ES2310634T3 - Un dispositivo para colectores de aire adaptado para crear flujos turbulentos en camaras de combustion. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo (12) para colectores de aire/carburante (11) adaptado para generar flujos turbulentos en cámaras de combustión, dispositivo (12) que incluye un cuerpo principal con pestaña (15) y al menos un inyector (22), incluyendo, a su vez, dicho cuerpo principal con pestaña (15) una pluralidad de canales de guía (16) cada uno de los cuales está en comunicación dinámica de fluido, por una parte, con un canal de guía correspondiente (14) perteneciente al colector de aire/carburante (11) y, por otra parte, con una cámara de combustión correspondiente a la que se suministra una mezcla de aire/carburante; un dispositivo (12) donde cada canal de guía (16) incluye internamente un deflector longitudinal (17) adaptado para formar dos canales (18, 19) que tienen un flujo respectivo de mezcla de aire/carburante a la cámara de combustión, estando alojado en un canal (18) un estrangulador (20) que tiene, en su posición completamente cerrada, una aureola (24) que se extiende a lo largo del perímetro completo de este estrangulador (20); caracterizándose el dispositivo (12) porque el deflector longitudinal (17) tiene un orificio (23) para comunicación entre los dos canales (18, 19), y porque un chorro (GET) de carburante generado por dicho al menos único inyector (22) se dirige al orificio (23) para comunicación entre los dos canales (18, 19).
Description
Un dispositivo para colectores de aire adaptado
para crear flujos turbulentos en cámaras de combustión.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para colectores de aire adaptado para crear flujos
turbulentos en cámaras de combustión.
Los colectores de aire adaptados para tomar aire
de la atmósfera exterior y suministrarlo a las cámaras de
combustión son bien conocidos en la técnica anterior. Estos
colectores tienen un número de conductos (comúnmente llamados
canales de guía) en número igual al de cilindros que tienen que
recibir aire o una mezcla de aire/carburante, dependiendo de si las
cámaras de combustión tienen un sistema de inyección directa de
carburante o se mezcla aire/carburante en el motor antes de la
entrada a la cámara de combustión mediante una válvula de suministro
respectiva.
El flujo de aire, o de aire mezclado con
carburante, inyectado es controlado por medio de un sistema de
regulación controlado por el pedal acelerador del vehículo de
motor. De manera convencional, cuanto mayor sea la potencia
necesaria, mayor será la abertura del estrangulador de modo que se
pueda inyectar una mayor cantidad de aire (o mezcla de
aire/carburante) a la cámara de combustión.
Uno de los problemas de estos sistemas
convencionales es que no se obtiene una regulación óptima del flujo
de suministro a los cilindros, especialmente a un número bajo de
revoluciones del motor. Además, los sistemas corrientes no aseguran
flujos turbulentos del tipo de remolino dentro de las cámaras de
combustión de manera óptima.
Por lo tanto, el objeto de la presente invención
es proporcionar un sistema de suministro de aire, o aire/carburante,
que carece de los inconvenientes explicados anteriormente.
Por lo tanto, la invención se refiere a un
dispositivo para colectores de aire según las características
peculiares reivindicadas en la reivindicación 1.
La presente invención se describirá a
continuación con referencia a los dibujos acompañantes, que muestran
una realización no limitadora de la misma, y en los que:
La figura 1 es una vista tridimensional de un
dispositivo divisor de flujo de la presente invención asociado con
un colector de aire para motores de combustión interna; el conjunto
del colector de aire y el dispositivo divisor de flujo proporciona
una unidad de aire.
La figura 2 es otra vista tridimensional
únicamente del colector de aire de la figura 1.
La figura 3 es una vista tridimensional
únicamente del dispositivo divisor de flujo de la presente
invención.
La figura 4 es una vista lateral del dispositivo
divisor de flujo de la figura 3.
La figura 5 es una vista en sección longitudinal
del dispositivo divisor de flujo de la figura 4.
La figura 6 es una vista frontal, en escala
ampliada, del dispositivo divisor de flujo de la figura 3.
La figura 7 es otra vista general del
dispositivo divisor de flujo de la figura 3.
La figura 8 representa algunos detalles del
dispositivo divisor de flujo de la figura 3.
La figura 9 representa un estrangulador cuya
rotación alrededor de un eje se logra por medio de un nuevo
mecanismo de cremallera.
