los canales de flujo de gases de escape 138 puede estar formada por una parte del núcleo de intercambiador de calor 132 dispuesta curso arriba de la placa de desviación 119 y la segunda porción 139b de los canales de flujo de gases de escape 138 puede estar formada por una parte del núcleo de intercambiador de calor 132 dispuesta curso abajo de la placa de desviación 119.
En algunas formas de realización, una carcasa de intercambiador de calor 134 puede rodear, al menos parcialmente, el núcleo del intercambiador de calor 132. El conjunto intercambiador de calor 130 puede estar unido al conducto de intercambio de calor 115 de la carcasa de la válvula 112 o bien mediante soldadura o por una conexión con pernos para formar un sellado relativo en una interfaz de unión resultante 140 entre el , conjunto intercambiador de calor 130 y la carcasa de la válvula 112. Una junta de obturación puede estar dispuesta entre una cubierta 116 del conducto de intercambio de calor 115 y una pestaña 136 de la carcasa del intercambiador de calor 134 para reducir la fuga entre ellos. Una junta de obturación puede no ser necesaria para sellar la pestaña 136 a la cubierta 116 si la interfaz de unión 140 está sellada por soldadura. La utilización de una conexión con pernos para unir la cubierta 116 y la pestaña 136 puede reducir tensiones inducidas térmicamente debidas a diferencias de temperatura entre el conjunto intercambiador de calor 130 y la carcasa de la válvula 112.
Cuando la placa de desviación 119 está en la posición de intercambio de calor, como se muestra en las figuras 7 y 9, los gases de escape pueden entrar en la carcasa de la válvula 112 a través del orificio de entrada 118 y pueden ser encaminados dentro de los canales de flujo de gases de escape 138 en el núcleo del intercambiador de calor 132 por la placa de desviación 119. Los gases de escape pueden fluir a través de los canales de flujo de gases de escape 138 en una trayectoria configurada generalmente en forma de U y reentrar en la carcasa de la válvula 112 curso abajo de la placa de desviación 119 de la válvula. Después de salir del núcleo del intercambiador de calor 132 curso abajo de la placa de desviación 119 de la válvula, los gases de escape salen de la carcasa de la válvula 112 a través del orificio de salida 120 y continúan curso abajo hasta el resto del sistema de escape (no mostrado) . Un fluido de intercambio de calor (por ejemplo, un enfriador, un refrigerante, un lubricante u otro fluido) puede fluir a través de tubos que pueden estar bobinados dentro del núcleo del intercambiador de calor 132 y absorber calor desde el gas de escape que fluye a través de los canales de flujo de gases de escape 138. El fluido de intercambio de calor puede entrar y salir de los tubos a través de adaptadores 158. Se apreciará que el núcleo del intercambiador de calor 132 podría ser un intercambiador de calor del tipo de placa, un intercambiador de calor del tipo de placa y aleta, o cualquier otro tipo adecuado de intercambiador de calor.
Cuando la placa de desviación 119 de la válvula está en la posición de derivación, como se muestra en la figura 8, los gases de escape pueden entrar en la carcasa de la válvula 112 a través del orificio de entrada 118 y pueden fluir a través del conducto de derivación 113 para eludir el conjunto intercambiador de calor 130. En este modo de funcionamiento, se transferirá poco o ningún calor desde el gas de escape hacia el fluido de trabajo en el conjunto intercambiador de calor 130.
Un beneficio adicional del sistema EGHR 100 es que el potencial de fuga interna de gases alrededor de la placa de desviación 119 y a través del núcleo del intercambiador de calor 132 es bajo cuando la placa de desviación 119 está en la posición de derivación. Este potencial de fuga interna es bajo debido a que la caída de la presión a través del conducto de derivación 113 es mínima, reduciendo de esta manera al mínimo la causa raíz de que pueda impulsarse flujo no deseado más allá de la placa de desviación 119 y dentro del núcleo del intercambiador de calor 132. Esta fuga de flujo interno no es deseable debido a que incrementaría la transferencia de calor entre los gases de escape y el fluido de trabajo del intercambiador de calor, cuando no es deseable. Además, si y cuando los gases de escape no se fugan más allá de la placa de desviación 119 de la válvula y dentro del núcleo del intercambiador de calor 132, cuando la placa de desviación 119 de la válvula está en la posición de derivación, resultará una transferencia de calor mínima no deseada debido a que se puede prevenir que los gases fugados fluyan más allá de la placa de desviación 119 por segunda vez para alcanzar el orificio de salida 120.
Se apreciará que la placa de desviación 119 puede estar posicionada en cualquier posición intermedia entre la posición de derivación y la posición de intercambio de calor. El módulo de control puede causar que el actuador ajuste la posición de la placa de desviación 119 para permitir que porcentajes variables del gas de escape fluyan a través del conjunto intercambiador de calor 130. De esta manera, se puede adaptar la cantidad de intercambio de calor entre el gas de escape y el fluido de trabajo y se puede ajustar sobre la base de las condiciones operativas y parámetros del motor 6 y/o los sistemas del vehículo.
El sistema EGHR 100 se muestra en las figuras 6 a 9 como un sistema independiente y autónomo, que puede ser insertado en una corriente de gases de escape, en cualquier lugar donde exista espacio de embalaje suficiente. Debería indicarse que este sistema EGHR 100 se puede integrar en otros componentes en el sistema de escape.
Con referencia a la figura 10, se proporciona un sistema EGHR 200, que puede incluir un conjunto de válvula 210 y un conjunto intercambiador de calor 230. El conjunto de válvula 210 y el conjunto intercambiador de calor 230 pueden ser sustancialmente similares al conjunto de válvula 110 y al conjunto intercambiádor de calor 130 descritos anteriormente, con la excepción de las diferencias descritas a continuación y/o mostradas en la figura 10. Por lo tanto, las características y/o funcionalidad similares no se describirán de nuevo en detalle.
El conjunto de válvula 210 puede estar integrado con un conjunto convertidor catalítico 250. Una carcasa de válvula 212 del conjunto de válvula 210 puede incluir un cono 224 formado integralmente que se une al conjunto convertidor catalítico 250. Una interfaz de unión 252 entre la carcasa de válvula 212 y el conjunto convertidor catalítico 250 puede estar sellada o bien como una unión soldada o como una conexión con pernos. El conjunto intercambiador de calor 230 o bien puede estar soldado o unido con pernos a la carcasa de la válvula 212, como se ha descrito anteriormente. El sistema EGHR 200 puede estar dispuesto o bien curso arriba o curso abajo del conjunto convertidor catalítico 250.
