ES2209704T3 - Dispositivo de retorno controlado de gases de escape a un sistema de alimentacion de aire de un motor de combustion interna. - Google Patents
Dispositivo de retorno controlado de gases de escape a un sistema de alimentacion de aire de un motor de combustion interna.Info
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Abstract
Dispositivo para el retorno controlado de gases de escape a un sistema de alimentación de aire de un motor de combustión interna, en el que una carcasa de mezcla (2) prevista entre tramos de tubería del sistema de alimentación de aire forma una unidad constructiva con un tramo (3) de una tubería (4) de retorno de gases de escape y una válvula de platillo (6) dispuesta en el mismo y unida operativamente con un acciona miento activable (5).
Description
Dispositivo de retorno controlado de gases de
escape a un sistema de alimentación de aire de un motor de
combustión interna.
La invención se refiere, según el preámbulo de la
reivindicación 1, a un dispositivo de retorno controlado de gases
de escape a un sistema de alimentación de aire de un motor de
combustión interna, en donde una carcasa de mezcla prevista entre
tramos de tubería del sistema de conducción de aire forma una
unidad constructiva con un tramo de una tubería de retorno de gases
de escape y una válvula de platillo dispuesta en ella y
operativamente unida con un accionamiento activable.
Un dispositivo de esta clase es conocido, por
ejemplo, por DE 197 25 668 C1, en donde el gas de escape es
alimentado bajo control de válvula, a través de un tramo de una
tubería de retorno de gas de escape que sobresale radialmente en la
sección transversal de flujo del sistema de alimentación de aire, a
una boquilla coaxial a la sección transversal de flujo. Aparte de
las estructuras internas previstas en la sección transversal de
flujo, es especialmente desventajosa la alimentación centrada del
gas de escape, para lo cual es necesario un trayecto de flujo
relativamente grande con miras a la obtención de un entremezclado
impecable.
Se puede hacer frente a este inconveniente con
una carcasa de mezcla conocida por DE 196 45 280 A1, en donde la
carcasa de mezcla apta para ser dispuesta entre tramos de tubería
del sistema de alimentación de aire comprende un canal anular
cubierto del cual sale el gas de escape en la dirección de flujo
del aire a través de una hendidura a manera de boquilla formada por
medio de la cubierta. Es desventajoso aquí el hecho de que el gas
de escape retornado que pasa al sistema de alimentación de aire es
distribuido de forma desigual sobre la sección transversal anular
de la boquilla debido a que, según las condiciones de presión
reinantes, se produce un mayor flujo de salida en la zona del punto
de alimentación del gas de escape a través de la hendidura de la
tobera que en la zona diametralmente colocada, de modo que vuelve a
ser necesaria aquí también una considerable longitud de tubería
para obtener un buen entremezclado.
Para eliminar este inconveniente es conocido del
experto por DE 196 36 806 A1 el dejar que el gas de escape
alimentado a un canal anular en un sistema de alimentación de aire
salga por medio de aberturas distribuidas por el perímetro,
sirviendo estas aberturas de salida al mismo tiempo para el control
del caudal en unión de una compuerta con aberturas de paso
correspondientemente asociadas. La compuerta controlable por medio
de un accionamiento eléctrico es desventajosamente de construcción
complicada y costosa y, debido a la holgura para movimiento seguro,
no es suficientemente hermética a los gases de escape.
Un dispositivo hermético a los gases de escape se
muestra, por ejemplo, en el documento DE 196 07 810 A1, en el que
un racor de una tubería de retorno de gas de escape que penetra
radialmente en la sección transversal de flujo del aire es
controlado por medio de una válvula de platillo, estando solicitada
la válvula de platillo en dirección de cierre por un muelle de
reposición y presentando un equipo de regulación previsto en la
dirección de apertura un accionamiento de trabajo rotativo y un
equipo mecánico de transformación por medio de una leva, pospuesto
al accionamiento, por medio del cual el movimiento de accionamiento
giratorio del accionamiento puede ser transformado en un movimiento
de traslación de la válvula de platillo. Aparte de la desfavorable
alimentación de los gases de escape a la sección transversal de la
tubería del aire aspirado, es desventajosa aquí la membrana
adicionalmente prevista, por medio de la cual se pretende
compensar, por un lado, la presión del gas de escape alimentado y,
por otro, la presión en el tubo de aspiración.
La invención se basa en el problema de
perfeccionar un dispositivo del género expuesto partiendo de medios
en sí conocidos en el estado de la técnica antes citado y sin los
inconvenientes antes mencionados de tal manera que, junto con una
construcción altamente integrada, se logre una sencilla combinación
de funciones de la carcasa de mezcla y el componente de regulación
mecánico, y, además, con un peso reducido, se pueda integrar el
dispositivo de forma sencilla en el sistema de alimentación de
aire, presentando finalmente el dispositivo una pequeña
sensibilidad frente a ensuciamiento y carga térmica.
