ES2228160T3 - Medios para un motor de combustion interna con sobrealimentador. - Google Patents

Medios para un motor de combustion interna con sobrealimentador.

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ES2228160T3 ES99965629T ES99965629T ES2228160T3 ES 2228160 T3 ES2228160 T3 ES 2228160T3 ES 99965629 T ES99965629 T ES 99965629T ES 99965629 T ES99965629 T ES 99965629T ES 2228160 T3 ES2228160 T3 ES 2228160T3
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Abstract

Una disposición en un motor (1) de combustión interna que incluye un sobrealimentador (6) para la compresión del aire de combustión entregado a dicho motor, y unos medios (13) de refrigeración para refrigerar el aire de combustión comprimido por medio de un intercambiador de calor que incluye elementos (14, 15) tubulares a través de los cuales fluye un refrigerante y que están unidos externamente por aire de combustión comprimido, en el que las lumbreras (2) de admisión del cilindro de motor están unidas directamente a las aberturas (3) de escape asignadas a sus respectivas lumbreras de admisión, en el que dichas aberturas (3) de escape están formadas en un bastidor (4) que comunica con el sobrealimentador (6) y que forma una cámara (5) de distribución para el aire de combustión comprimido y en el que los elementos (14, 15) tubulares de dicho intercambiador de calor están montados enfrente de al menos la parte mayor de las aberturas (3) de escape, con lo que el aire de combustión comprimidofluye transversalmente hacia las aberturas (3) de escape, caracterizada porque los elementos (14, 15) tubulares del intercambiador de calor están alojados en alojamientos (16, 17) cilíndricos que incluyen ranuras (20, 21) que se extienden longitudinalmente y que forman, de manera enteriza con dicho bastidor, una pared divisoria que está quebrada únicamente por las ranuras (20, 21) a través de las que el aire de combustión comprimido está destinado a pasar hacia el interior de los espacios entre los elementos (14, 15) tubulares y el alojamiento y afuera a través de dichos espacios en una dirección hacia las aberturas (3) de escape de dicho bastidor.