Con referencia a la figura 11, se proporciona un sistema EGHR 300, que puede incluir un conjunto de válvula 310 y un conjunto intercambiador de calor 330. El conjunto de válvula 310 y el conjunto intercambiador de calor 330 pueden ser sustancialmente similares al conjunto de válvula 110 y al conjunto intercambiádor de calor 130 descritos anteriormente, con la excepción de las diferencias descritas a continuación y/o mostradas en la figura 11. Por lo tanto, las características y/o funcionalidad similares no se describirán de nuevo en detalle.
El conjunto de válvula 310 puede estar integrado con un colector de escape 350. Una carcasa de válvula 312 del conjunto de válvula 310 puede estar integralmente formada con una salida 352 del colector de escape 350. El conjunto intercambiador de calor 330 o bien puede estar soldado o unido con pernos a la carcasa de la válvula 312, como se ha descrito anteriormente.
Con referencia a las figuras 12 a 15, se proporciona un sistema EGHR 400 y puede incluir un conjunto de válvula 410 y un conjunto intercambiador de calor 430. El conjunto de válvula 410 y el conjunto intercambiador de calor 430 pueden ser sustancialmente similares al conjunto de válvula 110 y al conjunto intercambiador de calor 130 descritos anteriormente, con la excepción de las diferencias descritas a continuación y/o mostradas en las figuras. Por lo tanto, las características y/o funcionalidad similares no se describirán de nuevo en detalle a continuación.
El conjunto de válvula 410 puede incluir una carcasa de válvula 412, un vástago de válvula 417, y una placa de desviación 419 de la válvula. La carcasa de la válvula 412 pude incluir un orificio de entrada 418, un orificio de salida 420, un conducto de derivación 413 que elude el conjunto intercambiador d calor 430, y un conducto de intercambio de calor 415 que se comunica con el conjunto intercambiador de calor 430. El vástago de la válvula 417 puede estar montado en la carcasa de la válvula 412 para rotación alrededor de su eje longitudinal en o cerca de una unión entre el conducto de derivación 413 y el conducto de intercambio de calor 415.
Primero y segundos labios o topes 422, 424 pueden definir un orificio en la carcasa de la válvula 412 entre los conductos de derivación y de intercambio de calor 413, 415. Cuando la placa de desviación 419 está en la posición de derivación, como se muestra en la figura 12, un extremo delantero 426 de la placa de desviación 419 puede hacer tope en una superficie 423 del primer tope 422 que mira generalmente curso abajo hacia el conducto de intercambio de calor 415, y un extremo trasero 428 puede hacer tope en una superficie 425 que mira generalmente hacia el conducto de derivación 413 y/o el orificio de salida 420. Esta configuración puede reducir o prevenir la fuga más. allá de la placa de desviación 419 cuando la placa de desviación 419 está en la posición de derivación. Esto es debido a que el primer tope 422 puede dirigir el flujo de gases de escape a través y sobre una unión entre el primer tope 422 y el extremo delantero 426 de la placa de desviación 419, permitiendo que se escape una cantidad mínima o ninguna de gas de escape entre ellos. Será poco probable que cualquier cantidad mínima de gas de escape, que sea capaz de fugarse más allá de la placa de desviación 419, cuando la placa de desviación 419 está en la posición de derivación, fluya dentro del conjunto intercambiador de calor 430, debido a que existirá muy poco o ningún diferencial de presión que provoque que cualquier gas de escape fugado fluya dentro del conjunto intercambiador de calor 430. A medida que el gas de escape fluye a través del conducto de derivación 413, el gas de escape puede ejercer una fuerza hacia abajo (con relación a la vista mostrada en la figura 12) sobre el extremo trasero 428 de la placa de desviación 419, que puede forzar al extremo trasero 428 a contacto más íntimo con el segundo tope 424. Además, debido a que la placa de desviación 419 puede estar sustancialmente paralela con la dirección del flujo de gases de escape a través del conducto de derivación 413, cuando la placa de desviación 419 está en la posición de derivación, la placa de desviación 419 provoca una restricción relativamente pequeña o ninguna restricción del flujo a través del conducto de derivación 413.
Además, la falta sustancial de fuga alrededor de la placa de desviación 419 en la posición de derivación y la separación física entre el conducto de derivación 413 y el conjunto intercambiador de calor 430 permite que el flujo de gas de escape, que entra en el orificio de entrada 418, fluya a través de la carcasa de la válvula 412 de una manera que aisla sustancialmente térmicamente el gas de escape del fluido de trabajo en el conjunto intercambiador de calor 430. De acuerdo con ello, muy poca o ninguna transferencia de calor puede ocurrir entre ellos en el modo de derivación, cuando tal transferencia de calor puede ser indeseable. Si ocurriera cualquier cantidad pequeña de fuga más allá de la placa de desviación 419, cuando la placa de desviación 419 está en la posición de derivación, la velocidad del flujo, una vez que el gas de escape se ha fugado más allá de la placa de desviación 419, sería muy baja y se prevendría o restringiría el flujo dentro del conjunto intercambiador de calor 430 o la fuga más allá de la placa de desviación 419 por segunda vez y la llegada al orificio de salida 420.
La geometría de la carcasa de la válvula 412 y específicamente la alineación entre el orificio de entrada 418 y el conducto de derivación 413 y la localización de la placa de desviación 419, permite que el gas de escape que fluye dentro de la carcasa de la válvula 412 ejerza un par de fuerza neto sobre la placa de desviación 419, que impulsa la placa de desviación 419 hacia la posición de derivación. Esta característica puede actuar como un "seguro de fallo", de tal manera que en el caso de que un actuador que acciona el vástago de la válvula 417 falle (por ejemplo, sea desconectado del vástago de la válvula 417, pierda potencia eléctrica, o se vuelva inoperativo de otra manera o sea incapaz de controlar efectivamente la placa de desviación 419) , la placa de desviación 419 se puede mover a la posición de derivación debido al par de fuerza neto aplicado por el flujo de gases de escape. El par de fuerza neto aplicado por el flujo de gases de escape asiste también al actuador a mover la placa de desviación 419 desde la posición de intercambio de calor a la posición de derivación. Esto puede reducir una cantidad de par de fuerza que, en otro caso, el actuador necesitaría para ejercer y/o incrementar la velocidad a la que la placa de desviación 419 se puede mover a la posición de derivación.