En la figura 1, una unidad de aire se representa
con 10 e incluye un colector de aire 11 y un dispositivo divisor de
flujo 12 fijados uno a otro por medio de pestañas respectivas 11,
12a que apoyan una en otra y fijadas conjuntamente por una
pluralidad de pernos 13 (figura 1).
Se apreciará que solamente los detalles
estructurales esenciales para la comprensión de la presente
invención se describirán y numeran en la descripción siguiente.
El colector de aire 11 incluye además, de manera
convencional, un conducto 11b para la admisión de aire exterior en
la dirección de la flecha F1, y un cuerpo principal 11c enrollado en
espiral (para aumentar la turbulencia de aire) según las vueltas de
una pluralidad de canales de guía 14 cuyo número es igual al número
de cámaras de combustión (no representadas). En este caso, hay
cuatro canales de guía, de modo que la unidad de aire 10 es capaz
de alimentar un motor de cuatro cilindros (no representado).
Como se representa con más detalle en las
figuras 3 a 7, el dispositivo 12 incluye un cuerpo principal 15
obtenido, por ejemplo, por fusión de una aleación ligera, que, a su
vez, incluye una pluralidad de canales de guía 16 en número igual
al número de canales de guía 14. Dado que, como se ha mencionado
anteriormente, la pestaña 12a del dispositivo 12 está fijada a la
pestaña 11a del colector de aire 11, cada canal de guía 16 se tiene
que considerar como la continuación del canal de guía respectivo
14.
Además de la pestaña 12a, el dispositivo 12
incluye otra pestaña 12b, dispuesta en el lado opuesto con respecto
al cuerpo principal 15, que está adaptada para fijar la unidad 10 a
la culata (no representado) de un motor. El cuerpo principal 15 y
las dos pestañas 12a, 12b también están dispuestas preferiblemente
en una pieza.
Como se representa con más detalle en las
figuras 3 y 5 a 8, cada canal de guía 16 tiene un deflector
longitudinal respectivo 17. Cada deflector longitudinal 17 se
extiende entre las dos pestañas 12a y 12b y también se obtiene
preferiblemente rígidamente con los otros elementos del dispositivo
12.
Además, cada deflector 17 divide
longitudinalmente el canal de guía respectivo 16 en dos canales 18 y
19 que tienen una sección transversal sustancialmente idéntica.
Cada canal 18, 19, como se describirá con más
detalle más adelante, tiene una función diferente (véase más
adelante).
Mientras que el canal 19 no tiene ningún
elemento estrangulador, el canal 18 incluye un estrangulador
respectivo 20 adaptado para hacerse girar por un mecanismo que se
describirá con más detalle más adelante (véase más adelante).
La superficie exterior de cada canal de guía 16
está provista de un asiento respectivo 21 adaptado para alojar un
inyector respectivo 22 (figuras 3 a 5) alimentado con gasolina por
un sistema de distribución de carburante 22a (figura 5). Cada
asiento 21 comunica, además, con el canal respectivo 16 mediante un
agujero 16a (figuras 5, 6).
Como se representa en las figuras 4 y 5, el eje
(a) del asiento 21 (y por lo tanto del inyector 22) está inclinado
con respecto a un eje (b) de simetría longitudinal del canal
respectivo de guía 16.
Además, como se representa en las figuras 5 y 6,
el asiento 21 y el inyector 22 están dispuestos a horcajadas del
deflector respectivo 17. Para que el chorro GET del inyector 22 se
pueda dividir entre los canales 18, 19, el deflector 17 está
provisto de un orificio 23 en la posición del agujero 16a del
asiento 20 que comunica con el canal de
guía 16.
guía 16.
Con referencia adicional a la figura 8, se puede
ver que entre el estrangulador 20 y las paredes interiores del
canal 19 relativo sigue habiendo una aureola 24 a través de la que
puede seguir pasando una cierta cantidad de aire del colector de
aire 11, incluso cuando el estrangulador 20 está en la posición
completamente cerrada como se representa en la figura 8. Como
resultado de esto, una cierta cantidad de aire siempre "limpia"
el canal 18 en el que se aloja el estrangulador 20 de modo que las
partículas de carburante que permanecen en las paredes de este
canal 18 sigan suministrándose a la cámara de combustión respectiva
(no representada). Esta característica evita la acumulación de una
cierta cantidad de carburante en las paredes del canal 18 que
podría ser la causa de efectos indeseables en la cámara de
combustión cuando el estrangulador 20 se abra de nuevo cuando el
conductor requiera un aumento repentino de la potencia accionando el
pedal acelerador (no representado).