Description

Medios para un motor de combustión interna con sobrealimentador.
La presente invención trata de una disposición que se relaciona con un motor de combustión interna que incluye un sobrealimentador para la compresión del aire de combustión entregado al motor y un refrigerador para refrigerar el aire de combustión comprimido por medio de un intercambiador de calor a través del cual fluye un refrigerante, siendo dicha disposición del tipo definido en el preámbulo de la reivindicación 1.
La compresión del aire de combustión, designado normalmente como aire de carga, tiene como resultado el calentamiento no deseable del aire. Es por lo tanto habitual permitir que el aire de carga pase a través de un refrigerador intermedio en su camino hacia el motor. Es difícil encontrar hueco en el espacio normalmente bien ocupado del motor para alojar un refrigerador intermedio y, además, el refrigerador debe estar fijado en el espacio del motor con la ayuda de elementos robustas de sujeción, que también se aplican al mismo sobrealimentador propiamente dicho. También se requieren mangueras y elementos de sujeción que unan el sobrealimentador y el refrigerador intermedio. Además, es necesario que haya suficiente hueco disponible para permitir uniones y para que dichas piezas sean inspeccionadas y conservadas.
El objeto de la presente invención es proporcionar una solución sencilla que esté bien adaptada para superar estos problemas.
Este objeto se consigue de acuerdo con la invención con una disposición que tiene los rasgos característicos expuestos en la reivindicación 1. Se proporciona un refrigerador intermedio efectivo y compacto de manera extrema que puede ser fijado fácilmente al motor, mediante la ubicación de los medios de refrigeración, el refrigerador intermedio, en un bastidor que tiene lumbreras de escape en unión próxima con las lumbreras de admisión del motor y diseñando los medios de refrigeración de la manera expuesta y colocando dichos medios enfrente de al menos la parte mayor de las aberturas de escape, de manera que los medios de refrigeración estarán unidos por el aire de carga que sale a través de las aberturas de escape a lo largo de la totalidad de su longitud.
En la realización definida en la reivindicación 2, el bastidor que forma la cámara de distribución está construido de manera estable con una cubierta que puede abrirse que permite que el intercambiador de calor sea retirado del bastidor con la finalidad de su inspección y limpieza y luego sea fácilmente devuelto a su sitio en el bastidor. Como se expone en la reivindicación 5, en el caso de este particular, que incluye un alojamiento integrado con el bastidor y que aloja dicho intercambiador de calor, es posible utilizar el bastidor como un medio de soporte de sobrealimentador cuando sea necesario, aplicando dicho uso como soporte también en otros aspectos. El bastidor es suficientemente fuerte para este propósito y también conduce el aire de carga caliente desde la salida del sobrealimentador directamente hacia el intercambiador de calor de los medios de refrigeración y desde ahí hacia los cilindros sin calentar ninguna unión de manguera intermedia.
Una realización preferida de la disposición tiene los rasgos característicos expuestos en la reivindicación 3, por lo que se consigue la refrigeración uniforme de los diferentes cilindros con el aire de carga.
La invención se describirá ahora con mayor detalle con referencia a varias realizaciones de disposiciones inventivas y también con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los que:
la figura 1 ilustra en perspectiva un motor de combustión interna equipado con un sobrealimentador y unos medios de refrigeración, mostrados con un corte de manera parcial;
la figura 2 es una vista lateral de un bastidor de un sobrealimentador y de unos medios de refrigeración mostrados en sección;
la figura 3 es una vista en corte tomada sobre la línea III-III de la figura 2;
la figura 4 es una vista en corte tomada sobre la línea IV-IV de la figura 2;
la figura 5 es una vista que ilustra de frente las aberturas de salida de bastidor de la figura 3;
la figura 6 es una vista en corte longitudinal a través de un extremo del intercambiador de calor mostrado en la figura 1;
la figura 7 es una vista desde un extremo del intercambiador de calor mostrado en la figura 6; y
la figura 8 es una vista en corte longitudinal a través del intercambiador de calor de las figuras 6 y 7 con el alojamiento que lo rodea, y muestra los miembros de cubierta que cierran los extremos de dicho alojamiento.
La figura 1 ilustra el contorno de un motor 1 de combustión interna de cuatro cilindros en línea que tiene cuatro lumbreras 2 de admisión unidas con aberturas 3 en un bastidor 4 que forma una cámara 5 de distribución para el aire de combustión comprimido que sale de un sobrealimentador 6. El sobrealimentador se comunica con la cámara 5 de distribución a través de una abertura 7 en las paredes mutuamente opuestas del bastidor 4 y del sobrealimentador 6. En el caso ilustrado, el sobrealimentador 6 incluye un compresor de rotor helicoidal que incluye dos rotores, de los que uno está adaptado para ser accionado por una polea 8 que está unida al cigüeñal del motor y que acciona una polea 10 unida a dicho rotor por medio de una correa 9 dentada. El sobrealimentador tiene unido a un purificador de aire (no mostrado) una lumbrera 12 de admisión que incluye unos medios 11 de válvula de regulación. Aunque no se muestra, el sobrealimentador 6 está atornillado firmemente a una cara del motor y el bastidor 4 está atornillado firmemente a la cara superior del sobrealimentador y también unida a las cuatro lumbreras de admisión o lumbreras 2 de entrada.