Aunque el flujo de gases de escape ejerce un par de fuerza neto sobre la placa de desviación 419, la configuración de "mariposa" de la placa de desviación 419 puede reducir la magnitud de este par de fuerza neto en comparación con una placa de válvula del tipo de aleta (o en voladizo) . Debido a que la configuración de mariposa proporciona el extremo delantero 426 y el extremo trasero 428 sobre lados opuestos del vástago de la válvula 417, el flujo de gases de escape puede aplicar fuerzas sobre ambos extremos delantero y trasero 426, 428, que se contrarrestan entre sí. Aunque la fuerza aplicada al extremo trasero 428 puede ser mayor que la fuerza aplicada al extremo delantero 426 (y, por lo tanto, el par de fuerza neto que impulsa la placa de desviación 419 hacia la posición de derivación) , la magnitud del par de fuerza neto pude ser menor que si la placa de desviación 419 se extendiera radialmente fuera desde el vástago de la válvula 417 en una sola dirección, como puede ser el caso para una placa de válvula del tipo de aleta. Esta reducción en la magnitud del par de fuerza neto aplicado por el flujo de gases de escape reduce la fuerza que el actuador necesitaría para superar el par de fuerza del flujo de gases de escape, haciendo de esta manera el conjunto de válvula 410 más eficiente.
Se apreciará que en algunas formas de realización pueden existir condiciones o circunstancias de funcionamiento, en las que el gas de escape ejerza muy poco o ningún par de fuerza neto sobre la placa de desviación 419 o un par de fuerza que impulsa la placa de desviación 419 hacia la posición de intercambio de calor. Por ejemplo, en algunas formas de realización, cuando un caudal de flujo de gas de escape a través del sistema EGHR 400 es relativamente bajo (por ejemplo, cuando el motor 6 está funcionando a una velocidad baja del motor) , el gas de escape que fluye a través del sistema EGHR 400 no puede ejercer ningún par de fuerza neto o relativamente poco par de fuerza neto sobre la placa de desviación 419. Adicional o alternativamente, cuando la placa de desviación 419 está en la posición de intercambio de calor (o cerca de la posición de intercambio de calor) y el caudal de flujo de gases de escape es relativamente bajo, el gas de escape puede ejercer un par de fuerza neto sobre la placa de desviación 419 que impulsa a la placa de desviación 419 en un sentido contrario a las aguja del reloj (con relación a la vista mostrada en las figuras 12 y 13). El posicionamiento relativo del vástago de la válvula 417 y de la placa de desviación 419 se puede adaptar para una aplicación dada para adaptar y/u optimizar una dirección y magnitud del par de fuerza que será aplicado a la placa de desviación 419. Por ejemplo, el conjunto de válvula 410 podría estar diseñado de tal manera que el vástago de la válvula 417 estar posicionado más cerca de uno o el otro de los extremos delantero y trasero 426, 428 de la placa de desviación 419 para incrementar o reducir el par de fuerza en una dirección particular para adaptarlo a una aplicación dada .
El actuador puede ejercer un par de fuerza sobre la placa de desviación 419 (ya sea en oposición o en cooperación con cualquier par de fuerza aplicada a ella por el flujo de gases de escape) para hacer girar el vástago de la válvula 417 y la placa de desviación 419 en un sentido contrario a las agujas del reloj (con relación a las vistas mostradas en las figuras 12 y 13) desde la posición de derivación (figura 12) hacia la posición de intercambio de calor (figura 13). En la posición de intercambio de calor, el extremo trasero 428 de la placa de desviación 419 se puede apoyar a tope y sellar sustancialmente contra un tercer labio o tope 429 formado en el conducto de derivación 413. En esta posición, el gas de escape que entra en la carcasa de la válvula 412 a través del orificio de entrada 418 es dirigido hacia abajo (con relación a la vista mostrada en la figura 13) dentro del conjunto intercambiador de calor 430.
Además de proporcionar un tope positivo, el tercer tope 429 define también un receso 431 en el conducto de derivación 413. Cuando la placa de desviación 419 está en la posición de intercambio de calor, el receso 431 proporciona un intersticio entre un borde distante del extremo trasero 428 y una pared del conducto de derivación 413. Adicionalmente, la placa de desviación 419 y el conducto de intercambio de calor 415 pueden estar dimensionados de manera que existe un intersticio entre un borde distante del extremo delantero 426 y un núcleo del intercambiador de calor 432 del conjunto intercambiador de calor 430. Estos intersticios (mostrados en la figura 13) permiten la expansión térmica de la placa de desviación 419 con relación a la carcasa de la válvula 412 y el conjunto intercambiador de calor 430 para albergar diferentes tasas de expansión térmica de la placa de desviación 419, la carcasa de la válvula 412 y el conjunto intercambiador de calor 430 y para prevenir la adhesión de la placa de desviación 419. El tercer tope 429 y el receso 431 se pueden extender sustancialmente alrededor de toda la superficie interior de la carcasa de la válvula 412 que rodea los conductos de derivación y de intercambio de calor 413, 415 para proporcionar una superficie contra la que la placa de desviación 419 puede sellar, proporcionando también al mismo tiempo holgura entre la placa de desviación 419 y la superficie interior de la carcasa de la válvula 412 y tres de los cuatro lados de la placa de desviación 419 para permitir la expansión térmica, como se muestra en la figura 15.
El vástago de la válvula 417 puede incluir primera y segunda porciones discretas de vástago 450, 452 que se extienden dentro de la carcasa de la válvula 412. La primera y segunda porciones del vástago 450, 452 soportan la placa de desviación 419 y pueden estar espaciadas axialmente aparte una de la otra, como se muestra en la figura 14. La primera y segunda porciones del vástago 450, 452 pueden estar soportadas de forma giratoria por la primera y segunda carcasas de cojinete 454, 456, respectivamente, que se extienden a través de paredes opuestas de la carcasa de la válvula 412. Una vez que la primera porción del vástago 450 está montada en la primera carcasa de cojinete 454, se puede instalar un miembro de sellado anular 458 en la primera carcasa de cojinete 454 para sellar la primera carcasa de cojinete 454 y reducir o prevenir que el gas de escape se fugue fuera del sistema EGHR 400 entre la primera carcasa de cojinete 454 y la primera porción del vástago 450. El miembro de sellado anular 458 puede sellar también contra una superficie 460 de la primera porción del vástago 450. Una vez que la segunda porción del vástago 452 está montada en la segunda carcasa del cojinete 456, se puede soldar o fijar de otra manera una caperuza extrema 462 al exterior de la carcasa de la válvula 412 para sellar la segunda carcasa de cojinete 456 y prevenir que el gas de escape se fugue fuera del sistema EGHR 400. Aunque el vástago de la válvula 417 se ha descrito anteriormente incluyendo la primera y segunda porciones discreta del vástago 450, 452, en algunas formas de realización, el vástago de la válvula 417 puede ser un vástago sencillo continuo que se acopla de forma giratoria con ambas primera y segunda carcasas de cojinete 454, 456.
