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