Este problema se resuelve con la reivindicación
1. Según la invención, se ha previsto que la carcasa de mezcla
presente un canal anular limitado por una pared de un paso de
tubería, cuyo canal sirve, por medio de orificios distribuidos en
la pared por todo el perímetro del paso de tubería, para la
introducción de gases de escape en el aire alimentado, a cuyo fin el
canal anular, que se extiende axialmente entre superficies de
conexión planas de una carcasa de mezcla de configuración plana o
axialmente corta, está en unión de conducción de gas de escape con
una cámara de rebose dispuesta aguas abajo de la válvula de
platillo en la carcasa de válvula configurada como tramo de la
tubería de retorno de gas de escape, y, además, la válvula de
platillo solicitada por un muelle de cierre es accionada de forma
controlada por un accionamiento dispuesto en la carcasa de mezcla en
ángulo recto con la dirección de movimiento de la válvula.
Con la invención se logra de manera ventajosa,
junto con una construcción altamente integrada, una sencilla
combinación de funciones de la carcasa de mezcla y el componente de
regulación mecánico, pudiendo entrar el gas de escape
tangencialmente de manera ventajosa en el canal anular aguas abajo
de la válvula de patilla abierta, a través de la cámara de rebose,
lo que da como resultado la ventaja de una distribución más
uniforme de los gases de escape por todo el canal anular, con la
ventaja adicional de que salen cantidades de gas de escape
aproximadamente iguales a través de todos los orificios previstos en
la pared por el perímetro interior del paso de tubería.
En una ejecución de la invención, para lograr un
entremezclado mejorado del gas de escape y el aire de aspiración,
los orificios de la pared del paso de tubería de la carcasa de
mezcla pueden estar distribuidos de manera uniforme y/o no uniforme
por todo el perímetro, y también los orificios pueden estar
configurados como taladros y/o como agujeros alargados, pudiendo
estar dispuestos estos últimos de manera que queden dirigidos
paralela, oblicua o transversalmente con respecto a la dirección
del flujo de aire. Por tanto, con la invención se proporcionan de
manera ventajosa muchas posibilidades de configuración óptima del
mezclado del gas de escape y el aire de aspiración.
Asimismo, la carcasa de mezcla se describe, según
una característica parcial de la reivindicación principal, como un
componente plano y axialmente acortado que, en otra ejecución de la
invención, está configurado como una pieza de fundición enteriza con
la carcasa de la válvula, eligiéndose tan mínimo el diámetro
correspondiente para el paso de tubería y el de la acometida de la
tubería de retorno de gases de escape que se pueda establecer por
técnicas de fabricación un diámetro de magnitud correspondiente al
respectivo caudal del medio dependiente del motor.
Con esta ejecución ventajosa de la invención se
inaugura con una única carcasa de mezcla la posibilidad de que cada
carcasa de mezcla sea provista del diámetro correspondiente de
conformidad con los caudales dados del medio, con lo que es
suficiente de manera ventajosa, por ejemplo, una única línea de
fabricación para la carcasa de mezcla fabricada como pieza de
fundición.
Para lograr una reducida sensibilidad frente a
ensuciamiento, por un lado, y para lograr una construcción
compacta de pequeño tamaño de la caja de mezcla, por otro lado, se
solicita la válvula de platillo, según la última característica
parcial de la reivindicación principal, por medio de un muelle de
cierre que puede presentar una fuerza de cierre relativamente alta,
siendo accionada la válvula de forma controlada por un accionamiento
dispuesto en la carcasa de mezcla en ángulo recto con la dirección
de movimiento de dicha válvula. En un perfeccionamiento de la
invención el accionamiento está dispuesto preferiblemente de forma
soltable en la carcasa de mezcla por medio de una consola, a cuyo
fin, para maniobrar la válvula de platillo fuertemente solicitada
por muelle, están dispuestos en el accionamiento un motor de
corriente continua intermitentemente activable y un engranaje
fuertemente reductor para accionar una leva que actúa sobre la
válvula de platillo a través de una placa de ataque. Para reducir
aún más la sensibilidad frente al ensuciamiento, el contorno de esta
leva y la placa de ataque correspondiente pueden estar configurados
de modo que se logre un giro de la válvula de platillo al maniobrar
la leva.
En otra ejecución de la invención puede estar
previsto en el engranaje del accionamiento un sensor de posición de
giro que capte la posición de giro de la leva y cuyas señales se
alimenten al sistema de control del motor de corriente continua y/o
a un equipo de diagnosis a bordo.