La geometría y el dimensionado relativo de la carcasa de la válvula 412 y la placa de desviación 419 pueden permitir que el sistema EGHR 400 sea relativamente compacto en tamaño y simple. Por ejemplo, en algunas formas de realización, una distancia D entre la entrada 418 y la salida 420 puede ser menor que aproximadamente un veinticinco por ciento de una longitud L de la placa de desviación 419. En otras formas de realización, la carcasa de la válvula 412 puede estar formada de tal manera que la distancia D puede ser aproximadamente igual ala longitud L. En cualquiera de las formas de realización anteriores, la distancia D relativamente corta puede reducir al mínima una caída de la presión en el sistema EGHR 400, mejorando de esta manera un caudal de flujo a través del mismo. En algunas formas de realización, un área de la sección transversal de una trayectoria de flujo, a través de la cual flujo gas de escape cuando la placa de desviación 419 está en la posición de derivación, puede ser aproximadamente igual a la mitad de un área superficial de la superficie S de la placa de desviación 419 que mira hacia el conjunto intercambiador de calor 430 cuando la placa de desviación 419 está en la posición de desviación. Como se muestra en la figura 13, una entrada en el conducto de intercambio de calor 415 definida por el primer tope 423 y por la placa de desviación 419 puede tener un área de la sección transversal que es igual aproximadamente a la mitad de un área superficial de la superficie S. De la misma manera, una salida desde el conducto de intercambio de calor 415, que está definida por el segundo tope 425 y por la placa de desviación 419, puede tener también un área de la sección transversal que es igual aproximadamente a la mitad del área superficial de la superficie S.
Como se muestra en la figura 13, la carcasa de la válvula 412 puede estar configurada de tal manera que cuando la placa de desviación 419 está en la posición de intercambio de calor, el gas de escape puede ser capaz de fluir sustancialmente dentro de todo el volumen interior de la carcasa de la válvula 412, con la excepción de un volumen ocupado por la placa de desviación 419 y por el vástago de la válvula 417. Es decir, que cuando la placa de desviación 419 está en la posición de intercambio de calor, la trayectoria a través de la cual el gas de escape fluirá entre la entrada 418 y la salida 420 puede estar definida por el conducto de derivación 413 y el conducto de intercambio de calor 415. Dicho de otra manera, el conducto de derivación 413 se convierte en una parte del conducto de intercambio de calor 415 cuando la placa de desviación 419 está en la posición de intercambio de calor. Por lo tanto, sustancialmente todo el conducto de derivación 413 (con la excepción del volumen ocupado por la placa de desviación 419 y el vástago de la válvula 417) puede ser accesible generalmente cuando la placa de desviación 419 está en la posición de intercambio de calor. Tal configuración puede reducir un volumen total de embalaje del sistema EGHR 400. Como se ha descrito anteriormente e ilustrado en la figura 12, el conducto de intercambio de calor 415 puede ser sustancialmente inaccesible a gas de escape que entra por la entrada 418, cuando la placa de desviación 419 está en la posición de derivación .
El sistema EGHR 400 puede estar instalado en un sistema de escape de un vehículo y puede estar dispuesto curso arriba o curso abajo de un componente de escape, tal como un convertidor catalítico un eliminador de N0X, o un colector de escape, por ejemplo, o cualquier otro componente de escape. De acuerdo con ello, en algunas formas de realización, el sistema EGHR 400 puede recibir todo o sustancialmente todo el gas de escape que es descargado desde el motor 6 dentro del orificio de entrada 418 (independientemente de si la placa de desviación 419 está en la posición de derivación, en la posición de intercambio de calor o en algún lugar entre estas posiciones) . Como se ha descrito anteriormente, todo o casi todo el gas de escape que fluye a través del orificio de entrada 418 saldrá por el sistema EGHR 400 a través del orificio de salida 420 (independientemente de si la placa de desviación 419 está en la posición de derivación, en la posición de intercambio de calor o en algún lugar entre estas posiciones) y continuará hasta el resto del sistema de escape del vehículo. Por el contrario, en condiciones operativas bajas del motor, hasta aproximadamente cincuenta por ciento (50 %) del gas de escape desde un motor pasará a través del circuito de recirculación de gases de escape (EGR) típico. En funcionamiento típico, aproximadamente cinco a quince por ciento (5 -15 %) del gas de escape descargado desde un motor de gasolina o aproximadamente veinte o treinta por ciento (20-30 %) de gas de escape descargado desde un motor Diesel puede entrar y salir de un sistema EGR típico. Además, el caudal de flujo a través de un sistema EGR se puede reducir cuando el motor está funcionando en condiciones operativas cargadas. Es decir, que el porcentaje de gas de escape que fluye dentro y fuera de un sistema EGR típico se reduce a medida que e incrementa una carga en el motor y/ o se incrementa la velocidad del motor. Todo o casi todo el gas de escape que es descargado desde el motor 6 puede fluir dentro del orificio de entrada 418 y salir por el sistema EGHR 400 a través del orificio de salida 420 en todas las condiciones operativas, cargas o velocidades. En formas de realización, en las que un dispositivo EGR está dispuesto curso arriba del sistema EGHR 400, el orificio de entrada 418 puede recibir todo o casi todo el gas de escape que es descargado desde el dispositivo EGR.
Además, los caudales de flujo a través del sistema EGHR 400 pueden ser significativamente más altos que los caudales de flujo a través de sistemas EGR típicos. Por ejemplo, en algunas formas de realización, un caudal de flujo a través del sistema EGHR 400 puede alcanzar hasta 200 kilogramos por hora (200 kg/h) , cuando la placa de desviación 419 está en la posición de intercambio de calor, y hasta quinientos kilogramos por hora (500 kg/h) cuando la placa de desviación 419 se encuentra en la posición de derivación. Se apreciará que estos caudales de flujo son meramente ejemplares, y en algunas formas de realización, el sistema EGHR 400 puede albergar tasas de flujo más altas o más bajas.
