ES2343393T3 - Dispositivo de recirculacion de gases de escape. - Google Patents
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Abstract
Un aparato de recirculación de los gases de escape y de frenado del motor de liberación de la presión de compresión, estando provisto el aparato de recirculación de los gases de escape de un pistón principal de recirculación de los gases de escape (12); un pistón esclavo (14) que está conectado mediante un primer conducto de aceite (13) a dicho pistón principal de recirculación de los gases de escape (12) y, adicionalmente, el pistón esclavo (14) actúa para abrir una válvula de escape (4) proporcionada sobre un primer cilindro (1) cuando se genera presión en dicho primer conducto de aceite (13) mediante la acción del pistón principal de recirculación de los gases de escape (12) mencionado anterior-mente; un medio hidráulico de suministro de aceite (16, 17) que cambia entre el mantenimiento y la liberación de la presión de aceite en el primer conducto de aceite (13) mencionado anteriormente; estando provisto el freno del motor de liberación de la presión de compresión de un pistón principal de frenado del motor de liberación de la presión de compresión (30) activado mediante un balancín de escape (7), actuando dicho balancín de escape para abrir una válvula de escape (4) en el primer cilindro (1) durante la carrera de escape; un segundo pistón esclavo (14) conectado mediante un segundo conducto de aceite (31) a dicho pistón principal de frenado del motor de liberación de la presión de compresión (30) y, adicionalmente, cuando se ha generado presión en dicho segundo conducto de aceite (31) mediante la acción del pistón principal de frenado del motor de liberación de presión de compresión (30) mencionado anteriormente, actuando dicho segundo pistón esclavo (14) para abrir una válvula de escape proporcionada por separado de la válvula de escape (4) mencionada anteriormente en un segundo cilindro (1), aproximándose el segundo cilindro al punto muerto superior de compresión; y un medio hidráulico de suministro de aceite (16, 17) que cambia entre el mantenimiento y la liberación de la presión de aceite en el segundo conducto de aceite (31) mencionado anteriormente, en el que el pistón principal de recirculación de los gases de escape (12) se activa mediante un balancín de admisión (10) que actúa para abrir una válvula de admisión (32) en un primer cilindro durante la carrera de admisión.
Description
Dispositivo de recirculación de gases de
escape.
Esta invención se refiere a aparatos de
recirculación de gases de escape (dispositivos EGR) que recirculan
una parte de los gases de escape junto con aire aspirado y la envían
a la cámara de combustión de tal modo que disminuye la temperatura
de combustión dentro de dicha cámara de combustión, trabajando de
esta manera para reducir los NO_{x} (óxidos de nitrógeno).
Los aparatos de recirculación de gases de escape
convencionales están hechos de tal forma que conectan el tubo de
escape y la lumbrera de admisión mediante un conducto externo y
abren una válvula EGR que normalmente se encuentra cerrada
proporcionada en la trayectoria de dicho conducto externo usando
presión de vacío dentro de la lumbrera de admisión durante la
carrera de admisión, provocando de esta manera la recirculación de
los gases de escape a través del conducto externo señalado
anteriormente.
Además de este aparato con conducto externo,
también existen otros sistemas o mecanismos que se describen en las
siguientes referencias.
El documento
JP-A-8158901 describe un mecanismo
de bloqueo hidráulico que permite que el balancín de escape o
admisión de un primer cilindro de un motor empuje la válvula de
admisión o escape de un segundo cilindro para cambiar entre el
funcionamiento de ciclo diesel y de ciclo de Miller del motor.
El documento
JP-A-7097959 describe un sistema en
el que los balancines de admisión y escape de un primer cilindro de
un motor pueden estar conectados hidráulicamente con un pistón
esclavo para accionar una válvula de escape de un segundo cilindro
del motor.
Sin embargo, resulta que tomando siempre gases
de escape en la cámara de combustión durante la carrera de admisión
se provoca una combustión pobre en aparatos de recirculación de
gases de escape convencionales como se ha descrito anteriormente, y
aunque se puede obtener sin dificultad una situación de combustión
satisfactoria en el régimen de funcionamiento de baja carga en el
que naturalmente existe un exceso de aire, hay problemas en que, en
el régimen de funcionamiento de alta carga en el que la proporción
de aire con respecto al combustible es baja, las condiciones de
combustión no son buenas y se genera fácilmente humo negro con
grandes cantidades de hollín.
Además, como se hace necesario que el conducto
externo esté provisto de una válvula EGR, aumenta el volumen del
espacio de instalación necesario para el motor, y adicionalmente,
existe un problema en que se debe dar una cuidadosa consideración a
proporcionar medidas aislantes de calor para el conducto externo que
alcanzará temperaturas elevadas como resultado del flujo de gases
de escape y a restricciones en términos de distribución.
Además, también existen problemas en motores
equipados con turbocompresores, etc., en que los gases de escape no
pueden recircularse satisfactoriamente en regímenes de
funcionamiento en los que la presión de sobrealimentación (presión
de sobrecarga dentro del tubo de admisión) es mayor que la presión
de escape.
Esta invención toma en consideración estas
circunstancias reales descritas anteriormente y hace su objetivo
proporcionar un aparato de recirculación de gases de escape que
pueda recircular los gases de escape a la cámara de combustión sólo
en regímenes de funcionamiento necesarios, y adicionalmente, puede
recircular gases de escape a la cámara de combustión sin usar
ningún conducto externo, y adicionalmente, en motores equipados con
turbocompresores, etc., puede recircular gases de escape de manera
aceptable aún en regímenes de funcionamiento en los que la presión
de sobrealimentación es más elevada que la presión de escape.
