ES2236568T3 - Unidad de escape para motores, particularmente para vehiculos de altas prestaciones. - Google Patents

Abstract

Unidad de escape para motores térmicos, que comprende una pluralidad de tubos (12a, b, c, d) adaptados para ser conectados a los orificios de escape de una línea de un motor, estando conectados conjuntamente dichos tubos a un colector (16) que comprende el mismo número de bases tubulares (18a, b, c, d), recibiendo cada una de ellas uno de dichos tubos, y las bases tubulares conducen a una caja (20) desde la cual se extiende un conducto (22) que es conectable a partes terminales de la unidad de escape, presentando cada una de dichas bases tubulares un extremo abocinado (24a, b, c, d) en su extremo conectado, contra el cual se presiona una junta anular (26a, b, c, d) que rodea al tubo respectivo para entrar en apoyo a través de medios elásticos (28, 30, 32, 34, 36).

Description

Unidad de escape para motores, particularmente para vehículos de altas prestaciones.

La presente invención se refiere a una unidad de escape para motores, particularmente para vehículos de altas prestaciones.

Las unidades de escape en los motores de combustión interna tal como se usan actualmente comprenden un conjunto de tubos que se pueden conectar a orificios de escape del motor, los cuales a su vez convergen en un único conducto final que lleva a un catalizador o, en los coches deportivos, directamente a un silenciador (ver, por ejemplo, el documento US 3670844).

Particularmente en los motores de alto rendimiento, tales como los usados en deportes y competiciones, es importante diseñar el sistema de escape adecuadamente, prestando especial atención a la dinámica y resistencia del flujo de gas, ya que estos factores pueden afectar considerablemente al rendimiento del motor.

En relación con esto, se ha observado la conveniencia de que los gases de escape de los diferentes cilindros sigan recorridos de longitudes sustancialmente iguales, y que los tubos encajen en el tubo de escape terminal con ángulos grandes, para evitar las resistencias locales al flujo de gas. En general, el objetivo es favorecer la confluencia de los gases en el conducto terminal, evitando al mismo tiempo que los gases provenientes de diferentes cilindros puedan cruzarse y obstaculizarse mutuamente.

Generalmente, los sistemas de escape diseñados para optimizar el rendimiento del motor según los criterios anteriores son bastante voluminosos y, particularmente considerando su estructura monolítica, difíciles de integrar en el vehículo, el cual normalmente está diseñado para sistemas de escape normalizados. Consecuentemente, su instalación implica el desensamblaje del motor, lo cual constituye una tarea dificultosa y que consume bastante tiempo.

Por otra parte, las pequeñas variaciones de tamaño, las cuales son inevitables entre bastidores diferentes incluso si pertenecen al mismo modelo, y debido a tolerancias en la fabricación y el ensamblaje, hacen que resulte necesario que dichos sistemas de escape presenten un cierto grado de adaptabilidad en el ensamblaje.

Hasta el momento, esta necesidad no se ha cubierto satisfactoriamente, por un lado, debido a la dificultad de insertar componentes flexibles en los tubos por causa de las altas temperaturas de funcionamiento, que no permiten el uso de materiales sintéticos, y, por otro lado, debido a la necesidad de mantener un cierre hermético perfecto en las uniones de conexión, para evitar fugas de gases en las áreas intermedias de la unidad.

El objetivo principal de la invención es proporcionar una unidad de escape para motores térmicos que tenga las características que son requeridas normalmente en vehículos de altas prestaciones, aunque proporcionando una mayor facilidad de instalación, y más particularmente eliminando la necesidad de extraer el motor.

Otro de los objetivos de la invención es proporcionar una unidad de escape que tenga una alta adaptabilidad a las tolerancias de fabricación y ensamblaje del bastidor en el que está instalada.

Un objetivo adicional de la invención es proporcionar una unidad de escape que tenga un coste comparable al de las unidades anteriores y que resulte sencilla de fabricar, y, por otra parte, que se pueda fabricar por medio de procedimientos conocidos y que ya se utilizan en la técnica.

Estos y otros objetivos y ventajas, los cuales se pondrán más claramente de manifiesto a continuación, se alcanzan por medio de la invención con una unidad de escape que presenta las características mencionadas en la reivindicación 1, mientras que las reivindicaciones dependientes definen otras características ventajosas.