Ventajosamente, el estrangulador 20 divide el
flujo de aire en el canal 18, cuyo aire no suministra la mezcla de
aire/carburante con un movimiento arremolinado.
Además, con el fin de obtener prestaciones
óptimas, la aureola 24 se extiende a lo largo del perímetro completo
del estrangulador 20 y deberá haber preferiblemente un "factor de
cobertura" (k) que varía entre 0,83 y 0,9; el término "factor
de cobertura" significa la relación entre el área superficial del
estrangulador 20 y el área superficial de la sección transversal
del canal 18.
El estrangulador 20 siempre está hacia arriba
(con respecto a la dirección de flujo del aire del colector de aire
11 a la culata de motor) del orificio 23 y el agujero 16a a través
del que se inyecta el carburante.
Se ha descubierto experimentalmente que cada
estrangulador 20 debe estar montado en una posición cerca del
orificio respectivo 23. En la práctica, con el estrangulador 20
cerrado (posición representada en la figura 8), su superficie que
mira a la culata del motor debe estar dispuesta a una distancia de
entre 2 y 5 mm, preferiblemente 3 mm, del borde más próximo del
orificio 23 que pone en comunicación los dos canales 18, 19.
En otros términos, como se representa en la
figura 5, la distancia D entre el eje (c) del estrangulador 20 y el
borde más próximo del orificio 23 debe ser entre 2 y 5 mm,
preferiblemente 3 mm.
Entre otras cosas, también se ha descubierto
experimentalmente que, para evitar los efectos indeseados de la
mezcla que pasa del canal 18 al canal 19, el área superficial del
orificio debe ser entre 230 y 270 mm^{2}, y, preferiblemente, no
deberá exceder de 250 mm^{2}.
De nuevo, todos los estranguladores 20 se hacen
girar por el mismo mecanismo de cremallera 30 (véase las figuras 7
y 9 en particular).
En la práctica, como se representa en las
figuras 7 y 9, cada estrangulador 20 está fijado a un husillo
respectivo 31 por medio de dos tornillos 32. El husillo 31 es
soportado por un par de cojinetes 33, 34 (figura 9) y por un
elemento de soporte 35. Cada soporte 33 se aloja en un asiento 33a
dispuesto en el canal respectivo 18.
Como se representa en la figura 9 en particular,
entre el soporte 34 y el elemento de soporte 35 hay un piñón 36 con
dientes rectos que engrana permanentemente con una varilla de
cremallera 37. Cada piñón 36 se encuentra en una caja respectiva 38
que se cierra con una chapa 39 que a su vez apoya y se enrosca en
dos lengüetas 40, 41 (figuras 4 y 5) que sobresalen de la
superficie exterior de cada canal de guía 16.
Con referencia a la figura 7, cada chapa 39
incluye además dos agujeros pasantes 42, 43 que hacen posible
fijar, por medio de tornillos (no representados), la caja respectiva
38 conteniendo, como se ha mencionado anteriormente, un piñón
respectivo 36.
Con referencia adicional a la figura 7, se puede
ver que la varilla de cremallera 37 es movida en traslación por una
unidad de motor eléctrico 50 en las direcciones representadas por la
flecha doble F2 con el fin de abrir (o cerrar) los canales 18 por
medio de los estranguladores 20, dependiendo de las condiciones de
accionamiento establecidas por el conductor por medio del pedal
acelerador (no representado) y una unidad electrónica de control
(no representada). La unidad electrónica de control convierte la
señal recibida del acelerador y la suministra a cada estrangulador
20. La varilla de cremallera 37 también se aloja parcialmente en la
caja 38.
En otros términos, el mecanismo de cremallera 30
produce el movimiento en traslación de la varilla de cremallera 37
en las direcciones representadas por la flecha doble F2. Dado que
los dientes 37a (figura 9) de la varilla de cremallera 37 engranan
con los dientes 36a del piñón 36, la traslación de esta varilla de
cremallera 37 hace que el husillo 31 gire alrededor del eje (c)
(figuras 5, 9) que, como se ha mencionado anteriormente, es
soportado por los cojinetes 33, 34, el elemento de soporte 35 y la
chapa 39.