Esta invención se refiere a aparatos de
recirculación de gases de escape que están provistos de un pistón
principal de recirculación de los gases de escape; un pistón esclavo
conectado a través de un primer conducto de aceite a dicho pistón
principal de recirculación de los gases de escape, y adicionalmente,
dicho pistón esclavo actúa para abrir una válvula de admisión y una
válvula de escape proporcionadas en un primer cilindro cuando se
genera presión en dicho primer conducto de aceite por la acción del
pistón principal de recirculación de los gases de escape mencionado
anteriormente; un medio hidráulico de suministro de aceite que
cambia entre el mantenimiento y la liberación de presión de aceite
en el primer conducto de aceite mencionado anteriormente; un pistón
principal de freno del motor de liberación de la presión de
compresión activado por un balancín de escape, donde dicho balancín
de escape actúa para abrir una válvula de escape en el primer
cilindro en la carrera de escape; un segundo pistón esclavo
conectado a través de un segundo conducto de aceite a dicho pistón
principal de freno del motor de liberación de la presión de
compresión, y adicionalmente, cuando se ha generado presión en
dicho segundo conducto de aceite por la acción del pistón principal
de freno del motor de liberación de la presión de compresión
mencionado anteriormente, dicho segundo pistón esclavo actúa para
abrir una válvula de escape proporcionada por separado de la válvula
de escape mencionada anteriormente en un segundo cilindro que se
acerca al punto muerto superior de compresión; y, un medio
hidráulico de suministro de aceite que cambia entre el
mantenimiento y la liberación de la presión de aceite en el segundo
conducto de aceite mencionado anteriormente, en el que el pistón
principal de recirculación de los gases de escape se activa por un
balancín de admisión que actúa para abrir la válvula de admisión del
primer cilindro durante la carrera de admisión.
Por lo tanto, cuando la presión de aceite en el
primer conducto de aceite se mantiene mediante el medio hidráulico
de suministro de aceite, el pistón principal de recirculación de los
gases de escape se activa por el balancín de admisión durante la
carrera de admisión, se genera presión en el primer conducto de
aceite, la válvula de escape en el primer cilindro se abre al
accionar el pistón esclavo, y los gases de escape se recirculan
desde la lumbrera de escape hacia la cámara de combustión, como
resultado de la diferencia de presión, disminuyendo de esta manera
la temperatura de combustión dentro de la cámara de combustión en la
siguiente carrera de trabajo y trabajando para reducir los
NO_{x}.
Además, cuando la presión de aceite en el primer
conducto de aceite se libera mediante el medio hidráulico de
suministro de aceite, no se genera presión de aceite dentro del
primer conducto de aceite, el pistón esclavo no se acciona, y la
válvula de escape se abre sólo durante la carrera de escape como
resultado de la acción normal de la válvula y no se abre durante la
carrera de admisión.
Adicionalmente, manteniendo y liberando
selectivamente la presión de aceite en el primer conducto de aceite
y el segundo conducto de aceite, se hace posible cambiar entre el
modo de recirculación de los gases de escape y el modo de freno del
motor de liberación de la presión de compresión. Por ejemplo,
durante la operación de frenado, cada vez que se libera presión de
aceite en el primer conducto de aceite, y adicionalmente, se
mantiene la presión de aceite en el segundo conducto de aceite, en
tanto que cada cilindro respectivo se acerca al punto muerto
superior de compresión con tiempos diferentes, el pistón principal
de freno del motor de liberación de la presión de compresión se
activa por el balancín de escape para abrir la válvula de escape del
segundo cilindro que está en la carrera de escape. Se genera
presión en el segundo conducto de aceite, el segundo pistón esclavo
se activa y se hace que la válvula de escape del segundo cilindro se
abra cerca del punto muerto superior de compresión, se permite que
el aire comprimido del interior de la cámara de combustión pase a la
lumbrera de escape, ya no se genera potencia para hacer bajar el
pistón en la siguiente carrera de expansión, y se hace posible
usarlo eficazmente sin perder la fuerza de frenado adquirida durante
la carrera de compresión.
Debe observarse también que es posible combinar
el pistón esclavo que funciona por presión de aceite del primer
conducto de aceite y el segundo pistón esclavo que funciona por
presión de aceite del segundo conducto de aceite, y adicionalmente,
también es aceptable que se proporcionen por separado.
Además, esta invención se refiere también a
aparatos de recirculación de gases de escape que están provistos de
un pistón principal de recirculación de los gases de escape; un
pistón esclavo conectado a través de un primer conducto de aceite a
dicho pistón principal de recirculación de los gases de escape, y
adicionalmente, dicho pistón esclavo actúa para abrir una válvula
de escape y una válvula de admisión proporcionadas en un primer
cilindro cuando se genera presión en dicho primer conducto de aceite
por la acción del pistón principal de recirculación de los gases de
escape mencionado anteriormente; un medio hidráulico de suministro
de aceite que cambia entre el mantenimiento y la liberación de la
presión de aceite en el primer conducto de aceite mencionado
anteriormente; un pistón principal de freno del motor de liberación
de la presión de compresión activado por un balancín de escape
donde dicho balancín de escape actúa para abrir una válvula de
escape en el primer cilindro durante la carrera de escape; un
segundo pistón esclavo conectado a través de un segundo conducto de
aceite a dicho pistón principal de freno del motor de liberación de
la presión de compresión, y adicionalmente, cuando se ha generado
presión en dicho segundo conducto de aceite por la activación del
pistón principal de freno del motor de liberación de la presión de
compresión mencionado anteriormente, dicho segundo pistón esclavo
actúa para abrir una válvula de escape proporcionada por separado de
la válvula de escape mencionada anteriormente en un segundo
cilindro que se acerca al punto muerto superior de compresión; y un
medio hidráulico de suministro de aceite que cambia entre el
mantenimiento y la liberación de la presión de aceite en el segundo
conducto de aceite mencionado anteriormente, en el que el pistón
principal de recirculación de los gases de escape se activa por un
balancín de escape que actúa para abrir la válvula de escape en el
primer cilindro durante la carrera de escape.