A continuación, se describirá la invención más detalladamente, haciendo referencia a lo que se ilustra a título de ejemplo de forma no liminativa, en los dibujos adjuntos, en los cuales:

la Figura 1 es una vista general en perspectiva de la unidad de escape según la invención;

la Figura 2 es una vista lateral ampliada de un detalle de la unidad de escape;

la Figura 3 es una vista ampliada en sección transversal de la unidad de escape de la Figura 1, tomada según la línea III-III de la Figura 2;

la Figura 4 es una vista ampliada en sección transversal de la unidad de escape de la Figura 1, tomada según la línea IV-IV de la Figura 3;

la Figura 5 es una vista ampliada en sección transversal de un detalle de la unidad de escape de la Figura 1, tomada según la línea V-V de la Figura 3.

Haciendo referencia a la anterior relación de Figuras, las mismas muestran una unidad 10 de escape conectable a un motor con cuatro cilindros en línea que comprenden cuatro tubos 12a,b,c,d, provistos de bridas 14a,b,c,d para su conexión a los orificios de escape del motor, uniéndose conjuntamente dichos cuatro tubos en un colector 16, tal como se describe posteriormente de forma más detallada.

Los tubos 12a,b,c,d tienen una forma tal que sus longitudes son sustancialmente similares y, por consiguiente, incluyen unas secciones curvadas que son más visibles en el tubo 12d que se conecta con el motor cerca del colector 16 y que, consecuentemente, requiere varios tramos curvados para alargar el recorrido del gas.

El colector 16 comprende cuatro bases tubulares 18a,b,c,d, en las cuales se insertan los respectivos tubos 12a,b,c,d. Las bases 18a,b,c,d conducen a una caja 20, desde la cual se extiende un conducto individual 22. El conducto 22 puede estar conectado a las partes terminales del sistema de escape. De forma ventajosa, tanto las bases tubulares como el conducto se extienden en direcciones sustancialmente paralelas.

Según la invención, las bases tubulares 18a,b,c,d están abocinadas en 24a,b,c,d por sus extremos de conexión. Las juntas metálicas 26a,b,c,d que rodean respectivamente los tubos 12a,b,c,d, y que tienen unas superficies externas sustancialmente troncoesféricas, se mantienen en apoyo de cierre hermético contra los extremos abocinados 24a,b,c,d a través de unos medios elásticos.

Las juntas también se podrían realizar con malla metálica entretejida con fibras sintéticas y/o de grafito, para obtener una deformabilidad mejorada.

Los medios elásticos comprenden una placa 28 con cuatro perforaciones, las cuales reciben los tubos 12a,b,c,d, y es retenida por cuatro resortes helicoidales 30 de tracción para presionar los bordes de las perforaciones contra las juntas. Dichos resortes tienen unos ganchos en sus extremos de manera que por un extremo se engancharán en las ranuras 32 practicadas cerca de la periferia de la placa 28 y, por el otro extremo, en cuatro puentes 34, soldados a través de bases tubulares contiguas y que tienen unas muescas receptoras de los ganchos.

La forma troncoesférica de las juntas ayuda a mantener un cierre hermético en las uniones de conexión incluso en el caso de que los tubos y las bases tubulares estuvieran ligeramente desalineados.

Aunque se ha descrito una realización con cuatro tubos, la cual resulta adecuada para motores de ocho cilindros, evidentemente la invención también se podría aplicar a motores con un número diferente de cilindros, normalmente seis, diez o doce: basándose en el mismo concepto inventivo, basta con realizar los cambios que resultarán evidentes para una persona experta en la técnica.

De forma similar, aunque las juntas tienen una superficie externa preferentemente troncoesférica, la cual ayuda a mantener un cierre hermético en las uniones de conexión incluso en el caso de que los tubos y las bases tubulares estén ligeramente desalineados, las juntas también podrían tener una forma diferente que resultara adecuada, por ejemplo, troncocónica.

Además, para presionar la placa de manera que se apoye contra las juntas, se podría usar un número mayor o menor de resortes helicoidales situados adecuadamente.

