ES2210485T3 - Maquina de onda de compresion dinamica de gas. - Google Patents
Maquina de onda de compresion dinamica de gas.Info
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Abstract
LA MAQUINA DE ONDA DE PRESION DINAMICA DE GAS ESTA DETERMINADA PARA LA AFLUENCIA DE AIRE DE CARGA A UN MOTOR DE COMBUSTION INTERNA MUESTRA UN ROTOR (6,40) QUE DISPONE DE CELDAS (18,41), UN CANAL (14,38) DE AFLUENCIA DE AIRE FRESCO DE BAJA PRESION, UN CANAL (10,32) DE AIRE DE CARGA DE ALTA PRESION QUE GUIA A LA MAQUINA (1,33) DE COMBUSTION INTERNA, UN CANAL (3,31) DE GAS DE EXHAUSTACION DE ALTA PRESION QUE PROCEDE DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA Y UN CANAL (4,35) DE GAS DE EXHAUSTACION DE BAJA PRESION. EL CANAL (4,35) DE GAS DE EXHAUSTACION DE BAJA PRESION Y EL CANAL (3,31) DE GAS DE EXHAUSTACION DE ALTA PRESION ESTAN DISPUESTOS EN UNA CARCASA (5,34) DE GAS Y EL CANAL (14,38) DE AFLUENCIA DE AIRE FRESCO DE BAJA PRESION Y EL CANAL (10,32) DE AIRE DE CARGA DE ALTA PRESION ESTAN DISPUESTOS EN UNA CARCASA (15,39) DE AIRE. PARA CONSEGUIR UN RENDIMIENTO MEJORADO EN CONDICIONES DE CARGA DE TEMPERATURAS BAJAS, SE ENSANCHA EN EL LADO DEL ROTOR EL CANAL (31) DE GAS DE EXHAUSTACION DE ALTA PRESION, SINLA FORMACION DE UN RAMAL, Y SE DISPONE DE LA EXISTENCIA DE MEDIOS (49,51) PARA MODIFICACION DEL ENSANCHAMIENTO. A TRAVES DE LA UTILIZACION DE UN EQUIPO (64) DE CALENTAMIENTO QUE ACTUA EN EL CANAL DE EXHAUSTACION DE ALTA PRESION PUEDEN SER MEJORADAS ADEMAS LAS PROPIEDADES DE ARRANQUE EN FRIO, Y PUEDE RENUNCIARSE PARCIALMENTE O DE FORMA COMPLETA A UN ENSANCHAMIENTO O A BOLSAS DE GAS. TAMBIEN PUEDE CONSEGUIRSE A TRAVES DE ESTAS MEDIDAS UNA MEJORA DE RENDIMIENTO ESENCIAL.
Description
Máquina de onda de compresión dinámica de
gas.
La presente invención se refiere a una máquina de
onda de compresión dinámica de gas, según el preámbulo de la
reivindicación principal.
Una máquina de onda de compresión de esta clase
es conocida por el estado actual de la técnica, por ejemplo, por el
documento CH-A-681 738. Es un primer
objetivo general de la presente invención mejorar el rendimiento de
una máquina de onda de compresión dinámica de gas, según el estado
actual de la técnica, como se ha representado esquemáticamente en
la figura 1, mediante diferentes medidas.
En una máquina de onda de compresión dinámica de
gas, según el estado actual de la técnica, para la carga de un
motor de combustión interna, que se emplea con cuatro canales sin
dispositivos de regulación adicionales en forma de bolsas, sólo
puede tener lugar en la adecuación del proceso en un punto de
servicio del motor de combustión interna. Se habla en este contexto
del punto de diseño de la máquina de onda expansiva de gas.
Mediante el empleo de bolsas en las paredes de la caja se puede
configurar la máquina de onda de compresión, insensible a los
ajustes y extenderse a la zona de carga, del número de revoluciones
y del volumen. La desventaja de este procedimiento consiste en que
el proceso de onda de expansión se conduce en la zona del campo de
características no ajustado a través de procesos auxiliares, los
cuales no pueden proporcionar ningún rendimiento óptimo. Además,
esto origina un incremento de las pérdidas por los procesos
auxiliares que tienen lugar en las bolsas, tales como flujos de
entrada y de salida de gases y la generación de ondas de compresión
y de expansión por las bolsas.