Por lo tanto, cuando se mantiene la presión de
aceite en el primer conducto de aceite mediante el medio hidráulico
de suministro de aceite, el pistón principal de recirculación de los
gases de escape se activa por el balancín de escape durante la
carrera de escape, se genera presión en el primer conducto de
aceite, se hace que la válvula de admisión en el primer cilindro se
abra mediante la activación del pistón esclavo, una porción de los
gases de escape dentro de la cámara de combustión se arrastra hacia
el lado de la lumbrera de admisión, y dichos gases de escape
arrastrados hacia el lado de la lumbrera de admisión se aspiran de
vuelta hacia la cámara de combustión en la siguiente carrera de
admisión y se recirculan y, de esta manera, disminuye la temperatura
de combustión dentro de la cámara de combustión en la siguiente
carrera de trabajo y trabajando para reducir los NO_{x}.
Además, cuando se libera la presión de aceite en
el primer conducto de aceite mediante el medio hidráulico de
suministro de aceite, no se genera presión de aceite dentro del
primer conducto de aceite y, por tanto, el pistón esclavo no se
activa, y la válvula de admisión sólo se abre durante la carrera de
admisión como resultado de la acción normal de la válvula y no se
abre durante la carrera de escape.
Adicionalmente, manteniendo y liberando
selectivamente la presión de aceite en el primer conducto de aceite
y el segundo conducto de aceite, se hace posible cambiar entre modo
de recirculación de los gases de escape y el modo de freno del
motor de liberación de la presión de compresión y, por ejemplo,
durante la operación de frenado, cada vez que se libera la presión
de aceite en el primer conducto de aceite y, adicionalmente, se
mantiene la presión de aceite en el segundo conducto de aceite, en
tanto que cada cilindro respectivo se acerca al punto muerto
superior de compresión con tiempos diferentes, el pistón principal
de freno del motor de liberación de la presión de compresión se
activa por el balancín de escape para abrir la válvula de escape de
un segundo cilindro que está en la carrera de escape. Se genera
presión en el segundo conducto de aceite, el segundo pistón esclavo
se activa y se hace que la válvula de escape del segundo cilindro se
abra cerca del punto muerto superior de compresión, se permite que
el aire comprimido del interior de la cámara de combustión pase a
la lumbrera de escape, ya no se genera potencia para hacer bajar el
pistón en la siguiente carrera de expansión, y se hace posible usar
eficazmente la fuerza de frenado adquirida durante la carrera de
compresión.
Debe observarse también que es posible combinar
el pistón principal de recirculación de los gases de escape y el
pistón principal de freno del motor de liberación de la presión de
compresión y, adicionalmente, también es aceptable que se
proporcionen por separado.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 1 es un dibujo en sección transversal
que muestra una primera realización de esta invención.
La Figura 2 es un diagrama explicativo que
muestra la disposición de colocación de una pluralidad de
cilindros.
La Figura 3 es un dibujo detallado de un ejemplo
de un pistón esclavo usado en la primera realización.
La Figura 4 es un gráfico que muestra el tiempo
de funcionamiento de las válvulas de escape en el modo de
recirculación de los gases de escape en cada cilindro de la Figura
2.
La Figura 5 es un gráfico que muestra el tiempo
de funcionamiento de las válvulas de escape en el modo de freno del
motor de liberación de la presión de compresión en cada cilindro de
la Figura 2.
La Figura 6 es un dibujo explicativo que muestra
una segunda realización de esta invención.
La Figura 7 es un dibujo detallado de un ejemplo
de un lado de un pistón esclavo usado en la segunda realización.
La Figura 8 es un dibujo explicativo que muestra
una tercera realización de esta invención.
La Figura 9 es un dibujo detallado que muestra
un ejemplo de un pistón principal de doble uso usado en la tercera
realización.
La Figura 10 es un gráfico que muestra el tiempo
de funcionamiento de la válvula de admisión en el modo de
recirculación de los gases de escape en cada cilindro de la Figura
8.
La Figura 11 es un dibujo explicativo de una
cuarta realización de esta invención.
La Figura 12 es una vista superior que muestra
un ejemplo de un balancín de escape usado en la cuarta
realización.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación se da una explicación de las
realizaciones de la invención, haciendo referencia a los
dibujos.
La Figura 1 a la Figura 3 muestran una primera
realización de esta invención. La Figura 1 muestra, respectivamente,
1, un cilindro; 2, una cámara de combustión; 3, un pistón; 4,
válvulas de escape; y 5, una lumbrera de escape. Ambas válvulas de
escape 4 se empujan hacia abajo y se abren a través del puente 8 por
un extremo del balancín de escape 7 que se inclina al empujarlo al
otro extremo mediante la varilla de empuje de escape 6 (véase la
Figura 2) durante la carrera de escape, provocando que los gases de
escape se expulsen de la cámara de combustión 2 hacia la lumbrera
de escape 5.
Además, 9 es una varilla de empuje de admisión
en el mismo cilindro 1 mostrado, y 10 es un balancín de admisión
que se inclina al empujarlo por un extremo mediante la varilla de
empuje de admisión 9. Cuando ambas válvulas de admisión 32 (véase
la Figura 2) se empujan hacia abajo y se abren a través de un puente
(no mostrado en el diagrama) similar al descrito anteriormente por
el otro extremo de dicho balancín de admisión 10, un extremo del
balancín de admisión 10 mencionado anteriormente empuja hacia arriba
el pistón principal de recirculación de los gases de escape 12
proporcionado encima de alojamiento 11, se genera presión en la
primera trayectoria de aceite 13 perforada en el alojamiento 11
mencionado anteriormente, empujando hacia abajo el pistón esclavo
14, y una válvula de escape 4 se empuja hacia abajo
independientemente a través del perno accionador 15 mediante dicho
pistón esclavo 14.