El bastidor 4 aloja unos medios 13 de refrigeración que incluyen dos tubos 14, 15 intercambiadores de calor mutuamente paralelos y unidos en serie que se extienden enfrente de las aberturas 3 de las lumbreras 2 de admisión como se ve en la dirección del flujo del aire de combustión, e incluye laminillas finas externas, transversales, entre los flujos de aire de combustión comprimido mientras es guiado por el alojamiento 16, 17 que rodea dichos tubos y provisto de ranuras 20, 21 que se extienden en dirección axial. El refrigerante fluye en dirección axial a través del tubo 15 en una dirección y a través del tubo 16 en la dirección opuesta por los salientes 18, 19 de entrada y de salida unidos mediante mangueras (no mostradas) a un refrigerador K independiente que se refrigera mediante la estela generada.
Las figuras 2-8 ilustran de manera general el mismo sobrealimentador y los mismos medios de refrigeración, refrigerador intermedio, como los descritos más arriba, aunque la realización ilustrada esté adaptada para el suministro de aire de carga refrigerado hacia un motor de combustión interna que tiene cinco cilindros. Como se verá en la figura 2, el bastidor 4 y el sobrealimentador 6 unido a él están montados como una unidad única en el motor (no mostrado), al haber empujado las aberturas 3 del bastidor 4 sobre las lumbreras 2 de admisión del motor, y por lo tanto apretar el sobrealimentador 6 contra el motor con la ayuda de bridas 22 de sujeción y elementos 23 de sujeción de tornillo, con la correa 9 dentada montada en poleas 8 y 10 respectivas.
Como será evidente a partir de la figura 2, el aire de carga que sale del sobrealimentador 6 se presiona a través de la abertura 7 hacia dentro de las lumbreras 2 de admisión del motor, a través de la cámara 5 de distribución. El aire de carga debe con ello pasar por los medios 13 de refrigeración mostrados en la figura 1 y representados en las figuras 2 y 3 por el alojamiento 16, 17 provisto de dichas ranuras 20, 21 axiales, en el que pueden insertarse los tubos 14, 15 de intercambiador de calor (mostrados en detalle en las figuras 6, 7 y 8) provistos de dichas aletas de refrigeración externas. El alojamiento 16, 17 puede cerrarse en una cara por medio de dos miembros 24, 25 de cubierta provistos de salientes 18, 19 de conducto, y en la otra cara por medio de un miembro 26 de cubierta que forma un pasillo de rebose para refrigerante líquido introducido a través del saliente 18 de conducto, y además a través de pasillos 27 finos que se extienden en dirección axial dentro de la pared del tubo 14 y luego de regreso a través de pasillos 28 finos que se extienden en dirección axial dentro de la pared del tubo 15 y desde ahí afuera a través del saliente 19 de conducto. Como se ha mencionado antes, los tubos 14, 15 están provistos externamente de aletas 29 finas de refrigeración periféricas. Como se verá en la figura 8, una junta tórica está ajustada en cada extremo de los tubos 14, 15, entre las aletas 29 de refrigeración más exteriores y los miembros 24, 25, 26 de cubierta respectivos de manera que el refrigerante será conducido a los pasillos 27, 28 y se evitará que entre en contacto con las aletas 29 de refrigeración.
Los medios 13 de refrigeración reales están constituidos por tubos 14, 15 de intercambiador de calor ilustrados en las figuras 1 y 6-8, con lo que el aire de carga fluye entre las laminillas 29 de dichos tubos en la dirección transversal de éstos, siendo refrigerados dichos tubos por el refrigerante líquido que fluye en un circuito cerrado formado por los pasillos 27, 28 y el refrigerador K y las uniones de manguera (no mostradas) unidas entre el refrigerador y los salientes 18, 19 de conducto. El aire de carga es guiado en contacto próximo con las laminillas 29 a través de los alojamientos 16, 17 de tubo que dirigen a través del medio de ranuras 20, 21 el flujo de aire de carga directamente hacia la parte mayor de las aberturas 3 de escape e indirectamente a las dos aberturas 3 más exteriores, como se ilustra en las figuras 3-5 cuando se encuentra necesario por razones de espacio. No obstante el aire será distribuido de manera uniforme a todas las aberturas 3 de escape. Mediante la utilización de dos tubos 14, 15 de intercambiador de calor unidos en serie, la distribución de temperatura del aire de carga refrigerado es también uniforme con respecto a todas las aberturas 3 de escape.
Se entenderá que la disposición inventiva puede utilizarse también en combinación con motores de combustión interna de tipo en V, en cuyo caso el sobrealimentador con refrigerador intermedio puede situarse entre las hileras de cilindros con las aberturas 3 de escape mirando en direcciones opuestas.
Se entenderá también que la invención no está restringida a las realizaciones ilustradas y descritas de la misma y que pueden hacerse modificaciones dentro del alcance de la invención definido en las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, pueden utilizarse otros tipos de intercambiadores de calor alargados. Además, pueden concebirse otros tipos de sobrealimentadores, por ejemplo sobrealimentadores que son accionados por gases de escape de motor, incluso aunque tales soluciones sean menos beneficiosas que las soluciones ilustradas en este documento.
Se asume que el refrigerante utilizado es agua, de manera opcional con adición de glicol. En ciertas condiciones de funcionamiento, por ejemplo, en el caso de temperaturas de ambiente elevadas, la instalación de refrigeración intermedia puede ser insuficiente. Se ha descubierto que un incremento en la temperatura del aire de admisión en solo algunos grados tendrá inconvenientes serios, inesperados con respecto al funcionamiento del motor. Una refrigeración ampliada puede ser muy significativa en este sentido, y consecuentemente puede ser oportuno utilizar a este fin un refrigerante utilizado típicamente en una instalación de refrigeración, preferiblemente un fluido refrigerante utilizado en una instalación de aire acondicionado.