Con referencia a las figuras 16 y 17, se proporciona otra placa de desviación 519. Como se muestra en la figura 16, la placa de desviación 519 puede estar instalada en el sistema EGHR 400 en el lugar de la placa de desviación 419, por ejemplo. La placa de desviación 519 puede ser sustancialmente similar a la placa de desviación 419, aparte de las excepciones indicadas a continuación y/o mostradas en las figuras.
La placa de desviación 519 puede incluir primero y segundo lados 520, 522 y puede estar fijada al vástago de la válvula 417 para movimiento pivotable con relación a la carcasa de la válvula 412 entre la posición de derivación y la posición de intercambio de calor (mostrada en la figura 16) . En la posición de intercambio de calor, el primer lado 520 de la placa de desviación 519 puede mirar hacia el . orificio de entrada 418 de la carcasa de la válvula 412 y el segundo lado 522 puede mirar hacia el orificio de salida 420. El segundo lado 522 puede incluir una o más proyecciones o nervaduras 524 formadas en él para reforzar estructuralmente la capa de desviación 519. En la forma de realización particular ilustrada en las figuras 16 y 17, la nervadura 524 puede estar dispuesta entre primera y segunda porciones de ¦ vástago 450, 452 del vástago de la válvula 417 y se puede extender a través de una porción sustancial de una longitud de la placa de desviación 519 entre la primera y la segunda porciones de vástago 450, 452 del vástago de la válvula 417. En otras forma de realización, la nervadura 524 puede estar configurada en cualquier otra configuración para proporcionar rigidez o resistencia suficientes. La nervadura 524 puede estar estampada o formada de otra manera en la placa de desviación 519.
La nervadura 524 puede incrementar un momento de inercia de la placa de desviación 519 para resistir cargas de flexión aplicadas a la placa de desviación 519 por el flujo de gas de escape a través de la carcasa de la válvula 412. esto asegura un asiento adecuado de la placa de desviación 519 contra el primero y segundo topes 422, 424 en la posición de derivación y un asiento adecuado de la placa de desviación 519 contra el tercer tope 429 en la posición de intercambio de calor en condiciones operativas, de manea que el gas de escape est fluyendo a través del sistema EGHR 400 a una temperatura y/o un caudal de flujo relativamente altos. Se apreciará que en algunas formas de realización, la placa de desviación 519 puede incluir una o más características de refuerzo, además de o como alternativa a una o más nervaduras 524 para resistir fuerzas ejercidas por el flujo de gas de escape en una aplicación dada. En algunas formas de realización, cualquiera de las placas de desviación 419, 519 pueden estar formadas de un material que es suficientemente rígido para resistir fuerzas de flexión a altas temperaturas y/o caudales de flujo del gas de escape.
Con referencia a la figura 18, se proporciona otro sistema EGHR 600 que puede incluir un conjunto de válvula 610 y un conjunto intercambiador de calor 630. El conjunto de válvula 610 y el conjunto intercambiador de calor 630 pueden ser sustancialmente similares al conjunto de válvula 410 y al conjunto intercambiador de calor 430 descritos anteriormente, con la excepción de las diferencias descritas a continuación y/o mostradas en las figuras. Por lo tanto, las características y/o funcionalidad similares pueden no ser descritas de nuevo en detalle a continuación.
El conjunto de válvula 610 puede incluir una carcasa de válvula 612, un vástago de válvula 617, y una placa de desviación 619 de la válvula. La carcasa de la válvula 612 puede incluir un orificio de entrada 618, un orificio de salida 620, un conducto de derivación 613 que elude el conjunto intercambiador de calor 630, y un conducto de intercambio de calor 615 que se comunica con el conjunto intercambiador de calor 630. El vástago de la válvula 617 puede estar montado en la carcasa de la válvula 612 para rotación alrededor de su eje longitudinal en o cerca de una unión entre el conducto de derivación 613 y el conducto de intercambio de calor 615.
En la forma de realización particular mostrada en la figura 18, el orificio de entrada 618 está desalineado axialmente o fuera de eje con relación al orificio de salida 620. El orificio de entrada 618 puede estar dispuesto en un ángulo no-perpendicular con relación a la placa de desviación 619 cuando la placa de desviación 619 está en la posición de intercambio de calor. Esta orientación del orificio de entrada 618 puede proporcionar una trayectoria de flujo más recta dentro del conjunto intercambiador de calor 630, que puede reducir la caída de la presión del gas de escape a través del sistema EGHR 600 en el modo de intercambio de calor. El posicionamiento relativo del orificio de entrada 618 y/o del orificio de salida 620 puede ser adaptado para una aplicación dada sobre la base de la trayectoria particular y/o las configuraciones de los componentes a los que la carcasa de la válvula 612 está acoplada en fluido y/o sobre la base de limitaciones de embalaje para una aplicación dada. Se apreciará que en algunas formas de realización, el orificio de entrada 618 podría estar sustancialmente paralelo con relación a la orientación de la placa de desviación 619 en la posición de intercambio de calor y el orificio de salida 620 puede estar dispuesto en un ángulo perpendicular o no-perpendicular con relación a la orientación de la placa de desviación 619 en la posición de intercambio de calor.
De manera similar a la carcasa de la válvula 412, la carcasa de la válvula 612 puede incluir primero, segundo o tercer labios o topes 622, 624, 629. Como se muestra en la figura 18, la placa de desviación 619 se puede asentar contra el tercer tope 629 en la posición de intercambio de calor. En la posición de derivación, la placa de desviación 619 se puede asentar contra el primero y segundo topes 622, 624.
Con referencia a la figura 19, se proporciona otro sistema EGHR 700 que puede incluir un conjunto de válvula 710 y un conjunto intercambiador de calor 730. El conjunto de válvula 710 y el conjunto intercambiador de calor 730 pueden ser sustancialmente similares al conjunto de válvula 410 y al conjunto intercambiador de calor 430 descritos anteriormente, con la excepción de las diferencias descritas a continuación y/o mostradas en las figuras. Por lo tanto, las características y/o funcionalidad similares pueden no ser descritas de nuevo en detalle a continuación.