El aceite hidráulico 18 (aceite de motor) se
suministra a la primera trayectoria de aceite 13, que conecta el
pistón principal de recirculación de los gases de escape 12
mencionado anteriormente y el pistón esclavo 14, a través de la
válvula de solenoide 16 y la válvula de control 17 que son los
medios hidráulicos de suministro de aceite con el propósito de
cambiar entre el mantenimiento y la liberación de la presión de
aceite en dicha primera trayectoria de aceite 13. La válvula de
solenoide 16 realiza el suministro y bloqueo hidráulico del aceite
18 mediante la señal de control 20 del aparato de control 19, y la
válvula de control 17 actúa como una válvula de retención para que
la presión de aceite en la primera trayectoria de aceite 13
mencionada anteriormente se mantenga en condiciones en las que la
válvula de solenoide 16 está abierta y, adicionalmente, actúa de
manera que libera la presión de aceite en la primera trayectoria de
aceite 13 mencionada anteriormente en condiciones en las que la
válvula de solenoide 16 está cerrada.
Es decir, usando la válvula de solenoide 16, el
suministro hidráulico del aceite 18 se realiza por la placa 22 y el
núcleo de hierro 23 que empujan hacia abajo la bola 24 cuando se
excita la bobina 21, y el suministro hidráulico del aceite 18 se
bloquea empujando la bola 24 hacia arriba por el muelle 25 cuando la
bobina 21 está en un estado no excitado. Además, usando la válvula
de control 17, el carrete 26 se empuja hacia arriba por la presión
de aceite en condiciones en las que la válvula de solenoide 16 está
abierta y, adicionalmente, se permite que el fluido hidráulico 18
fluya sólo en la dirección hacia la primera trayectoria de aceite 13
mencionada anteriormente proporcionando la bola 27 en el carrete
26, y el carrete 26 se empuja hacia abajo por el muelle 28 en
condiciones en las que la válvula de solenoide 16 está abierta y la
presión de aceite se libera por la lumbrera de alivio 29.
La Figura 2 muestra la disposición de colocación
para esta realización ilustrada en el caso de un motor de seis
cilindros en línea. Se muestra sólo el primer cilindro Nº 1 (1), el
segundo cilindro Nº 2 (1) y el tercer cilindro Nº 3 (1). En
cualquiera de estos primer a tercer cilindros, la acción de abrir
una de las válvulas de escape 4 provistas en cada cilindro 1
durante la carrera de admisión se emprende por la varilla de empuje
de admisión 9 del mismo cilindro 1. Más concretamente, una válvula
de escape 4 se abre durante la carrera de admisión accionando el
pistón esclavo 14 en el mismo cilindro 1 a través del primer
conducto de aceite mediante la acción del pistón principal de
recirculación de los gases de escape 12 a través del balancín de
admisión 10 (no ilustrado en la Figura 2) usando la varilla de
empuje de admisión 9 en cada cilindro 1.
Además, dentro del alojamiento común 11 (no
ilustrado en la Figura 2), se proporciona un pistón principal de
freno del motor de liberación de la presión de compresión 30 que se
activa a través de balancín de escape 7 (no ilustrado en la Figura
2) mediante la varilla de empuje de escape 6 en cada cilindro 1, y
se conecta mediante un nuevo segundo conducto de aceite 31 entre el
pistón principal de freno del motor de liberación de la presión de
compresión 30 y el pistón esclavo 14 recíproco en el cilindro 1 cuyo
tiempo de carrera se ajusta de manera que el pistón esclavo 14 en
el cilindro 1 que se acerca a punto muerto superior de compresión
se activa por la acción de un pistón principal de freno del motor de
liberación de la presión de compresión 30 en un cilindro 1
diferente que está en la carrera de escape. Cada uno de dichos
segundos conductos de aceite 31 se hace de manera que puede
suministrar aceite hidráulico (aceite de motor) usando una red
diferente estableciendo por separado algo similar a la válvula de
solenoide 16 y la válvula de control 17 descritas anteriormente
como un medio hidráulico de suministro de aceite para cambiar entre
el mantenimiento y la liberación de la presión de aceite en el
segundo conducto de aceite 31.
Debe observarse también que, en el ejemplo
ilustrado, la acción de abrir la válvula de escape 4 en las
proximidades del punto muerto superior de compresión del cilindro
Nº 1 (1) se emprende por la varilla de empuje de escape 6 del
cilindro Nº 3 (1), y la acción de abrir la válvula de escape 4 en
las proximidades del punto muerto superior de compresión del
cilindro Nº 2 (1) se emprende por la varilla de empuje de escape 6
del cilindro Nº 1 (1), y la acción de abrir la válvula de escape 4
en las proximidades del punto muerto superior de compresión del
cilindro Nº 3 (1) se emprende por la varilla de empuje de escape 6
del cilindro Nº 2 (1).