La transición del denominado proceso primario,
también llamado proceso de bolsas de compresión, a proceso
principal, también llamado proceso ajustado, origina fallos en el
proceso de onda de compresión, que originan pérdidas de barrido y
con ello zonas de elevada recirculación de gases de escape en el
aire de carga. Para evitar en estas zonas, como en el caso inicial,
una recirculación incrementada, se debe prever un flujo de entrada
a la bolsa de gas, que se puede prever como umbral fresado o como
flujo de entrada, que, se prevé según el documento anteriormente
citado, que, sin embargo, genera otras pérdidas por las derivaciones
de la energía de alta presión en el proceso de baja presión.
Con el paso profundo y las temperaturas bajas, es
decir, durante el arranque del motor, la marcha vacía, carga
reducida, aumenta fuertemente la sensibilidad de la recirculación.
La máquina de onda de compresión estándar marcha para ello en una
forma no determinada a un nivel de energía bajo, para permitir un
proceso de onda de compresión sin perturbaciones. Para que pueda
marchar, a pesar de ello, está zona en la máquina estándar, se
desvía una parte de los gases de salida, antes de la entrada de los
gases de salida, de alta presión del rotor a las bolsas de gas,
para mejorar el barrido del rotor, con un flujo de entrada fijo o
con un procedimiento conocido por el documento
CH-A-681 738 del flujo de entrada
variable. Es desventajoso en este sistema que la acumulación de
presión para la presente carga se reduce fuertemente, ya que una
parte del gas de salida, que se dispone normalmente para proceso de
alta presión, se desvía en el proceso de baja presión.
Esto se refiere también a la realización según el
documento EP-A-0 210 328, en el que
se dan a conocer otros dispositivos para el mando del flujo de
salida de gas de alta presión, en el canal de gas de salida de alta
presión, pero que existe siempre un puente que absorbe energía
entre canal y bolsa de gas.
Partiendo de este estado de la técnica, es un
primer objetivo de la invención proponer una máquina de onda de
compresión, que sin el empleo de bolsas de gas, con un caudal bajo
y temperaturas bajas, presenten un rendimiento mejor. Este objeto
se consigue con una máquina de onda de compresión según la
reivindicación 1.
Por el documento 97 33080 se conoce una máquina
de onda de compresión, que presenta tanto un catalizador de tres
vías, como también un catalizador de oxidación, y estando dispuesta
entre la salida del motor y el catalizador de tres vías un
dispositivo calefactor.
Otras ventajas y ejemplos de realización de la
máquina de onda de compresión se han definido en las
subreivindicaciones, habiéndose previsto según la reivindicación 4,
mejores características de arranque en frío.
La presente invención se explicará a continuación
con mayor detalle mediante un dibujo de ejemplos de
realización.
La figura 1, muestra esquemáticamente una sección
cilíndrica desarrollada a través de las celdas de un rotor de una
máquina de onda de compresión según el estado de la técnica,
La figura 2, muestra esquemáticamente un detalle
de una sección cilíndrica desarrollada a través de las celdas de un
rotor de una máquina de onda de compresión según el estado de la
técnica,
La figura 3, muestra esquemáticamente un detalle
de una sección cilíndrica desarrollada a través de las celdas de un
rotor de otra máquina de onda de compresión según el estado de la
técnica,
Las figuras 4, 4A muestran esquemáticamente un
detalle de una sección cilíndrica desarrollada a través de las
células de un rotor de una máquina de onda de compresión según la
invención,
Las figuras 5, 5A muestran una variante para la
realización según las figuras 4, 4A y
La figura 6, muestra esquemáticamente una máquina
de onda de compresión con dispositivo calefactor y
catalizadores.
Para una mayor simplicidad, se han representado
en los desarrollos un ciclo de onda de compresión. La presente
invención es, sin embargo, independiente del número de ciclos de
ondas de presión; se pueden emplear para máquinas de onda de
compresión con sólo un ciclo, o con dos o más ciclos.
La figura 1 muestra un desarrollo del rotor de
una máquina de onda de compresión, y se reconoce el motor de
combustión interna 1, la máquina de onda de compresión 2 de
dinámicas de gas, el canal de gases de escape de alta presión 3 y
el canal de gases de escape de baja presión 4, incluido el aire de
barrido S, el rotor 6 con las células individuales 18, la entrada
de aire fresco 8 o el canal de alimentación de aire fresco de baja
presión 14, el canal de aire de carga de alta presión 10, que se
transfiere en el canal de aire de carga 11 y lleva al motor de
combustión interno 1.