Se apreciará que, a bajas velocidades, cada
canal 18 está completamente cerrado por el estrangulador respectivo
20, aparte de la aureola 24, que sigue permitiendo el paso de una
cierta cantidad de aire limpiador. Sin embargo, cuando el conductor
desea aumentar la potencia suministrada por el motor, el mecanismo
30 hace que los estranguladores 20 se abran con el fin de permitir
la introducción de una mayor cantidad de mezcla de aire/gasolina a
las cámaras de combustión.
El mecanismo de cremallera 30, y en particular
el accionamiento de la unidad de motor 40, es controlado y ordenado
por una unidad electrónica de control (no representada).
La operación del dispositivo 12 de la presente
invención se puede deducir fácilmente de la descripción anterior y,
por lo tanto, no se describirá en detalle más adelante.
Además, los comentarios anteriores hechos con
referencia a una planta de inyección convencional se aplican,
mutatis mutandis, a un motor de inyección directa (no
representado), es decir cuando la gasolina, en vez de ser inyectada
al canal de guía 16, es inyectada directamente a la cámara de
combustión.
Las ventajas del dispositivo de la presente
invención son las siguientes:
- mejor control de los flujos de entrada de
mezcla de aire/carburante (o aire solo en el caso de inyección
directa) a la cámara de combustión;
- logro de turbulencia óptima por medio de la
creación de torbellinos del tipo de remolino en la cámara de
combustión;
- creación, a bajas velocidades, de un flujo
limpiador en el canal incluyendo el estrangulador, incluso cuando
éste último está en su posición completamente cerrada; esto evita la
acumulación de partículas de carburante en el canal provisto del
estrangulador, que muy a menudo son la causa de combustión
incorrecta cuando el conductor requiere un aumento repentino de la
potencia del motor;
- óptimo accionamiento de la apertura/cierre de
los estranguladores como resultado del uso de un mecanismo de
cremallera.
Claims (6)
1. Un dispositivo (12) para colectores de
aire/carburante (11) adaptado para generar flujos turbulentos en
cámaras de combustión, dispositivo (12) que incluye un cuerpo
principal con pestaña (15) y al menos un inyector (22), incluyendo,
a su vez, dicho cuerpo principal con pestaña (15) una pluralidad de
canales de guía (16) cada uno de los cuales está en comunicación
dinámica de fluido, por una parte, con un canal de guía
correspondiente (14) perteneciente al colector de aire/carburante
(11) y, por otra parte, con una cámara de combustión correspondiente
a la que se suministra una mezcla de aire/carburante; un
dispositivo (12) donde cada canal de guía (16) incluye internamente
un deflector longitudinal (17) adaptado para formar dos canales (18,
19) que tienen un flujo respectivo de mezcla de aire/carburante a
la cámara de combustión, estando alojado en un canal (18) un
estrangulador (20) que tiene, en su posición completamente cerrada,
una aureola (24) que se extiende a lo largo del perímetro completo
de este estrangulador (20); caracterizándose el dispositivo
(12) porque el deflector longitudinal (17) tiene un orificio (23)
para comunicación entre los dos canales (18, 19), y porque un chorro
(GET) de carburante generado por dicho al menos único inyector (22)
se dirige al orificio (23) para comunicación entre los dos canales
(18, 19).
2. Un dispositivo (12) según la reivindicación
1, donde el "factor de cobertura" (k) del estrangulador (20)
con respecto a la sección transversal del canal (18) varía entre
0,83 y 0,9.
3. Un dispositivo (12) según alguna de las
reivindicaciones precedentes, donde el estrangulador (20) está
dispuesto hacia arriba del orificio (23), mirando la superficie de
este estrangulador (20) a la culata que tiene una distancia (D) de
entre 2 y 5 mm del borde más próximo de este orificio (23).
4. Un dispositivo (12) según la reivindicación
3, donde esta distancia (D) es 3 mm.
5. Un dispositivo (12) según la reivindicación
1, donde el área superficial del orificio (23) es entre 230 y 270
mm^{2}.
6. Un dispositivo (12) según la reivindicación
5, donde el área superficial de este orificio (23) no excede
de
250 mm^{2}.
250 mm^{2}.
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