Además, en esta realización, los pistones
esclavos 14 de cada cilindro respectivo 1 se activan con tiempos
diferentes por la presión de aceite del primer conducto de aceite 13
y el segundo conducto de aceite 31 y, por tanto, por ejemplo, como
se muestra en la Figura 3, el pistón esclavo 14 se hace de una
estructura doble que consiste en el pistón primario 14a y el pistón
secundario 14b. Cuando se hace que la válvula de escape 4 se abra
durante la carrera de admisión, introducir el fluido hidráulico 18
del primer conducto de aceite 13 al lado superior del pistón
primario 14a provoca que el pistón primario 14a y el pistón
secundario 14b actúen al unísono y, cuando se hace que la válvula
de escape 4 se abra en las proximidades del punto muerto superior
de compresión, introducir el fluido hidráulico 18 del segundo
conducto de aceite 31 entre el pistón primario 14a y el pistón
secundario 14b provoca que sólo se active pistón secundario 14b.
Sin embargo, ya que la válvula de control 17
actúa como una válvula de retención y el primer conducto de aceite
13 se cierra cada vez que válvula de solenoide 16 se abre por una
señal de control 20 del aparato de control 19, cuando cada cilindro
Nº 1 (1), cilindro Nº 2 (1) y cilindro Nº 3 (1) respectivos en la
Figura 2 están en la carrera de admisión con tiempos diferentes
como se muestra en la Figura 4, el balancín de admisión 10 se
inclina mediante el empuje hacia arriba de la varilla de empuje de
admisión 9 para abrir la válvula de admisión 32 y, como resultado,
el pistón principal de recirculación de los gases de escape 12 se
empuja hacia arriba y se genera presión en el primer conducto de
aceite 13 provocando que el pistón esclavo 14 en el mismo cilindro
1 se active, provocando de esta manera que una válvula de escape 4
se abra y recirculando los gases de escape de la lumbrera de escape
5 hacia la cámara de combustión 2 por la diferencia de presión. Por
lo tanto, la temperatura de combustión dentro de cámara de
combustión 2 disminuye en la siguiente carrera de trabajo,
trabajando de esta manera para reducir los NO_{x} (óxidos de
nitrógeno).
Debe observarse también que, en la Figura 4, el
eje vertical se considera como la elevación operativa de la válvula
y se considera el eje horizontal como el ángulo de giro del árbol de
levas del cilindro Nº 1. \Delta en el diagrama indica el punto
muerto superior de compresión en cada cilindro 1, las líneas curvas
de tipo solenoide indican la elevación de la válvula de escape 4 en
cada cilindro 1, y las líneas curvas discontinuas representan la
elevación de la válvula de admisión 32, respectivamente (por
ejemplo, los ángulos de giro de 0º a 180º son la carrera de
trabajo, de 180º a 360º son la carrera de escape, de 360º a 540º son
la carrera de admisión, y de 540º a 720º son la carrera de
compresión; la fase del cilindro Nº 2 y el cilindro Nº 3 se
desplaza empezando en el punto muerto superior de compresión).
Además, ya que no se genera presión dentro del
primer conducto de aceite 13 cada vez que la válvula de solenoide
16 se cierra por una señal de control 20 de la unidad de control 19,
la presión de aceite en el primer conducto de aceite 13 se libera
por la válvula de control 17, el pistón esclavo no se activa y la
válvula de escape 4 se abre sólo durante la carrera de escape por
la acción normal de la válvula y no se abre durante la carrera de
admisión.
Por consiguiente, ya que los gases de escape
pueden recircularse a la cámara de combustión 2 sólo en las regiones
operativas requeridas, la realización mencionada anteriormente
puede disminuir la temperatura de combustión recirculando los gases
de escape a la cámara de combustión 2 en las regiones operativas de
carga ligera, trabajando por tanto para reducir los NO_{x}
mientras que en las regiones operativas de carga elevada, puede
bloquear la recirculación de los gases de escape e impedir la
generación de humo negro con grandes cantidades de hollín mediante
la acción normal de la válvula.
Además, ya que es posible eliminar el extremo
para el conducto externo, es posible evitar aumentos de volumen del
espacio de instalación del motor así como eliminar la necesidad de
considerar cuidadosamente las medidas de aislamiento térmico para
el conducto externo y trazar restricciones. Además, se hace posible
recircular los gases de escape satisfactoriamente aún en regímenes
de funcionamiento en los que la presión de sobrealimentación en
motores equipados con turbocompresores es mayor que la presión de
escape.
Debe observarse también que, realizando el
control de manera que los gases de escape se recirculen a la cámara
de combustión 2 en intervalos operativos de carga ligera y la
recirculación de los gases de escape se detiene en intervalos
operativos de carga elevada, para el aparato de control 19
mencionado anteriormente, la válvula de solenoide 16 puede abrirse
mediante la señal de control 20 del aparato de control 19 mencionado
anteriormente en condiciones en las que una señal que indica el
estado operativo del motor, una señal que indica el estado de
activación del acelerador, etc., y una señal para el interruptor de
recirculación de los gases de escape de la cámara operativa, etc.,
se introduce, y el motor está bajo funcionamiento motorizado en el
que interruptor de la recirculación de los gases de escape de la
cámara operativa está ENCENDIDO y el acelerador se ha bajado hasta
un cierto grado y, adicionalmente, no están presentes cargas
elevadas.