Como ya se ha indicado al principio, es posible
el ajuste de proceso al motor de combustión interna con el empleo
de cuatro canales sin dispositivos de regulación adicional, sólo en
un punto de servicios del motor de combustión interna. Para ello se
habla en este contexto de punto de diseño de la máquina de onda de
compresión. Mediante el empleo de bolsas en la pared de la caja se
puede convertir la máquina de onda de compresión sensible al
ajuste, y con ello expandirse la zona de carga, número de
revoluciones y volumen. En el transcurso de numerosos años de
desarrollo de tales máquinas de onda de compresión, se han fresado
diferentes bolsas en la pared de la carcasa, por ejemplo, una bolsa
de compresión 19, una bolsa de expansión 20 y una bolsa de gas 21,
cuyas aplicaciones ya son conocidas por el experto en la materia.
Con el empleo de tales bolsas es desventajoso que el proceso de onda
de compresión no se conduzca en la zona del campo característico
ajustado a través de procesos secundarios, los cuales nunca
proporcionan un rendimiento óptimo.
Normalmente se diseña la máquina de compresión de
onda con procedimientos conocidos, por ejemplo, procedimiento
característico y cálculos de diseño, en la que el punto deseado por
el fabricante del motor, finalmente con el régimen nominal del
motor, se diseña óptimamente, lo que tiene lugar sin bolsas o
también con una, dos o todas las tres bolsas.
Las figuras 2 a 5 se refieren a la influencia del
flujo de gas de salida de alta presión. En la figura 2, se ha
representado basándose en la figura 1, un canal de salida de alta
presión, que no presenta ningún medio para influir el flujo de gas
de salida de alta presión. El rotor 6 se ha representado con sus
celdas 18 en forma desarrollada, y se reconoce, además, la carcasa
de gas 24, el canal de gas de escape de alta presión 3, así como el
canal de gas de escape de baja presión 4.
En la figura 3 se han dibujado, además, estos
elementos de la bolsa de gas 21, como ésta existe, por ejemplo, en
el documento citado al principio
CH-A-681 738. Esta bolsa de gas,
así como sobre todo el puente existente 21A necesario entre el
canal de gas de alta presión y la bolsa de gas genera
tradicionalmente pérdidas, especialmente si con velocidades de
rotación, temperaturas y caudales del motor de combustión interna
bajos a medias no es necesario un soplado en el caso normal.
En las figuras 4, 4A y 5, 5A se ha representado
esquemáticamente una influencia del canal de salida de gas de
presión.
En las figuras 4 y 4A se ha representado el rotor
desarrollado 40 con las celdas 41 y, al contrario de la bolsa de
gas en la figura 3, una escotadura 48 en la carcasa de gas 34, que
se modifican por una corredera 49, como se indica mediante la
flecha 50. En la figura 4A se ha insertado completamente la
corredera 49 en el sentido de la flecha, de tal manera que el canal
de gas de salida de alta presión se ensancha, sin que se origine un
puente. Mediante un mando adecuado y calculable para un experto en
la materia, se puede desplazar la corredera de tal manera que el
canal de alta presión se ensanche de tal manera hasta que la
presión de carga generada por el proceso de onda de compresión baje
al nivel deseado.
En las figuras 5 y 5A se ha representado una
variante de la corredera, tratándose de una pieza giratoria 51,
está articulada en una bisagra 52 y mediante un circuito
electrónico de mando similar, como se ha citado anteriormente,
originan un ensanchamiento 53 del canal de gas de salida de alta
presión.
Al mismo tiempo, mediante este dispositivos del
proceso de barrido con el canal de salida de alta presión ampliado,
se mejoran la derivación del gas de alta presión al proceso de baja
presión y con ello se eleva claramente el rendimiento. Este
procedimiento se puede emplear en un motor Otto también como
regulación de potencia, al regular la presión de carga en la medida
deseada con las medidas conocidas. Esta medida, es decir, la
ampliación del canal de salida de gas a alta presión y la evitación
de bolsas de gas o los puentes intermedios, origina un incremento
considerable del rendimiento.
Otra medida, de mejorar el rendimiento del motor
de onda de compresión, especialmente con el arranque en frío, se ha
representado esquemáticamente y de forma simplificada en la figura
6. Allí se dotan los mismos elementos con los mismos signos de
referencia. La máquina de onda de compresión 30 está unido a través
de un canal de salida de gas a alta presión 31 y a través del canal
de aire de carga de alta presión 32 con el motor de combustión
interna 60, por ejemplo, un motor Otto. Además, presenta el motor
de onda de compresión los dos canales de baja presión 35 y 38, y se
reconoce la entrada de aire 8 y el filtro de aire 9, el
refrigerador de aire de carga 12, una válvula de mariposa 61 así
como el accionamiento motorizado 43.
