ES2255656T3 - Sistema de aire secundario para motores de combustion interna. - Google Patents
Sistema de aire secundario para motores de combustion interna.Info
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Abstract
Sistema de aire secundario para motores de combustión interna que comprende una caja filtrante (21) diseñada para alojar una válvula (22) dispuesta sobre una pared divisoria (24) fijada en el interior de la caja filtrante (21), para dividir la caja filtrante (21) en una primera zona (21¿) conectada al entorno y una segunda zona (21¿¿) conectada a un tubo de escape (12) del motor de combustión interna, comprendiendo dicha válvula (22) por lo menos una membrana elástica circular (27) fijada a dicha pared divisoria (24) para recubrir una pluralidad de aberturas (25) practicadas en dicha pared divisoria (24) y dispuestas alrededor de una circunferencia para comunicar dicha primera zona (21¿) con dicha segunda zona (21¿¿) de la caja filtrante (21), estando caracterizado dicho sistema porque además está presente un diafragma de contraste (29) situado entre la pared divisoria (24) y la membrana (27).
Description
Sistema de aire secundario para motores de
combustión interna.
La presente invención se refiere a un sistema de
aire secundario para motores de combustión interna.
Los sistemas de aire secundario para motores de
combustión interna de dos tiempos o de cuatro tiempos son conocidos
desde hace algún tiempo para proporcionar una admisión de aire
fresco, denominado aire secundario, en el tubo de escape, en una
posición antes de un silenciador con convertidor cata-
lítico.
lítico.
Mediante un enriquecimiento en oxígeno en los
gases de escape que deben entrar en contacto con el convertidor
catalítico, es posible obtener una mayor transformación de los
productos químicos contaminantes, tales como monóxido de carbono e
hidrocarburos no quemados, reduciendo de este modo las emisiones de
gases nocivos para el medio ambiente.
Para controlar dicho caudal de entrada de aire se
han propuesto diversos sistemas de aire secundario con un
funcionamiento automático.
El documento
EP-A-1.184.546 se refiere a una
válvula de control 30 accionada eléctricamente, para controlar la
comunicación de fluidos entre una bomba de aire 28 y un sistema de
tratamiento de gases 22, que trata los gases de escape producidos
por un motor de combustión interna 20. La válvula 30 dispone de un
mecanismo controlado por un electroimán y por la diferencia entre
la presión del fluido a su entrada 34 y la presión del fluido a su
salida 36.
Uno de los sistemas conocidos comprende una
válvula del tipo de una lámina diseñada para tomar el aire fresco
del medio ambiente del entorno a través de una caja filtrante y
enviarlo al tubo de escape para los gases no quemados, dispuesta
antes del convertidor catalítico.
La válvula para el sistema de aire secundario
regula dicho caudal e impide cualquier posible reflujo de gases
contaminantes no quemados del tubo de escape a través de la caja
filtrante hasta el medio ambiente.
Los tipos de válvula mencionados anteriormente
han consistido generalmente en una pequeña placa rectangular
denominada "lámina", que, al descansar sobre una abertura
rectangular de una pared divisoria, la cierra por sus cuatro lados,
estando fijada a lo largo de uno de los lados del rectángulo.
Una válvula construida de este modo se abre
cuando la diferencia de presión entre la zona anterior a la pared
divisoria y la zona posterior a la misma es superior a un valor
umbral que permite vencer la fuerza elástica resistente de la
lámina.
Cuando dicha diferencia de presión cae por debajo
de dicho valor umbral, o cuando se invierte el diferencial de
presión, la lámina tiende a cerrarse.
La válvula de lámina funciona, por consiguiente,
como una válvula antirretorno, permitiendo el flujo solamente en
una dirección, es decir, desde la caja filtrante hacia el tubo de
escape.
El funcionamiento cíclico del motor genera, en el
tubo de escape, unas ondas de presión negativa, que, al propagarse
a lo largo del tubo de aire secundario, llegan a la parte posterior
de la válvula del sistema de aire secundario, produciendo la
apertura de la lámina y el suministro de aire secundario al tubo de
escape.
Las válvulas de los sistemas de aire secundario
según la técnica anterior comprenden generalmente una lámina
rectangular de acero inoxidable o de fibra de carbono.
Las características de los materiales utilizados,
tales como la rigidez y el peso, condicionan el comportamiento de
la válvula y, en particular, la apertura de la válvula, el retraso
en la abertura debido a la inercia, y, finalmente, el valor mínimo
del umbral de la diferencia de presión en el tubo corriente arriba
y corriente abajo de la válvula, en las proximidades de la misma,
requeridas para vencer la fuerza elástica resistente de la lámina y
para la apertura de la válvula.