Además, el hecho de que el primer conducto de
aceite 13 para la recirculación de los gases de escape y el segundo
conducto de aceite 31 para el freno del motor de liberación de
presión de compresión bastante selectivamente hace posible cambiar
entre el modo de recirculación de los gases de escape y el modo de
freno del motor. Por ejemplo, durante las operaciones de frenado,
cada vez que se libera presión de aceite en el primer conducto de
aceite 13 para la recirculación de los gases de escape, y
adicionalmente, la presión de aceite se mantiene cerrando el
segundo conducto de aceite 31 por frenado del motor de liberación de
la presión de compresión, cuando cada cilindro respectivo Nº 1 (1),
el cilindro Nº 2 (1), y el cilindro Nº 3 (1) en la Figura 2 se
acercan al punto muerto superior de compresión con diferentes
tiempos como se ilustra en la Figura 5, el pistón principal del
freno del motor de liberación de la presión de compresión 30 se
empuja hacia arriba mediante el balancín de escape 7 como resultado
del empuje hacia arriba de la varilla de empuje de escape 6 para
abrir la válvula de escape 4 de un cilindro 1 diferente que está en
la carrera de escape, generando de esta manera presión en el
segundo conducto de aceite 31. Y debido a que se activa el pistón
esclavo 14 en el cilindro 1 que se está aproximando al punto muerto
superior de compresión, provoca que una de las válvulas de escape 4
se abra, se permite que el aire comprimido de la cámara de
combustión 2 escape hacia la lumbrera de escape 5 y no se genera
una fuerza de empuje hacia abajo el pistón 3 en la siguiente carrera
de expansión. De esta manera, se hace posible usar el aparato de
recirculación de gases de escape para hacer eficaz el uso de la
fuerza de frenado obtenida durante la carrera de compresión.
Debe observarse también que las curvas con línea
discontinua de dos puntos en la Figura 5 representan la elevación
de la válvula de escape 4 durante la carrera de admisión de cada
cilindro 1 cuando está en el modo de recirculación de los gases de
escape y su tiempo operativo es idéntico al del caso en la Figura 4
mencionada anteriormente.
La Figura 6 y la Figura 7 muestran una segunda
realización de esta invención y esta realización difiere únicamente
en el punto de que, respectivamente, un primer pistón esclavo 14'
que se abre junto con ambas válvulas de escape 4 de cada cilindro 1
en la carrera de admisión en el modo de recirculación de los gases
de escape, y un segundo piso esclavo 14'' que se abre con una
válvula de escape 4 de cada cilindro 1 cuando se aproxima al punto
muerto superior de compresión en el modo de frenado del motor de
liberación de la presión de compresión, se proporcionan por
se-
parado.
parado.
Es decir, esta realización es tal que es posible
durante la carrera de admisión abrir ambas válvulas de escape
juntas en cada cilindro respectivo 1 mediante el primer pistón
esclavo 14' y el primer pistón esclavo 14' en esta realización es
tal que, durante la carrera de admisión, empuja hacia abajo el
puente 8 que se empuja hacia abajo mediante el balancín de escape 7
de cada cilindro 1 durante la carrera de escape en un funcionamiento
normal de la válvula, y se dispone a horcajadas del balancín de
escape mencionado anteriormente 7 y no impide la acción normal de
la válvula durante la carrera de escape (véase la Figura 7).
En contraste, es aconsejable que el segundo
pistón esclavo 14'' tenga un mecanismo similar al pistón esclavo 14
mostrado en la Figura 1.
De esta manera, la eficacia de recirculación del
gas de escape puede aumentarse abriendo ambas válvulas del gas de
escape 4 juntas durante la carrera de escape en el modo de
recirculación de los gases de escape y, adicionalmente, debido a
que la presión dentro de la cámara de combustión 2 disminuye durante
la carrera de escape, la acción de abertura de ambas válvulas de
escape 4 puede implementarse sin dificultad significativa.
Sin embargo, también es posible disponerlo
invirtiendo la conexión entre el primer conducto de aceite 13 y el
segundo conducto de aceite 31 para provocar que el primer pistón
esclavo 14' se active en el modo de frenado del motor de liberación
de la presión de compresión y, adicionalmente, provoque que el
segundo pistón esclavo 14'' se active en el modo de recirculación
de los gases de escape.
De la Figura 8 a la Figura 10 se muestra una
tercera realización de esta invención y es tal que puede cambiarse
selectivamente entre el modo de recirculación de los gases de escape
y el modo de frenado del motor de liberación de la presión de
compresión de una manera similar al caso de la realización previa.
Sin embargo, esta realización provoca que el pistón principal de la
recirculación del gas de escape 12 se active mediante el balancín de
escape 7 que abre la válvula de escape 4 sobre el cilindro 1
durante la carrera de escape y además, es tal que es posible abrir
una válvula de admisión 32 en el mismo cilindro 1 durante la carrera
de escape mediante la activación de este pistón principal de la
recirculación del gas de escape 12.
Es decir, como se ilustra únicamente por el
cilindro Nº 1 (1), el cilindro Nº 2 (1) y el cilindro Nº 3 (1) en
el caso del motor de seis cilindros en línea de la Figura 8, en cada
uno del primer a tercer cilindros 1, la acción de abertura de una
válvula de admisión 32 proporcionada sobre cada cilindro 1 en la
carrera de escape se emprende mediante la varilla de empuje de
escape 6 en el mismo cilindro 1. Más en concreto, una válvula de
escape 4 puede abrirse durante la carrera de admisión activando el
pistón esclavo 33 en el mismo cilindro a través del primer conducto
de aceite 13 mediante la acción del pistón principal de
recirculación de los gases de escape 12 a través de balancín de
escape 7 (no mostrado en la Figura 8) a través de la varilla de
empuje de escape 6 en cada cilindro 1.
Esta realización es tal que el pistón principal
de recirculación de los gases de escape 12 y el pistón principal de
frenado del motor de liberación de la presión de compresión 30
pueden combinarse. Más en concreto, como se muestra en la Figura 9,
adopta una estructura doble de pistón principal de doble uso 34
constituido por un pistón principal del frenado del motor de
liberación de la presión de compresión 30 como el pistón principal
y, adicionalmente, un pistón principal de recirculación de los gases
de escape 12 dentro del pistón principal de frenado del motor de
liberación de la presión de compresión 30 como el pistón
secundario.
