ES2218286T3 - Motor de combustion interna con una disposicion de turboalimentador de gas de escape de dos etapas conmutable. - Google Patents
Motor de combustion interna con una disposicion de turboalimentador de gas de escape de dos etapas conmutable.Info
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Abstract
Un motor de combustión interna con una disposición de turboalimentador de gas de escape de dos etapas conmutable, que comprende - un alimentador de alta presión (3) con una turbina (5) unida a un colector de gas de escape (4) del motor de combustión interna (1), con la que - está dispuesta en serie una turbina (6) de un alimentador de baja presión (7), - en donde cada turbina (5, 6) lleva asociada una correspondiente derivación controlable (8, 9) y - un compresor (10) del alimentador de alta presión (3) comprende una derivación (11) de alimentación de aire controlable, y - los controles de derivación son controlados/regulados, en su caso, por medio de un aparato de control electrónico (12), - suministrándose la corriente de gas de escape principal a la turbina de baja presión (6) cuando se activa la derivación (8) de la turbina de alta presión (5).
Description
Motor de combustión interna con una disposición
de turboalimentador de gas de escape de dos etapas conmutable.
La invención se refiere según el preámbulo de la
reivindicación 1 a un motor de combustión interna con una
disposición de turboalimentador de gas de escape de dos etapas
conmutable que comprende un alimentador de alta presión con una
turbina unida con un colector de gas de escape del motor de
combustión interna, con la que está dispuesta en serie una turbina
de un alimentador de baja presión, estando asociada a cada turbina
una derivación controlable correspondiente y comprendiendo un
compresor del alimentador de alta presión una derivación de aire de
alimentación controlable, controlándose/regulandose además los
controles de derivación por medio, por ejemplo, de un aparato de
control electrónico, y suministrándose la corriente de gas de escape
principal a la turbina de baja presión cuando se activa la
derivación de la turbina de alta presión.
Una disposición de este tipo es conocida, por
ejemplo, por el documento DE 39 33 518 C2 y por el documento US
5.063.744.
La invención se basa en el problema de mostrar
para la disposición de turboalimentador de gas de escape según lo
anterior al menos un módulo compacto de partes y conductos que
transportan gas de escape.
Este problema se resuelve con la reivindicación 1
porque el colector de gas de escape está unido, a través de una
primera salida dispuesta en una zona extrema del colector, con la
turbina de alta presión para transportar el gas de escape y, a
través de una segunda salida dispuesta en la zona intermedia, está
unido con la turbina de baja presión para transportar el gas de
escape, y un conducto de unión previsto entre la turbina de alta
presión y la turbina de baja presión se ocupa de suministrar el gas
de escape a la turbina de baja presión por separado de la segunda
salida del colector, sirviendo un canal controlable asociado a la
segunda salida del colector como derivación de la turbina de alta
presión y formando el colector de gas de escape y la carcasa de la
turbina de alta presión así como el conducto de unión forman una
pieza fundida enteriza, y desembocando el conducto de unión en una
pestaña de conexión dispuesta en la segunda salida del colector para
la carcasa de la turbina de baja presión, concretamente en posición
contigua al canal de salida del colector controlado por válvula
aguas arriba de la superficie de conexión de la pestaña de
conexión.
Con la invención se consigue de forma ventajosa
un módulo compacto de partes y conductos que transportan gas de
escape.
Con la idea central de la invención de asociar un
canal controlable a la segunda salida del colector del gas de
escape, que sirve como derivación de la turbina de alta presión, se
consigue un módulo altamente integrado que ahorra espacio.
En la ejecución, hay un enlace favorable a la
corriente de la turbina de baja presión con el colector de gas de
escape a través de una corriente de entrada tangencial del gas de
escape sin desviación adicional. Es ventajosa además la integración
de un órgano de control denominado "válvula de compuerta de
desechos" para el canal de derivación de la turbina de alta
presión, pudiendo estar asociada ventajosamente esta válvula al
canal de derivación aguas arriba de la pestaña de conexión para la
carcasa de la turbina de alta presión. Una ventaja adicional es la
incorporación de la corriente del gas de escape de la turbina de
alta presión en una unión de pestaña común o en una pestaña de
conexión común de la turbina de baja presión con el colector de gas
de escape con un transporte del gas de escape paralelo preferido en
la zona del lugar de desembocadura. La configuración de la invención
proporciona además una integración total del conducto de unión entre
la turbina de alta presión y la turbina de baja presión en el
colector de gas de escape para la realización de una estructura
compacta de una pieza. Finalmente, pueden proporcionarse también en
los conductos de unión unos compensadores para reducir tensiones
térmicas.
Con las turbinas del alimentador de alta presión
y del alimentador de baja presión dispuestas ventajosamente cerca
del motor según la invención a una pequeña distancia mutua se
proporcionan para los respectivos alimentadores unidos con las
turbinas antes citadas unas unidades compactas correspondientes que
se pueden unir ventajosamente una con otra por medio de conductos
flexibles correspondientes a un acoplamiento en serie, pudiendo
introducirse los conductos flexibles lo mejor posible en el espacio
de la estructura prevista en el vehículo. Con esta disposición
descrita previamente la derivación de aire de alimentación asociada
al alimentador de alta presión, compuesta de un conducto flexible,
se puede disponer adaptándose también lo mejor posible a las
condiciones de espacio.