Los factores mencionados anteriormente de las
láminas de la válvula, según la técnica anterior, contribuyen a
limitar el caudal medio del aire secundario, reduciendo de este modo
la eficiencia del sistema.
El principal objetivo de la presente invención es
proporcionar un sistema se aire secundario que no adolezca de los
inconvenientes mencionados anteriormente de la técnica anterior.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un sistema de aire secundario que tenga pérdidas
debidas a la laminación inferiores a las de las válvulas según la
técnica anterior.
Otro objetivo adicional de la presente invención
es proporcionar un sistema de aire secundario con una mejor
estanqueidad y un aumento de la resistencia a las
contra-presiones.
Asimismo, entre los objetivos de la presente
invención está el de proporcionar un sistema de aire secundario que
sea económico de realizar y sencillo de montar.
Éstos y otros objetivos según la presente
invención, se alcanzan gracias al sistema de aire secundario para
motores de combustión interna según la reivindicación 1.
Las características adicionales de la invención
son el objetivo de las reivindicaciones dependientes.
Las características y ventajas de un sistema de
aire secundario para motores de combustión interna según la
presente invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir
de la siguiente descripción, que se proporciona únicamente a título
de ejemplo no limitativo, haciendo referencia a los dibujos
esquemáticos adjuntos, en los que:
- la Figura 1 es una vista lateral con un corte
parcial de un motor con un sistema de escape provisto de un sistema
de aire secundario realizado según la presente invención;
- la Figura 2 es una vista frontal de una válvula
para un sistema de aire secundario según la invención;
- la Figura 3 es una vista en sección transversal
de la válvula, tomada según la línea III-III de la
Figu-
ra 2; y
ra 2; y
- la Figura 4 es una vista en sección
transversal, similar a la de la Figura 3, de una válvula para un
sistema de aire secundario según otra forma de realización de la
invención.
Haciendo referencia a las figuras, un motor de
combustión interna 10 del tipo de dos tiempos o de cuatro tiempos
está equipado con un bloque motor 11, al que está conectado un tubo
de escape 12, que transporta los gases quemados a un silenciador
equipado con un convertidor catalítico 13.
El motor de combustión interna 10 está provisto
de un sistema de aire secundario 20 que comprende una caja
filtrante 21, que contiene un filtro de aire (no representado), una
válvula 22 y un tubo 23 para suministrar aire secundario, que está
encarada al tubo de escape 12, a través de un conector 14 del tubo
situado en una posición dispuesta corriente arriba del silenciador
equipado de un convertidor catalí-
tico 13.
tico 13.
La caja filtrante 21 del sistema de aire
secundario 20 presenta, fijada en su interior, una pared divisoria
24 diseñada para dividir la caja filtrante 21 en una primera zona
21', conectada al ambiente exterior y una segunda zona 21'',
dispuesta hacia el tubo 23 para el suministro de aire secundario al
tubo de esca-
pe 12.
pe 12.
En la pared divisoria 24 mencionada
anteriormente, se han practicado una serie de aberturas 25,
preferentemente son circulares y están dispuestas preferentemente a
lo largo de un círculo, alrededor de un orificio 26 de
fijación.
Las aberturas anteriores 25 comunican el medio
ambiente exterior con la zona de la caja filtrante 21 dispuesta en
la dirección del tubo 23.
En la pared divisoria 24 está fijada una membrana
elástica circular 27, mediante una clavija de retención 28 en una
posición que se corresponde con el orificio de fijación 26.
Para la fijación en la membrana 27 está dispuesto
un orificio pasante 30 en posición centrada, a través del cual se
introduce la clavija de retención 28.
La membrana 27 está realizada con un tamaño tal
que recubre todas las aberturas 25.
El material en que está realizada la membrana 27
es de un tipo de plástico, por ejemplo una película de tereftalato
de polietileno (PET).
Gracias a las características de elevada
elasticidad y resistencia de dicho material, la membrana 27 puede
ser relativamente delgada, de tal modo que la presión necesaria para
torcerla y permitir que las aberturas 25 queden al descubierto es
considerablemente menor que la presión necesaria para abrir las
láminas del tipo tradicional.
Esto significa que, para efectuar la apertura de
una válvula realizada de este modo para un sistema de aire
secundario según la invención, es suficiente un diferencial de
presión limitado entre la zona corriente arriba y la zona corriente
abajo de la válvula.
Por consiguiente, durante el funcionamiento del
motor es posible obtener la apertura de la válvula del sistema de
aire secundario, incluso durante los periodos en los que dichos
diferenciales de presión no serían suficientes para abrir una
válvula de lámina del tipo tradicional.
Además, existe una favorable reducción de las
pérdidas debidas a la laminación.