De esta manera, cuando la válvula de admisión 32
se abre durante la carrera de admisión, la presión de aceite en el
segundo conducto de aceite 31 que conecta con el lado superior del
pistón principal de frenado del motor de liberación de la presión
de compresión 30, el pistón primario, se libera y, adicionalmente,
la presión de aceite se mantiene cerrando el primer conducto de
aceite 13 que conecta con el lado superior del pistón principal de
recirculación de los gases de escape 12, el pistón secundario,
activando de esta manera sólo el pistón principal de recirculación
de los gases de escape 12, el pistón secundario. Cuando la válvula
de escape 4 se abre en las proximidades del punto muerto superior
de compresión, todo el pistón principal de doble uso 34 se activa
como una sola unidad, cerrando el segundo conducto de aceite 31 y
liberando el primer conducto de aceite 13.
Además, es aconsejable que el pistón esclavo 33
que abre una válvula de admisión 32 durante la carrera de admisión
tenga una estructura similar al pistón esclavo 14 mostrado en la
Figura 1.
De esta manera, por tanto, cuando cada cilindro
respectivo Nº 1 (1), cilindro Nº 2 (1) y cilindro Nº 3 (1) en la
Figura 8 alcanza la carrera de admisión con diferentes tiempos como
se muestra en la Figura 10, el balancín de escape 7 se inclina con
el empuje hacia arriba de la varilla de empuje de escape 6 para
abrir la válvula de escape 4 y, como resultado, se genera presión
en el primer conducto de aceite 13 mediante el pistón principal de
recirculación de los gases de escape 12 que se empuja hacia arriba,
la válvula de admisión 32 se abre mediante el pistón esclavo 33 en
el mismo cilindro que se está accionando, una parte del gas de
escape dentro del cilindro de combustión 2 se arrastra hacia fuera
hacia el lado de la lumbrera de admisión (no mostrada) y, de esta
manera, el gas de escape arrastrado hacia fuera hacia dicho lado de
la lumbrera de escape se aspira de vuelta hacia la cámara de
combustión 2 en la siguiente carrera de admisión y se recircula,
reduciendo la temperatura de combustión dentro de la cámara de
combustión 2 en la siguiente carrera de trabajo y, trabajando de
esta manera para reducir los NO_{x} (óxidos de nitrógeno).
Debe observarse que, en la Figura 10, similar a
las Figuras 4 y 5 previas, el eje vertical es la elevación
operativa de la válvula y el eje horizontal es el ángulo de giro del
árbol de levas del cilindro Nº 1. El símbolo \Delta en el
diagrama representa el punto muerto superior de compresión en cada
cilindro 1, las líneas curvas continuas representan la elevación de
la válvula de escape 4 y las líneas curvas discontinuas representan
la elevación de la válvula de admisión 32, respectivamente, en cada
cilindro 1, aunque las curvas de línea discontinua de doble punto
en el diagrama indican la elevación de la válvula de escape 4 en las
proximidades del punto muerto superior de compresión en cada
cilindro 1 para el caso del modo de frenado del motor de liberación
de la presión de compresión. Los tiempos operativos son idénticos al
caso de la Figura 5 descrita anteriormente.
Por consiguiente, en el caso de esta realización
también, debido a que el gas de escape puede recircularse a la
cámara de combustión 2 sólo si los intervalos operativos requeridos,
temperatura de combustión se reduce recirculando el gas de escape
hacia la cámara de combustión 2 en intervalos operativos de carga
ligera, trabajando de esta manera para reducir los NO_{x} y la
recirculación del gas de escape puede detenerse en el intervalo
operativo de alta carga, evitando de esta manera la generación de
humo negro con grandes cantidades de hollín mediante la acción
normal de la válvula y además, debido a que los tubos externos
pueden eliminarse, es posible evitar un aumento en el volumen del
espacio de instalación para el motor así como eliminar la necesidad
de dar una consideración cuidadosa a las medidas de aislamiento
térmico para el tubo externo y las limitaciones de distribución.
Además, se hace posible recircular el gas de escape
satisfactoriamente incluso en regiones operativas en las que la
presión de sobrealimentación en motores equipados con
turbocompresores, etc., es mayor que la presión de escape.
Además, cerrando selectivamente tanto el primer
conducto de aceite 13 para la recirculación del gas de escape como
el segundo conducto de aceite 31 para el frenado del motor de
liberación de la presión de compresión, es posible cambiar entre el
modo de recirculación de gas de escape y el frenado del motor de
liberación de la presión de compresión.
La Figura 11 y la Figura 12 muestran una cuarta
realización de esta invención. Difiere en comparación con las
realizaciones previas en el punto de que el pistón principal de
recirculación de los gases de escape 12 y el pistón principal de
frenado del motor de liberación de la presión de compresión 13 se
proporcionan individualmente y por separado, aunque su efecto
funcional es idéntico a las realizaciones anteriores.
En la activación de ambos pistones principales
12 y 13 mediante el balancín de escape 7, por ejemplo, como se
muestra en la vista desde arriba en la Figura 12, es aconsejable
montar ambos conectores de contacto 7a que empujan hacia arriba el
pistón principal de frenado del motor de liberación de la presión de
compresión 30 y el conector de contacto 7b que empuja hacia arriba
el pistón principal de recirculación de los gases de escape 12
respectivamente, lado a lado en el extremo del balancín de escape
7.
Debe observarse que el aparato de recirculación
de los gases de escape de esta invención no está limitado
únicamente a las realizaciones descritas anteriormente y que
diversas realizaciones se pueden explicar usando el ejemplo
ilustrativo del caso de un [motor] de seis cilindros en línea.
También es aplicable de una manera similar a otras configuraciones
de motor tales como motores en V que tienen un número diferente de
cilindros. Además, pueden añadirse diversos tipos de
modificaciones, por supuesto, dentro del alcance de las
reivindicaciones sin alejarse del espíritu de esta invención.