Adicionalmente, las juntas se podrían presionar contra los extremos abocinados de los tubos por medio de pares de aros opuestos, actuando un aro en la parte inferior de la junta, estando dispuesto otro aro en las bases tubulares más allá de los extremos abocinados, y siendo retenidos mutuamente los aros a través de unos medios elásticos tales como una tiras elásticas o elementos similares. La placa puede estar perforada para aligerar la unidad de escape.

La unidad de escape así diseñada provoca un comportamiento mecánico de los fluidos que optimizará el rendimiento del motor. El colector, que tiene cuatro bases tubulares que se unen conjuntamente en una caja desde la cual se extiende un único conducto, evita cambios bruscos de la dirección en el fluido expulsado, reduciendo de este modo la resistencia del flujo.

Además, usando el mismo colector, se puede optimizar la longitud y la forma de los tubos, sobre la base de los diversos factores que influyen en el rendimiento del motor y en función de los obstáculos internos del vehículo.

No obstante, estas ventajas no afectan a la facilidad de la instalación puesto que, usando el mecanismo de cierre hermético con juntas troncoesféricas según la invención, los tubos se pueden conectar al motor y únicamente después de esto se unen a las partes terminales del sistema de escape a través del colector, simplificando así de manera considerable las etapas de ensamblaje y evitando la extracción del motor para instalar la unidad de escape.

La anterior unidad de escape tiene un alto grado de adaptabilidad, el cual permite que la misma se adecue a las tolerancias de fabricación y ensamblaje de los bastidores de los vehículos, si se tiene en cuenta que la conexión tubo-colector es ajustable longitudinalmente, cambiando la profundidad de inserción de los tubos en las bases tubulares, y además la forma troncoesférica de las juntas absorbe ligeras desalineaciones.

Todavía otras de las ventajas de la unidad de escape realizada según se ha dado a conocer anteriormente es que su coste es comparable con el de las unidades de escape conocidas, ya que resulta sencilla de fabricar y no requiere equipos y procesos que ya no estén en uso en la industria.

En la práctica, tanto los materiales usados como sus tamaños se pueden seleccionar a voluntad, dependiendo de las circunstancias.

Claims (8)

1. Unidad de escape para motores térmicos, que comprende una pluralidad de tubos (12a,b,c,d) adaptados para ser conectados a los orificios de escape de una línea de un motor, estando conectados conjuntamente dichos tubos a un colector (16) que comprende el mismo número de bases tubulares (18a,b,c,d), recibiendo cada una de ellas uno de dichos tubos, y las bases tubulares conducen a una caja (20) desde la cual se extiende un conducto (22) que es conectable a partes terminales de la unidad de escape, presentando cada una de dichas bases tubulares un extremo abocinado (24a,b,c,d) en su extremo conectado, contra el cual se presiona una junta anular (26a,b,c,d) que rodea al tubo respectivo para entrar en apoyo a través de medios elásticos (28, 30, 32, 34, 36).

2. Unidad de escape según la reivindicación 1, caracterizada porque dichos tubos (12a,b,c,d) tienen longitudes sustancialmente iguales.

3. Unidad de escape según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque dichos medios elásticos (28, 30, 32, 34, 36) comprenden una placa (28), que tiene perforaciones para recibir dichos tubos y que es retenida con los bordes de las perforaciones contra dichas juntas anulares al menos por un resorte helicoidal (30) de tracción, estando enganchado dicho resorte a dicha placa por un extremo y al colector (16) por el extremo opuesto.

4. Unidad de escape según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho colector (16) tiene por lo menos un puente (34) soldado a través de dos bases contiguas de entre dichas bases tubulares (18a,b,c,d), para enganchar dicho por lo menos un resorte helicoidal (30).

5. Unidad de escape según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichas juntas anulares (26a,b,c,d) tienen superficies externas sustancialmente troncoesféricas.

6. Unidad de escape según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichas bases tubulares (18a,b,c,d) y dicho conducto (22) se extienden en direcciones sustancialmente paralelas.

7. Unidad de escape según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque por lo menos uno de dichos tubos (12a,b,c,d) tiene secciones curvadas para aumentar la longitud del tubo.

8. Unidad de escape según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha placa (28) está aligerada por medio de perforaciones.