La forma circular de la membrana 27 y la
disposición de las aberturas 25 alrededor del orificio de fijación
26 están seleccionadas de forma apropiada para obtener una sección
adecuada para el paso de la totalidad de los gases, según la
resistencia del material de la membrana 27.
En realidad, es preferible dividir la sección de
paso total de los gases en un cierto número de aberturas 25 de
tamaño relativamente pequeño, sobre las que reposa la membrana 27 en
los periodos de cierre, de tal modo que se mejora el sellado y la
resistencia frente a posibles contrapresiones ejercidas sobre la
válvula.
De manera ventajosa, tal como se ilustra en la
Figura 2, la disposición compacta del conjunto, constituida por las
aberturas 25 y la membrana 27, permite la integración de más de uno
de dichos conjuntos en la pared divisoria 24 de una válvula 20 para
un sistema de aire secundario, de tal modo que se aumenta la
sección efectiva de paso de la válvula.
Según otra forma de realización de la invención,
ilustrada en la Figura 4, se dispone un diafragma de contraste 29,
preferentemente de goma, que también es de forma circular y que está
situado entre la pared divisoria 24 y la membrana 27 para mejorar
la estanqueidad y la resistencia a posibles contrapresiones que
actúan sobre la válvula.
El material de la clavija de retención 28 es
goma, que, gracias a su deformación elástica, permite el montaje de
toda la válvula mediante la introducción de la clavija de retención
28 a través del orificio pasante 30 y del orificio de fijación
26.
A este respecto, la válvula de retención 28
presenta una cabeza con forma 28' diseñada para acoplarse en el
interior de la forma correspondiente 26' del orificio de fijación
26.
La elección del material y de las formas de
fijación facilitan el montaje y permiten un coste de fabricación
reducido de la válvula 20 para sistemas de aire secundario.
El efecto global de las características y las
ventajas a las que se ha hecho referencia anteriormente es obtener
un mayor caudal medio de aire secundario a través de la válvula 20
para los sistemas de aire secundario, otorgándole, gracias al
aumento de oxígeno presente en los gases de escape, una mayor
eficiencia de conversión de los productos contaminantes,
permitiendo de esta manera la reducción de las emisiones nocivas del
motor.
Claims (9)
1. Sistema de aire secundario para motores de
combustión interna que comprende una caja filtrante (21) diseñada
para alojar una válvula (22) dispuesta sobre una pared divisoria
(24) fijada en el interior de la caja filtrante (21), para dividir
la caja filtrante (21) en una primera zona (21') conectada al
entorno y una segunda zona (21'') conectada a un tubo de escape
(12) del motor de combustión interna, comprendiendo dicha válvula
(22) por lo menos una membrana elástica circular (27) fijada a dicha
pared divisoria (24) para recubrir una pluralidad de aberturas (25)
practicadas en dicha pared divisoria (24) y dispuestas alrededor de
una circunferencia para comunicar dicha primera zona (21') con dicha
segunda zona (21'') de la caja filtrante (21), estando
caracterizado dicho sistema porque además está presente un
diafragma de contraste (29) situado entre la pared divisoria (24) y
la membrana (27).
2. Sistema de aire secundario según la
reivindicación 1, en el que dicho diafragma de contraste (29)
presenta una forma circular y es de goma.
3. Sistema de aire secundario según la
reivindicación 1, en el que dicha membrana (27) es de goma.
4. Sistema de aire secundario según la
reivindicación 3, en el que dicha membrana (27) es de terftalato de
polietileno (PET).
5. Sistema de aire secundario, según la
reivindicación 1, en el que dicha pared divisoria (24) presenta por
lo menos dos conjuntos de aberturas (25) y una membrana (27) para
cada conjunto de aberturas, con un diámetro de esta última que le
permite recubrir todas las aberturas (25) de cada conjunto.
6. Sistema de aire secundario, según la
reivindicación 1, en el que dicha caja filtrante (21) presenta la
segunda zona (21'') conectada al tubo de escape (12) del motor de
combustión interna mediante un tubo (23) conectado a dicho tubo de
escape (12).
7. Sistema de aire secundario según la
reivindicación 1, en el que está dispuesto un orificio de fijación
(26) realizado en el interior de la pared divisoria (24) en una
posición centrada con respecto a la disposición de las aberturas
(25) para la fijación de dicha membrana mediante una clavija de
reten-
ción (28).
ción (28).
8. Sistema de aire secundario según la
reivindicación 7, en el que dicha membrana (27) presenta, en su
centro, un orificio pasante (30) a través del cual está introducida
dicha clavija de retención (28).
9. Sistema de aire secundario según la
reivindicación 8, en el que dicha clavija de retención (28) es de
goma y está provista de una cabeza (28') de una forma apropiada, de
tal modo que puede ser introducida en el orificio de fijación (26)
presenta una forma correspondiente.
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