El aparato de recirculación de los gases de
escape de una invención tal como la anterior encontrará utilidad
como un aparato para purgar el gas de escape de motores en
automóviles etc., y es particularmente aplicable para el uso en
motores cuyo espacio de instalación es pequeño para motores
equipados con turbocompresores. etc.
Claims (6)
1. Un aparato de recirculación de los gases de
escape y de frenado del motor de liberación de la presión de
compresión, estando provisto el aparato de recirculación de los
gases de escape de un pistón principal de recirculación de los
gases de escape (12);
un pistón esclavo (14) que está conectado
mediante un primer conducto de aceite (13) a dicho pistón principal
de recirculación de los gases de escape (12) y, adicionalmente, el
pistón esclavo (14) actúa para abrir una válvula de escape (4)
proporcionada sobre un primer cilindro (1) cuando se genera presión
en dicho primer conducto de aceite (13) mediante la acción del
pistón principal de recirculación de los gases de escape (12)
mencionado anterior-
mente;
mente;
un medio hidráulico de suministro de aceite (16,
17) que cambia entre el mantenimiento y la liberación de la presión
de aceite en el primer conducto de aceite (13) mencionado
anteriormente;
estando provisto el freno del motor de
liberación de la presión de compresión de un pistón principal de
frenado del motor de liberación de la presión de compresión (30)
activado mediante un balancín de escape (7), actuando dicho
balancín de escape para abrir una válvula de escape (4) en el primer
cilindro (1) durante la carrera de escape;
un segundo pistón esclavo (14) conectado
mediante un segundo conducto de aceite (31) a dicho pistón principal
de frenado del motor de liberación de la presión de compresión (30)
y, adicionalmente, cuando se ha generado presión en dicho segundo
conducto de aceite (31) mediante la acción del pistón principal de
frenado del motor de liberación de presión de compresión (30)
mencionado anteriormente, actuando dicho segundo pistón esclavo
(14) para abrir una válvula de escape proporcionada por separado de
la válvula de escape (4) mencionada anteriormente en un segundo
cilindro (1), aproximándose el segundo cilindro al punto muerto
superior de compresión; y
un medio hidráulico de suministro de aceite (16,
17) que cambia entre el mantenimiento y la liberación de la presión
de aceite en el segundo conducto de aceite (31) mencionado
anteriormente, en el que
el pistón principal de recirculación de los
gases de escape (12) se activa mediante un balancín de admisión
(10) que actúa para abrir una válvula de admisión (32) en un primer
cilindro durante la carrera de admisión.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Un aparato de recirculación de los gases de
escape de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por
que el pistón esclavo (14) activado por la presión de aceite del
primer conducto de aceite (13) y el pistón esclavo (14) activado
por la presión de aceite del segundo conducto de aceite (31) están
combinados.
3. Un aparato de recirculación de los gases de
escape de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por
que el pistón esclavo (14) activado por la presión de aceite del
primer conducto de aceite (13) y el pistón esclavo (14) activado
por la presión de aceite del segundo pasaje de aceite (31) se
proporcionan por separado.
4. Un aparato de recirculación de los gases de
escape y de frenado del motor de liberación de la presión de
compresión, estando provisto el aparato de recirculación del gas
escape de un pistón principal de recirculación de los gases de
escape (12);
un pistón esclavo (33) que está conectado
mediante un primer conducto de aceite (13) a dicho pistón principal
de recirculación de los gases de escape (12) y, adicionalmente, el
pistón esclavo (33) actúa para abrir una válvula de admisión (32)
proporcionada sobre un primer cilindro (1) cuando se genera presión
en dicho primer conducto de aceite (13) mediante la acción del
pistón principal de recirculación de los gases de escape (12)
mencionado anteriormente;
un medio hidráulico de suministro de aceite (16,
17) que cambia entre el mantenimiento y la liberación de la presión
de aceite en el primer conducto de aceite (13) mencionado
anteriormente;
estando activado el freno del motor de
liberación de la presión de compresión provisto de una pistón
principal de frenado del motor de liberación de la presión de
compresión (30) por un balancín de escape (7), actuando dicho
balancín de escape para abrir una válvula de escape (4) en el primer
cilindro (1) durante la carrera de escape;
un segundo pistón esclavo (14) conectado
mediante un segundo conducto de aceite (31) a dicho pistón principal
de freno del motor de liberación de la presión de compresión (30)
y, adicionalmente, cuando se ha generado presión en dicho segundo
conducto de aceite (31) mediante la activación del pistón principal
de freno del motor de liberación de la presión de compresión (30)
mencionado anteriormente, dicho segundo pistón esclavo (14) actúa
para abrir una válvula de escape (4) proporcionada por separado de
la válvula de escape (4) mencionada anteriormente en un segundo
cilindro (1), aproximándose el segundo cilindro al punto muerto
superior de compresión; y
un medio hidráulico de suministro de aceite (16,
17) que cambia entre el mantenimiento y la liberación de la presión
de aceite en el segundo conducto de aceite (31) mencionado
anteriormente,
en el que
el pistón principal de recirculación de los
gases de escape (12) se activa mediante un balancín de escape (7)
que actúa para abrir una válvula de escape (4) en el primer cilindro
(1) durante la carrera de escape.
5. Un aparato de recirculación de los gases de
escape de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por
que el pistón principal de recirculación de los gases de escape (12)
y el pistón principal del freno del motor de liberación de la
presión de compresión (13) están combinados.
6. Un aparato de recirculación de los gases de
escape de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por
que el pistón principal de recirculación de los gases de escape (12)
y el pistón principal del freno del motor de liberación de la
presión de compresión (30) se proporcionan por separado.
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