El conjunto de válvula 710 puede incluir una carcasa de válvula 712, un vástago de válvula 717, y una placa de desviación 719 de la válvula. La carcasa de la válvula 712 puede incluir un orificio de entrada 718, un orificio de salida 720, un conducto de derivación 713 que elude el conjunto intercambiador de calor 730, y un conducto de intercambio de calor 715 que se comunica con el conjunto intercambiador de calor 730. El vástago de la válvula 717 puede estar montado en la carcasa de la válvula 712 para rotación alrededor de su eje longitudinal en o cerca de una unión entre el conducto de derivación 713 y el conducto de intercambio de calor 715.
En la forma de realización particular mostrada en la figura 19, el orificio de entrada 718 está desalineado axialmente o fuera de eje con relación al orificio de salida 720. El orificio de entrada 718 puede estar dispuesto en un ángulo no-perpendicular con relación a la placa de desviación 719 cuando la placa de desviación 719 está en la posición de intercambio de calor. El orificio de salida 720 puede estar dispuesto en un ángulo no-perpendicular con relación al orificio de entrada 718 y la orientación de la placa de desviación 719 en la posición de intercambio de calor. Esta orientación del orificio de entrada 718 y del orificio de salida 720 puede proporcionar una trayectoria de flujo más recta dentro y fuera del conjunto intercambiador de calor 730, lo que puede reducir la caída de la presión del gas de escape a través del sistema EGHR 700 en el modo de intercambio de calor.
De manera similar a la carcasa de la válvula 412, la carcasa de la válvula 712 puede incluir, primero, segundo y tercero labios o topes 722, 724, 729. Como se muestra en la figura 19, la placa de desviación 719 se puede asentar contra el tercer tope 729 en la posición de intercambio de calor. En la posición de derivación, la placa de desviación 719 puede estar asentada contra el primero y segundo topes 722, 724.
Con referencia a la figura 20, se proporciona otro sistema EGHR 800, que puede incluir un conjunto de válvula 810 y un conjunto intercambiador de calor 830. El conjunto de válvula 810 y el conjunto intercambiador de calor 830 pueden ser sustancialmente similares al conjunto de válvula 410 y al conjunto intercambiador de calor 430 descritos anteriormente, con la excepción de las diferencias descritas a continuación y/o mostradas en las figuras. Por lo tanto, las características y/o funcionalidad similares pueden no ser descritas de nuevo en detalle a continuación.
El conjunto de válvula 810 puede incluir una carcasa de válvula 812, un vástago de válvula 817, y una placa de desviación de la válvula 819. La carcasa de la válvula 812 puede incluir un orificio de entrada 818, un orificio de salida 820, un conducto de derivación 813 que elude el conjunto intercambiador de calor 830, y un conducto de intercambio de calor 815 que se comunica con el conjunto intercambiador de calor 830. El vástago de la válvula 817 puede estar montado en la carcasa de la válvula 812 parta rotación alrededor de su eje longitudinal en o cerca de una unión entre el conducto de derivación 813 y el conducto de intercambio de calor 815.
En la forma de realización particular mostrada en la figura 20, el orificio de entrada 818 está desalineado axialmente o fuera de eje con relación al orificio de salida 820. El orificio de entrada 818 puede estar sustancialmente perpendicular con relación a la placa de desviación 819, cuando la placa de desviación 819 está en la posición de intercambio de calor. Esta orientación del orificio de entrada 818 puede proporcionar una trayectoria de flujo más recta dentro del conjunto intercambiador de calor 830, que puede reducir la caída de la presión del gas de escape a través del sistema EGHR 800 en el modo de intercambio de calor .
Se apreciará que en algunas formas de realización, el orificio de salida 820 puede estar sustancialmente perpendicular con relación a la orientación de la placa de desviación 819 en la posición de intercambio de calor. En tales formas de realización, el orificio de entrada 818 podría estar sustancialmente paralelo, perpendicular o angulado de otra manera con relación a la orientación de la placa de desviación 819 en la posición de intercambio de calor .
De manera similar a la carcasa de la válvula 412, la carcasa de la válvula 812 puede incluir primero, segundo y tercero labios o topes 822, 824, 829. Como se muestra en la figura 20, la placa de desviación 819 se puede asentar contra el tercer tope 829 en la posición de intercambio de calor. En la posición de derivación, la placa de desviación 819 se puede asentar contra el primero y segundo topes 822, 824.
Aunque los ejemplos siguientes y la descripción se refieren, en general, a aplicaciones de recuperación de calor de gases de escape, los conceptos generales descritos aquí son aplicables también a otras "aplicaciones de escape" , tales como protección térmica de componentes de escape, o sistemas EGR, por ejemplo. Los principios de la presente descripción se pueden emplear en sistemas de escape asociados con sistemas de combustión interna o externa para aplicaciones estacionaria so de transporte. Se apreciará que un conjunto que incluye las carcasas de válvula y los intercambiadores de calor descritos anteriormente se puede utilizar también para transferir calor directa o indirectamente entre otros fluidos en otras aplicaciones (por ejemplo, cargar aplicaciones de calefacción de aire, aplicaciones de calefacción y/o refrigeración con lubricante, etc.). Por lo tanto, los principios de la presente descripción no están limitados a aplicación para transferir calor desde gas de escape de motor a un fluido de trabajo. En algunas formas de realización, el conjunto de válvula y el intercambiador de calor podrían utilizarse para transferir calor entre un fluido de trabajo y aire ambiental o aire que debe ser aspirado en un motor para combustión.
En algunas formas de realización, los sistemas EGHR 10, 100, 200, 300, 400, 600, 700, 800 pueden estar configurados para transferir calor desde gases de escape directa o indirectamente a fluidos adicionales o alternativos del vehículo, tales como un fluido hidráulico o un lubricante a un motor, una transmisión, un eje y/o un diferencial, por ejemplo, y/o cualquier otro fluido. Por ejemplo, un lubricante u otro fluido pueden fluir dentro del núcleo del intercambiador de calor 432 del conjunto intercambiador de calor 430 para absorber calor desde el gas de escape cuando la placa de desviación 419 no está en la posición de derivación. De esta manera, el sistema EGHR 10 , 100 , 200 , 300 , 400 , 600 , 700 , 800 puede transferir calor desde el gas de escape hasta el lubricante y/u otro fluido para optimizar una viscosidad del fluido, por ejemplo, para mejorar el rendimiento y/o economía de combustible del vehículo.