Con el fin de mejorar el arranque en frío, se ha
montado entre la salida del motor de combustión interna y el canal
de gases de salida de alta presión 31, la máquina de onda de
expansión un dispositivo calefactor 64, que está conformado como
quemador y contienen una alimentación de combustibles 65 y entrada
de aire 66. Con 67, se designa un sensor de temperatura. Con el
ejemplo presente con un motor Otto se ha dispuesto entre la salida
del motor y el canal de gas de salida de alta presión un
catalizador de tres vías regulado 62 con una sonda Lamda 63, y el
dispositivo calefactora 64 esta dispuesto entre el catalizador 62 y
la máquina de onda de compresión actual de tal modo, tanto sobre el
catalizador como también sobre la máquina de onda de compresión y
mejora en los dos grupos las características de arranque en frío.
Para conseguir un lavado de gases escape especialmente efectivo, se
ha montado entre el canal de salida de gas de baja presión y el
tubo escape 68 otro catalizador, un catalizador de oxidación
69.
Mediante el empleo de un dispositivo calefactor,
que actúa sobre el canal de gas de salida de alta presión, se puede
evitar con el arranque en frío que el cargador de onda de
compresión, marche con un nivel de energía demasiado bajo y de este
modo tenga que emplear la bolsa de gas o el canal de salida de gas
de alta presión. Mediante el empleo del dispositivo calefactor se
reduce la entrada para bolsa de gas o se evite completamente y la
estructura de presión de carga tiene lugar esencialmente más
rápido. Mediante el cierre de la bolsa de gas se evita que una
parte de la energía calefactora se eliminen por el barrido.
Esto es válido también para un sistema sin
catalizador de tres vías, por ejemplo, para un motor diesel, que
presenta eventualmente sólo el catalizador de oxidación, que se
dispone antes o después de la máquina de onda de compresión.
El dispositivo calefactor aportaría con una
máquina de onda de compresión, que por lo demás está construida
según el estado actual de la técnica, un avance, pero especialmente
también con una máquina de onda de compresión con ensanchamiento
del canal de gas de alta presión y con ningún catalizador o uno o
dos catalizadores.
Claims (8)
1. Máquina de onda de compresión dinámica de gas,
está destinada a alimentar aire de carga a un motor de combustión
interna, con un rotor (6, 40) que presenta una celda (18, 41), un
canal de alimentación de aire fresco de baja presión (14, 38), un
canal de aire de carga de alta presión (10, 32) que lleva un canal
de alimentación (10, 32) de aire fresco de baja presión (14, 38) un
canal de aire de carga de alta presión (10, 32) que lleva al motor
de combustión interna (1, 33), un canal de gas de salida de alta
presión (3, 31) que procede del motor de combustión interna y un
canal de gases escape de baja presión (4, 35), estando dispuesto el
canal de gas de escape de baja presión (4, 35) y el canal de gases
escape de alta presión (3, 31) en una carcasa de gas (5, 34) y el
canal de alimentación de aire fresco de baja presión (14, 38) y el
canal de aire de carga de alta presión (10, 32) en una carcasa de
aire (15, 39), caracterizado porque el canal de gas de escape
de alta presión (31) está ensanchado por el lado del rotor y el
centro (49, 51) se modifica sin formación de un puente de este
ensanchamiento (48, 53).
2. Máquina de onda de compresión dinámica de gas
según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios
contienen una corredera (49) regulada.
3. Máquina de onda de compresión dinámica de gas,
según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios
contienen una corredera giratoria (51).
4. Máquina de onda de compresión dinámica de gas,
según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque
entre la salida de la máquina de combustión (60) y el canal de
salida de gas de alta presión (31) se ha dispuesto un dispositivo
calefactor (64).
5. Máquina de onda de compresión dinámica de gas,
según la reivindicación 4, caracterizada porque el
dispositivo calefactora es un quemador (64) con alimentación de
aire y de combustible (66, 65) o un dispositivo calefactor
eléctrico.
6. Máquina de onda de compresión dinámica de gas,
según una de las reivindicaciones 1 a 5, que está conectada a un
motor Otto, caracterizada porque entre la salida del motor
(60) y el canal de salida de gas alta presión (21) se ha dispuesto
en la máquina de onda de compresión de gas un catalizador de tres
vías (62).
7. Máquina de onda de compresión dinámica de gas,
según la reivindicación 6, caracterizada porque entre el
canal de gas de baja presión (35) y la salida (68) de la máquina de
compresión de gas se ha conectado un catalizador de oxidación
(69).
8. Máquina de onda de compresión dinámica de gas,
según las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizada porque el
dispositivo calefactor (64) está dispuesto entre el catalizador de
tres vías (62) y el canal de salida de alta presión (31) de la
máquina de onda de compresión.
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