Con el sensor de posición de giro se capta de
manera ventajosa el grado de apertura de la válvula de platillo,
permaneciendo alimentado el motor de corriente continua para
mantener abierta la válvula de platillo y manteniéndose
relativamente pequeña la absorción de corriente del motor de
corriente continua por medio de la intercalación según la invención
de un engranaje fuertemente reductor, al tiempo que se mantiene
abierta con seguridad la válvula de platillo. Además, en caso de
ensuciamiento del asiento de la válvula de platillo, el sensor de
posición de giro capta la válvula abierta por efecto de la no
consecución de la posición cero, de lo que se deriva una señal para
el equipo de diagnosis a bordo (equipo OBD).
Por último, en combinación con los diámetros
adaptables en la fabricación para las correspondientes tasas de
caudal del medio tanto para el paso de tubería de la carcasa de
mezcla como para la acometida de la tubería de retorno de gases de
escape en la carcasa de válvula, es ventajosa la medida adicional
según la invención conforme a la cual el asiento de válvula en la
carcasa para la válvula de platillo comprende un tramo cónico para
válvulas de platillo de diámetros diferentes. Se puede utilizar así
de manera ventajosa una válvula de platillo necesariamente grande
para controlar el respectivo caudal de gases de escape.
Se describe la invención con ayuda de un ejemplo
de ejecución representado en el dibujo.
Un dispositivo 1 representado en perspectiva para
el retorno controlado de gases de escape a un sistema de
alimentación de aire no mostrado de un motor de combustión interna
no representado comprende una carcasa de mezcla 3 prevista entre
tramos de tubería del sistema de alimentación de aire no mostrado,
la cual forma una unidad constructiva con un tramo 3 de una tubería
4 de retorno de gases de escape y una válvula de platillo 6
dispuesta en ella y unida operativamente con un accionamiento
activable 5.
La carcasa de mezcla 2 presenta un canal anular 9
limitado por una pared 7 de un paso de tubería 8, cuyo canal sirve,
por medio de orificios 10 distribuidos por el perímetro del paso de
tubería 8 en la pared 7, para la introducción de gases de escape en
el aire alimentado. El canal anular 9, que se extiende axialmente
entre superficies de conexión planas 11 de la carcasa de mezcla 2
configurada plana y axialmente acortada, está en unión de
conducción de gas de escape con una cámara de rebose 12 dispuesta
aguas abajo del platillo de válvula 6 en la carcasa de válvula 13
configurada como tramo 3 de la tubería 4 de retorno de gases de
escape. La válvula de platillo 6 conducida en la carcasa de válvula
13 está solicitada en dirección de cierre por un muelle de cierre
14. Para la apertura controlada de la válvula de platillo 6 sirve un
accionamiento 5 dispuesto en la carcasa de mezcla 2 en ángulo
recto con la dirección de movimiento de la válvula según la flecha
"A".
Para disponer el accionamiento 5 de forma
soltable en la carcasa de mezcla 2, ésta presenta una superficie de
tope 15 para una consola 16, sobre la cual están dispuestos un
motor de corriente continua 17 intermitentemente activable y un
engranaje fuertemente reductor 18 para el accionamiento de una leva
20 que actúa sobre la válvula de platillo 6 solicitada por muelle a
través de una placa de ataque 19. Para reducir la sensibilidad de
la válvula de platillo 6 frente al ensuciamiento, el contorno 20' de
la leva y el contorno de la placa de ataque 19 pueden estar
correspondientemente configurados para hacer girar la válvula de
platillo 6 al actuar la leva 20 y abrir dicha válvula de
platillo.
Para lograr una unidad de montaje compacta, la
carcasa de mezcla 2 está configurada como una pieza de fundición
enteriza con la carcasa de válvula 13, eligiéndose tan mínimos el
respectivo diámetro D_{L} para el paso de tubería 8 y el diámetro
D_{A} para la conexión de la tubería 4 de retorno de gases de
escape en la pieza de fundición que se pueda establecer simplemente
por técnicas de fabricación un diámetro D'_{L}, D'_{A} mayor en
correspondencia con el respectivo caudal del medio dependiente del
motor.
Asimismo, se consiguen otras variaciones de la
carcasa de mezcla 2 haciendo que los orificios 10 de la pared 7 del
paso de tubería 8 estén distribuidos de manera uniforme y/o no
uniforme por todo el perímetro y que los orificios 10 estén
configurados también como taladros y/o como agujeros alargados 22,
pudiendo estar dispuestos estos últimos de manera que queden
dirigidos paralela, oblicua y/o transversalmente a la dirección de
flujo del aire. Se puede obtener así para el respectivo motor de
combustión interna una adición óptima de gas de escape al aire de
aspiración del motor de combustión interna, no representado.