La invención se describe con ayuda de ejemplos de
ejecución ilustrados en el dibujo. Muestran
La figura 1, en representación esquemática, una
disposición de turboalimentador de gas de escape de dos etapas
conmutable;
La figura 2, un primer ejemplo de ejecución de la
invención en disposición integrada de los turboalimentadores de gas
de escape en el colector del gas de escape;
La figura 3, una vista en planta del ejemplo de
ejecución según la figura 2, parcialmente en sección;
La figura 4, la desembocadura de los dos canales
del gas de escape en la turbina de baja presión con válvula de
control para la derivación de alta presión; y
La figura 5, una representación en perspectiva
del segundo ejemplo de ejecución de la invención con un dispositivo
de conexión dispuesto en el colector de gas de escape para una
turbina de alta presión dispuesta por separado.
Un motor de combustión interna 1 con una
disposición 2 de turboalimentador de gas de escape de dos etapas
conmutable comprende un alimentador de alta presión 3 cerca del
motor con una turbina 5 unida para conducción del gas de escape con
un colector de gas de escape 4 del motor de combustión interna 1,
con la que está dispuesta en serie una turbina 6 de un alimentador
de baja presión 7. Cada turbina 5, 6 lleva asociada una derivación
controlable correspondiente 8, 9, estando configurada la derivación
9 de forma conocida con una válvula de compuerta de desechos. Un
compresor 10 del alimentador de alta presión 3 comprende una
derivación de aire de alimentación controlable 11. El control de
todas las derivaciones 8, 9 y 11 se realiza por medio de un aparato
de control electrónico 12. Además, se conoce por el estado de la
técnica que, estando activada la derivación 8 para evitar la turbina
de alta presión 5, la corriente de gas de escape principal es
suministrada a la turbina de baja presión 6 y una parte más pequeña
del gas de escape del motor de combustión interna sigue siendo
conducida a través de la turbina de alta presión 5, por ejemplo, por
un lado, por consideraciones técnicas de lubricación y, por otro
lado, para configurar favorablemente el comportamiento de reacción
de la disposición 2 de turboalimentador de gas de escape.
Para conseguir un módulo compacto según la
invención, particularmente de las partes y conductos de la
disposición 2 de turboalimentador de gas de escape que transportan
el gas de escape, se propone que el colector de gas de escape 4 esté
unido de forma que transporte el gas de escape con la turbina de
alta presión 5 a través de una primera salida 14 dispuesta en una
zona extrema 13 del colector y con la turbina de baja presión 6 a
través de una segunda salida 16 dispuesta en la zona intermedia 15,
y que un conducto de unión 17 previsto entre la turbina de alta
presión 15 y la turbina de baja presión 6 suministre el gas de
escape de la turbina de baja presión 6 por separado de la segunda
salida 16 del colector, representándose un canal controlable 18
asociado a la segunda salida 16 del colector como una derivación de
la turbina de alta presión 5 que sirve de ilustración para el primer
ejemplo de ejecución de la invención según las figuras 3 y 4.
En una primera disposición 2 de turboalimentador
de gas de escape altamente integrada, el colector de gas de escape 4
y la carcasa 5' de la turbina de alta presión, así como el conducto
de unión 17 forman según la invención una pieza de fundición
enteriza, desembocando el conducto de unión 17 en una pestaña de
conexión 19 asociada a la segunda salida 16 del colector para la
carcasa 6' de la turbina de baja presión, concretamente en posición
contigua al canal 18 de salida del colector controlado por medio de
una válvula 20 aguas arriba de la superficie de conexión 21 de la
pestaña de conexión 19. Aguas arriba de la válvula de control 20 se
conecta al canal 18 de salida del colector una derivación de
compuerta usual de desechos controlable (no se muestra).
Con el canal 18 de salida del colector
configurado de forma controlable y dispuesto en la zona intermedia
15 del colector de gas de escape 14 se realiza de forma
estructuralmente ventajosa la derivación 8 ilustrada
esquemáticamente en la figura 1 para evitar la turbina de alta
presión 5, con la ventaja de una disposición 2 altamente integrada,
configurada como una pieza de fundición enteriza, con respecto a sus
partes y conductos que transportan el gas de escape.
En una segunda disposición 2 según la invención
configurada como unidad de montaje, el colector de gas de escape 4
presenta un dispositivo de conexión 22 de tipo pestaña asociado a la
primera salida 14 del colector para una turbina de alta presión 5
dispuesta por separado. La turbina de alta presión 5 dispuesta de
manera montable conforme a esto en el colector 4 del gas de escape
se une para transportar el gas, a través de un conducto de unión 17'
compuesto de secciones de conducto acoplables, con la turbina de
baja presión 6 montada en la zona intermedia 15 del colector 4 del
gas de escape a través de la pestaña de conexión 19. Para reducir
el número de partes de conducto separadas, una sección de conducto
17'' asociada a la turbina 6 de baja presión se une formando una
pieza con la carcasa 6' de la turbina de baja presión.