La descripción anterior de las formas de realización ha sido proporcionada para fines de ilustración y descripción. No se pretende que sea exhaustiva o limite la descripción. Los elementos o características individuales de una forma de realización particular no están limitadas generalmente a esa forma de realización particular, sino que, donde sea aplicable, son intercambiables y se pueden utilizar en una forma de realización seleccionada, incluso si no se muestra o describe específicamente. La misma se puede variar también de muchas maneras. Tales variaciones no deben considerarse como una desviación de la descripción y todas tales modificaciones están destinadas a ser incluidas dentro del alcance de la descripción.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención

Claims (36)

REIVINDICACIONES
1.- Un sistema de recuperación de calor de gases de escape que comprende: una carcasa, que incluye una entrada, una salida, una primera trayectoria de gases de escape en comunicación con la entrada y la salida, y una segunda trayectoria de gases de escape en comunicación con la entrada y la salida; un miembro de válvula dispuesto dentro de la carcasa y móvil entre una primera posición, que permite el flujo de fluido a través de la primera trayectoria de gases de escape y que previene sustancialmente el flujo de fluido a través de la segunda trayectoria de gases de escape y una segunda posición, que permite el flujo de fluido a través de la segunda trayectoria de gases de escape; y un intercambiador de calor en comunicación con la segunda trayectoria de gases de escape y que incluye un conducto que tiene un fluido que fluye en él, estando el fluido en comunicación térmica con el gas de escape en el intercambiador de calor cuando el miembro de válvula está en la segunda posición y que está sustancialmente aislado térmicamente del gas de escape cuando el miembro de válvula está en la primera posición, estando el intercambiador de calor sustancialmente aislado de fluido respecto de la primera trayectoria de gases de escape cuando el miembro de válvula está en la primera posición; bloqueando el miembro de válvula sustancialmente las trayectorias de flujo dentro y fuera . de la segunda trayectoria de gases de escape, cuando el miembro de válvula está en la primera posición.
2. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 1, en el que la entrada y la salida están en comunicación con un colector de escape asociado con un motor y sustancialmente todo el gas de escape que fluye a través del colector de escape fluye a través de la entrada y la salida.
3.- El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 1, en el que el miembro de válvula incluye una primera porción extrema, una segunda porción extrema, y una porción intermedia entre ellas, estando fijado el miembro de válvula en la porción intermedia a un vástago para rotación con él, y en el que el flujo de fluido a través de la entrada en la carcasa aplica un par de fuerza neto al miembro de válvula impulsando el miembro de válvula hacia la primera posición.
4. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 1, en el que la entrada, la salida y la primera trayectoria de gases de escape están alineadas sustancialmente axialmente entre sí.
5.- El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 4, en el que el miembro de válvula define, al menos parcialmente, una trayectoria de flujo configurada sustancialmente en forma de U a través del intercambiador de calor, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición, y en el que el miembro de válvula define una entrada en la trayectoria de flujo configurada en forma de U y una salida fuera de la trayectoria de flujo configurada en forma de U, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición.
6. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 1, en el que la carcasa incluye un primer miembro de tope que contacta con un extremo delantero del miembro de válvula cuando el miembro de válvula está en la primera posición y un segundo miembro de tope que contacta con el extremo trasero del miembro de válvula cuando el miembro de válvula está en la primera posición, contactando el extremo delantero con una superficie del primer miembro de tope que mira generalmente fuera de la primera trayectoria de gas de gases de escape.
7. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 6, en el que la carcasa incluye un tercer miembro de tope que contacta con el extremo trasero del miembro de válvula, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición.
8. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 1, en el que existe un intersticio entre una pluralidad de bordes del miembro de válvula y una superficie interior de la carcasa para prevenir que el miembro de válvula se adhiera después de la expansión térmica del miembro de válvula con relación a la carcasa.
9. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 1, en el que la carcasa define una carcasa de cojinete que soporta un vástago de válvula sobre el que el miembro de válvula gira, y en el que una caperuza extrema está fijada a la carcasa para sellar la carcasa de cojinete y prevenir que el gas de escape se fugue fuera de la carcasa de cojinete.
10. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 1, en el que una distancia entre la entrada y la salida es menor que ciento cincuenta por ciento de una longitud del miembro de válvula.
11. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 1, en el que un área de flujo de la sección transversal de la primera trayectoria de gases de escape es aproximadamente la mitad de un área de una superficie del miembro de válvula que mira hacia el conjunto intercambiador de calor cuando el miembro de válvula está en la primera posición.
12. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 1, en el que la primera trayectoria de gases de escape define parcialmente la segunda trayectoria de gases de escape, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición.
13. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 12, en el que la carcasa está configurada de tal manera que cuando el miembro de válvula está en la segunda posición, un gas de escape es capaz de fluir sustancialmente dentro de todo el volumen de la segunda trayectoria de gases de escape y sustancialmente dentro de todo el volumen de la primera trayectoria de gases de escape menos un volumen de una porción del miembro de válvula que se extiende dentro de la primera trayectoria de gases de escape, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición.
14. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 1, en el que el fluido que fluye a través del conducto incluye al menos uno de un refrigerante y un lubricante.
15. - Un sistema de recuperación de calor de gases de escape que comprende: una carcasa, que incluye una entrada, una salida, una primera trayectoria de gases de escape en comunicación con la entrada y la salida, y una segunda trayectoria de gases de escape en comunicación con la entrada y la salida un miembro de válvula dispuesto dentro de la carcasa y móvil entre una primera posición, que permite el flujo de fluido a través de la primera trayectoria de gases de escape y una segunda posición, que permite el flujo de fluido a través de la segunda trayectoria de gases de escape; y un intercambiador de calor en comunicación con la segunda trayectoria de gases de escape y que incluye un conducto que tiene un fluido que fluye en él, estando el fluido en comunicación térmica con el gas de escape en el intercambiador de calor cuando el miembro de válvula está en la segunda posición, en el que la carcasa incluye un primer miembro de tope que contacta con un extremo delantero del miembro de válvula, cuando el miembro de válvula está en la primera posición y un segundo miembro de tope que contacta con un extremo trasero del miembro de válvula, cuando el miembro de válvula está en la primera posición, contactando el extremo delantero con una superficie del primer miembro de tope que mira generalmente fuera de la primera trayectoria de gases de escape.
16. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 15, en el que la entrada y la salida están en comunicación con un colector de escape asociado con un motor y sustancialmente todo el gas de escape que fluye a través del colector de escape fluye a través de la entrada y la salida.
17. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 15, en el que el miembro de válvula incluye una primera porción extrema, una segunda porción extrema, y una porción intermedia entre ellas, estando fijado el miembro de válvula en la porción intermedia a un vástago para rotación con él, y en el que el flujo de fluido a través de la entrada en la carcasa aplica un par de fuerza neto al miembro de válvula impulsando el miembro de válvula hacia la primera posición.
18. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 15, en el que la carcasa incluye un tercer miembro de tope que contacta con el extremo trasero del miembro de válvula, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición.
19. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 15, en el que la entrada, la salida y la primera trayectoria de gases de escape están sustancialmente alineadas axialmente entre si.
20. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 19, en el que el fluido está sustancialmente aislado térmicamente del gas de escape, cuando el miembro de válvula está en la primera posición, estando el intercambiador de calor sustancialmente sellado respecto de la primera trayectoria de gases de escape, cuando el miembro de válvula está en la primera posición.
21. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 15, en el que existe un intersticio entre una pluralidad de bordes del miembro de válvula y una superficie interior de la carcasa para prevenir que el miembro de válvula se adhiera después de la expansión térmica del miembro de válvula con relación a la carcasa.
22. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 15, en el que una distancia entre la entrada y la salida es menor que ciento cincuenta por ciento de una longitud del miembro de válvula.
23. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 15, en el que un área de flujo de la sección transversal de la primera trayectoria de gases de escape es aproximadamente la mitad de un área de una superficie del miembro de válvula que mira hacia el conjunto intercambiador de calor, cuando el miembro de válvula está en la primera posición.
24.- El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 15, en el que la primera trayectoria de gases de escape define parcialmente la segunda trayectoria de gases de escape, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición.
25.- El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 24, en el que la carcasa está configurada de tal manera que cuando el miembro de válvula está en la segunda posición, un gas de escape es capaz de fluir sustancialmente dentro de todo el volumen de la segunda trayectoria de gases de escape y sustancialmente dentro de todo el volumen de la primera trayectoria de gases de escape menos un volumen de una porción del miembro de válvula que se extiende dentro de la primera trayectoria de gases de escape, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición.
26.- El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 15, en el que el fluido que fluye a través del conducto incluye al menos uno de un refrigerante y un lubricante.
27.- Un sistema de recuperación de calor de gas de escape, que comprende: una carcasa que incluye una entrada, una salida, una primera trayectoria de gases de escape en comunicación con la entrada y la salida, y una segunda trayectoria de gases de escape en comunicación con la entrada y la salida, estando la primera trayectoria de gases de escape sustancialmente alineada con la entrada y la salida para definir una trayectoria de flujo sustancialmente lineal a través de ellas ; un miembro de válvula dispuesto dentro de la carcasa y móvil entre una primera posición, que permite el flujo de fluido a través de la primera trayectoria de gases de escape y una segunda posición, que permite el flujo de fluido a través de la segunda trayectoria de gases de escape; y un intercambiador de calor en comunicación con la segunda trayectoria de gases de escape y que incluye un conducto que tiene un fluido que fluye en él, estando el fluido en comunicación térmica con el gas de escape en el intercambiador de calor cuando el miembro de válvula está en la segunda posición, en el que el miembro de válvula define, al menos parcialmente, una trayectoria de flujo configurada sus ancialmente en forma de U a través del intercambiador de calor, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición, definiendo el miembro de válvula una entrada en la trayectoria de flujo configurada en forma de U y una salida fuera de la trayectoria de flujo configurada en forma de U, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición; y en el que el intercambiador de calor está sustancialmente sellado respecto de la primera trayectoria de gases de escape, cuando el miembro de válvula está en la primera posición.
28. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 27, en el que el fluido está sustancialmente aislado térmicamente desde el gas de escape, cuando el miembro de válvula está en la primera posición.
29. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 27, en el que la carcasa incluye un primer miembro de tope que contacta con un extremo delantero del miembro de válvula, cuando el miembro de válvula está en la primera posición y un segundo miembro de tope que contacta con un extremo trasero del miembro de válvula, cuando el miembro de válvula está en la primera posición, contactando el extremo delantero con una superficie del primer miembro de tope que mira generalmente fuera de la primera trayectoria de gases de escape.
30. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 27, en el que la carcasa está configurada de tal manera que cuando el miembro de válvula está en la segunda posición, un gas de escape es capaz de fluir sustancialmente dentro de todo el volumen de la segunda trayectoria de gases de escape y sustancialmente dentro de todo el volumen de la primera trayectoria de gases de escape menos un volumen de una porción del miembro de válvula que se extiende dentro de la primera trayectoria de gases de escape, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición.
31. - El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 30, en el que una distancia entre la entrada y la salida es menor que ciento cincuenta por ciento de una longitud del miembro de válvula.
32.- El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 27, en el que el fluido que fluye a través del conducto incluye al menos uno de un refrigerante y un lubricante.
33.- Un sistema de recuperación de gases de escape, que comprende: una carcasa que incluye un primer volumen y un segundo volumen, incluyendo el primer volumen una primera entrada y una segunda entrada, incluyendo el segundo volumen una segunda entrada, una segunda salida, y un orificio, estando la segunda entrada curso abajo de la primera entrada, estando la segunda salida curso arriba de la primera entrada, estando el orificio espaciado aparte de la segunda entrada y de la segunda salida; un miembro de válvula dispuesto dentro de la carcasa y móvil entre una primera posición que permite el flujo de fluido a través del primer volumen y que restringe el flujo de fluido a través del segundo volumen y una segunda posición que permite el flujo de fluido a través del segundo volumen; y un intercambiador de calor en comunicación de fluido con el segundo volumen, de tal manera que cuando el miembro de válvula está en la segunda posición, fluye gas de escape desde el primer volumen a través de la segunda entrada y el orificio hasta el intercambiador de calor y el gas de escape fluye desde el intercambiador de calor de retorno a través del orificio y la segunda salida hasta el primer volumen, y en el que el gas de escape está sustancialmente aislado térmicamente del intercambiador de calor, cuando el miembro de válvula está en la primera posición.
34.- El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 33, en el que el miembro de válvula divide sustancialmente el segundo volumen en primera y segunda trayectorias de escape, cuando el miembro de válvula está en la segunda posición.
35.- El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 33, en el que el miembro de válvula está fijado a un vastago de válvula que es giratorio con relación a la carcasa entre las primera y segunda posiciones, y en el que al menos una porción del vástago de válvula está dispuesta directamente entre la segunda entrada y la segunda salida.
36.- El sistema de recuperación de calor de gas de escape de la reivindicación 33, en el que la segunda entrada y la segunda salida están aproximadamente equidistantes al orificio.
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