Se consigue otra posibilidad de optimización del
dispositivo 1 haciendo que un asiento 23 para la válvula de
platillo 6 comprenda un sector cónico correspondientemente
dimensionado para válvulas de platillo 6 de diámetros
diferentes.
Por último, para lograr un control de apertura
exacto o para mantener abierta con exactitud la válvula de platillo
6 está previsto en el engranaje 18 un sensor 21 de posición de giro
que capta la posición de giro de la leva 20 que actúa sobre la
válvula de platillo 6 y cuyas señales sirven para controlar el motor
17 de corriente continua alimentado de manera intermitente también
mientras se mantiene abierta la válvula de platillo 6. Por el
contrario, si la leva 20 no alcanza la posición cero a causa de una
válvula de platillo 6 ensuciada, se alimenta una señal formada a
partir de esta desviación a un equipo de diagnosis a bordo o equipo
OBD.
Con la invención anteriormente descrita se logra
de manera sencilla una construcción altamente integrada junto con
una sencilla combinación de funciones de la carcasa de mezcla y la
parte de regulación mecánica, pudiendo integrarse de forma sencilla
el dispositivo según la invención en el sistema de alimentación de
aire, junto con un peso reducido, y presentando finalmente el
dispositivo una reducida sensibilidad frente al ensuciamiento y la
carga térmica.
Claims (6)
1. Dispositivo para el retorno controlado de
gases de escape a un sistema de alimentación de aire de un motor de
combustión interna,
- en el que una carcasa de mezcla (2) prevista
entre tramos de tubería del sistema de alimentación de aire forma
una unidad constructiva con un tramo (3) de una tubería (4) de
retorno de gases de escape y una válvula de platillo (6) dispuesta
en el mismo y unida operativamente con un accionamiento activable
(5),
caracterizado porque
- la carcasa de mezcla (2) presenta un canal
anular (9) limitado por una pared (7) de un paso de tubería (8),
cuyo canal
- sirve para la introducción de gas de escape en
el aire alimentado por medio de orificios (10) distribuidos por el
perímetro del paso de tubería (8) formado en la pared (7), a cuyo
fin
- el canal anular (9), que se extiende axialmente
entre superficies de conexión planas (11) de una carcasa de mezcla
(2) configurada plana y axialmente acortada, está en unión de
conducción de gas de escape con una cámara de rebose (12)
dispuestas aguas abajo de la válvula de platillo (6) en la carcasa
de válvula (13) configurada como tramo (3) de la tubería (4) de
retorno de gas de escape, y
- la válvula de platillo (6) solicitada por un
muelle de cierre (14) es accionada también de forma controlada por
un accionamiento (5) dispuesto en la carcasa de mezcla (2) en
ángulo recto con la dirección de movimiento de la válvula (flecha
"A").
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque
- la carcasa de mezcla (2) presenta una
superficie de tope (15) para una consola (16) sobre la cual
- están dispuestos un motor (17) de corriente
continua intermitentemente activable y un engranaje fuertemente
reductor (18) para accionar una leva (20) que actúa sobre la
válvula de platillo (6) solicitada por muelle a través de una placa
de ataque (19),
- estando eventualmente configurados de manera
correspondiente el contorno (20') de la leva y la placa de ataque
(19) para producir el giro de la válvula de platillo (6).
3. Dispositivo según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque
- la carcasa de mezcla (2) está configurada como
una pieza de fundición enteriza con la carcasa de válvula (13),
- eligiéndose tan mínimos el respectivo diámetro
(D_{L}) para el paso de tubería (8) y el diámetro (D_{A}) para
la conexión de la tubería (4) de retorno de gases de escape en la
pieza de fundición que
- se establezca por técnicas de fabricación un
diámetro (D'_{L}, D'_{A}) correspondiente al respectivo caudal
del medio dependiente del motor.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque
- está previsto en el engranaje (18) un sensor
(21) de posición de giro que capta la posición de giro de la leva
(20),
- cuyas señales son alimentadas al sistema de
control del motor (17) de corriente continua y/o a un equipo de
diagnosis a bordo.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque
- los orificios (10) en la pared (7) del paso de
tubería (8) de la carcasa de mezcla (2) están distribuidos de
manera uniforme y/o no uniforme por todo el perímetro y
- los orificios (10) están configurados también
como taladros y/o como agujeros alargados (22),
- pudiendo estar dispuestos estos últimos de
manera que queden dirigidos paralela, oblicua y/o transversalmente
a la dirección del flujo de aire.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque un asiento (23) para la válvula
de platillo (6) comprende un sector cónico correspondientemente
dimensionado para válvulas de platillo (6) de diámetros
diferentes.
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