Cada uno de los conductos de unión 17 y 17' puede
estar provisto de un compensador respectivo no mostrado para
compensar grandes dilataciones debidas a la temperatura.
La disposición compacta de ambas turbinas 5 y 6
en el correspondiente colector de gas de escape 4, que se puede
obtener de forma ventajosa con la invención, proporciona de manera
ventajosa también para los compresores 23 y 10 del alimentador de
baja presión 7 y del alimentador de alta presión 3 un alojamiento
ventajosamente compacto, de forma que una boquilla de salida 25 del
compresor 23 del alimentador de baja presión 7 se puede unir con una
boquilla de entrada 26 del compresor 10 del alimentador de alta
presión 3 a través de un conducto flexible 27 de aire de
alimentación. Aguas arriba de la conexión del conducto de
alimentación de aire 27 al compresor 10 del alimentador de alta
presión 3 se bifurca desde éste una derivación de aire de
alimentación 11 que está unida aguas abajo de una válvula de control
24 con un conducto de aire de alimentación adicional 28 entre el
alimentador de alta presión 3 y el motor de combustión interna
1.
Con la disposición 2 de turboalimentador de gas
de escape de dos etapas conmutable según la invención se pueden
citar como ventajas adicionales:
Reducción del tamaño y el número de juntas en el
lado del gas de escape, especialmente por integración de la válvula
de control en el colector de gas de escape, lo que conlleva ventajas
de funcionamiento, peso y coste;
Una reducción con bajas pérdidas de las
corrientes de gas de escape delante de la turbina de baja presión,
combinado con una afluencia óptima de la corriente a la turbina, es
la base para un elevado potencial de potencia nominal;
No existen pérdidas de energía a través de juntas
adicionales del árbol de la válvula de control;
Disposición cerca del motor, favorable para la
corriente y la oscilación, tanto de la etapa de baja presión como de
la etapa de alta presión;
Finalmente, disposición favorable de los dos
turboalimentadores con respecto a la resistencia del módulo y a
deformaciones reducidas del mismo.
Claims (3)
1. Un motor de combustión interna con una
disposición de turboalimentador de gas de escape de dos etapas
conmutable, que comprende:
- -
- un alimentador de alta presión (3) con una turbina (5) unida a un colector de gas de escape (4) del motor de combustión interna (1), con la que
- -
- está dispuesta en serie una turbina (6) de un alimentador de baja presión (7),
- -
- en donde cada turbina (5, 6) lleva asociada una correspondiente derivación controlable (8, 9) y
- -
- un compresor (10) del alimentador de alta presión (3) comprende una derivación (11) de alimentación de aire controlable, y
- -
- los controles de derivación son controlados/regulados, en su caso, por medio de un aparato de control electrónico (12),
- -
- suministrándose la corriente de gas de escape principal a la turbina de baja presión (6) cuando se activa la derivación (8) de la turbina de alta presión (5),
caracterizado porque
- -
- el colector de gas de escape (4) está unido de forma conductora del gas de escape con la turbina de alta presión (5) a través de una primera salida (14) del colector dispuesta en una zona extrema (13) del colector y
- -
- con la turbina de baja presión (6) a través de una segunda salida (16) del colector dispuesta en la zona intermedia (15), y
- -
- un conducto de unión (17, 17') previsto entre la turbina de alta presión (5) y la turbina de baja presión (6) suministra el gas de escape a la turbina de baja presión (6) por separado de la segunda salida (16) del colector,
- -
- en donde un canal controlable (18) asociado a la segunda salida (16) del colector sirve como derivación de la turbina de alta presión (5), y
- -
- el colector de gas de escape (4) y la carcasa (5') de la turbina de alta presión, así como el conducto de unión (17) forman una pieza de fundición enteriza,
- -
- desembocando el conducto de unión (17) en una pestaña de conexión (19) asociada a la segunda salida (16) del colector para la carcasa (6') de la turbina de baja presión,
- -
- concretamente en posición contigua al canal (18) de salida del colector controlado por válvula aguas arriba de la superficie de conexión (21) de la pestaña de conexión (19).
2. Motor de combustión interna según la
reivindicación 1, caracterizado porque una derivación de
compuerta controlable (9) para desechos está conectada al canal (18)
de salida del colector aguas arriba de la válvula de control
(20).
3. Motor de combustión interna según la
reivindicación 1, caracterizado porque
- -
- una boquilla de salida (25) de un compresor (23) del alimentador (7) de baja presión está unida con una boquilla de entrada (26) de un compresor (10) del alimentador de alta presión (3) a través de un conducto flexible de alimentación de aire (27),
- -
- estando unido este conducto (27), aguas arriba del alimentador (3) de alta presión, con la derivación de aire de alimentación (11), la cual
- -
- está conectada aguas abajo de una válvula de control (24) con un conducto de aire de alimentación adicional (28) entre el alimentador de alta presión (3) y el motor de combustión interna (1).
Applications Claiming Priority (2)
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