Claims (5)

1. Una disposición en un motor (1) de combustión interna que incluye un sobrealimentador (6) para la compresión del aire de combustión entregado a dicho motor, y unos medios (13) de refrigeración para refrigerar el aire de combustión comprimido por medio de un intercambiador de calor que incluye elementos (14, 15) tubulares a través de los cuales fluye un refrigerante y que están unidos externamente por aire de combustión comprimido, en el que las lumbreras (2) de admisión del cilindro de motor están unidas directamente a las aberturas (3) de escape asignadas a sus respectivas lumbreras de admisión, en el que dichas aberturas (3) de escape están formadas en un bastidor (4) que comunica con el sobrealimentador (6) y que forma una cámara (5) de distribución para el aire de combustión comprimido y en el que los elementos (14, 15) tubulares de dicho intercambiador de calor están montados enfrente de al menos la parte mayor de las aberturas (3) de escape, con lo que el aire de combustión comprimido fluye transversalmente hacia las aberturas (3) de escape, caracterizada porque los elementos (14, 15) tubulares del intercambiador de calor están alojados en alojamientos (16, 17) cilíndricos que incluyen ranuras (20, 21) que se extienden longitudinalmente y que forman, de manera enteriza con dicho bastidor, una pared divisoria que está quebrada únicamente por las ranuras (20, 21) a través de las que el aire de combustión comprimido está destinado a pasar hacia el interior de los espacios entre los elementos (14, 15) tubulares y el alojamiento y afuera a través de dichos espacios en una dirección hacia las aberturas (3) de escape de dicho bastidor.
2. Una disposición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el bastidor (4) está provisto al menos en un extremo de los medios (13) de refrigeración de una abertura que se extiende a través de la pared de dicho bastidor (4), estando destinada dicha abertura a permitir que dichos elementos (14, 15) tubulares sean insertados en el alojamiento (16, 17), y en la que dicha abertura puede cerrarse con un miembro (24-26) de cubierta que incluye una entrada (18) de refrigerante y una salida (19) de refrigerante.
3. Una disposición de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el intercambiador de calor incluye dos tubos (14, 15) mutuamente paralelos y unidos en serie a través de los que fluye refrigerante líquido.
4. Una disposición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizada porque los elementos (14, 15) tubulares de dicho intercambiador de calor incluyen laminillas (29) transversales, externas que se extienden en dirección radial hacia el exterior hacia el alojamiento (16, 17) que lo rodea.
5. Una disposición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizada porque el bastidor (4) que forma dicha cámara (5) de distribución tiene una pared que incluye una abertura (7) de admisión para aire de combustión comprimido, en la que el alojamiento de sobrealimentador está situado contra dicha pared con una abertura (7) de escape de aire de combustión comprimido que coincide con la abertura (7) de admisión de bastidor.
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