ES2337390T3 - Dispositivo de discrecion infrarroja para un tubo de escape de un motor de vehiculo. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de discreción infrarroja para un tubo de escape de un motor de vehículo, comprendiendo dicho tubo de escape una abertura de extremo y una pantalla (3) dispuesta en el exterior frente a la abertura de extremo (2) del tubo de escape (1), y sustancialmente en perpendicular a la dirección de salida (S) de los gases de escape, caracterizado porque la pantalla (3) está fijada al nivel de un borde de la abertura de extremo (2) del tubo de escape mediante un soporte de fijación que cubre angularmente una parte de la circunferencia de la abertura de extremo con objeto de orientar en dirección el flujo saliente.

Description

Dispositivo de discreción infrarroja para un tubo de escape de un motor de vehículo.

La presente invención se refiere a un dispositivo que permite aumentar la discreción infrarroja del tubo de escape de un motor de vehículo. Aumentando la discreción infrarroja se pretende reducir el umbral de detección infrarroja del vehículo a un nivel muy reducido o, lo que es equivalente, aumentar la furtividad infrarroja.

En el campo de la discreción infrarroja de un vehículo, el sistema de escape tiene una función crítica. El penacho de los gases de escape produce una signatura infrarroja importante que se presenta en forma de un cilindro alargado detectable tanto por su temperatura, su forma, como por sus variaciones. Se conoce enfriar los gases de escape antes de expulsarlos a la atmósfera en el interior de una cámara de mezcla preatmosférica. Tal realización se describe por ejemplo en la patente FR-2852354. Sin embargo, no siempre es posible o deseable disponer de una cámara de mezcla preatmosférica de este tipo.

La patente US-4069668 describe un dispositivo que permite garantizar la ocultación del extremo de un colector de escape. El dispositivo comprende una caperuza de extremo que está fijada mediante una barra axial cuya función es la de orientar lateralmente en todas las direcciones el flujo. Esta caperuza está dispuesta totalmente frente a la salida del colector. Esta caperuza no cubre por tanto una parte de la circunferencia de la abertura de extremo del colector y por tanto no se trata en este caso de orientar el flujo saliente según una dirección particular con el fin de garantizar una discreción infrarroja del tubo de escape.

La patente US-3209670 describe un sistema de ventilación para la evacuación de los gases de combustión. El dispositivo comprende una caperuza que está fijada a un colector mediante patas distribuidas uniformemente de manera angular. Estas patas son placas de chapas fijadas mediante remaches. Esta caperuza comprende una pared de forma troncocónica cilíndrica que delimita un espacio con el colector por el cual se aspira el aire de manera natural según las condiciones exteriores. El problema del enmascaramiento de la radiación infrarroja emitida no se contempla por tanto en este documento.

La patente US-4876851 propone un dispositivo que garantiza un enmascaramiento de la radiación infrarroja emitida al nivel de los colectores de salida de los gases calientes de un motor de avión y no de un vehículo. Se observará que este dispositivo debe evacuar los gases axialmente para no interferir en el vuelo de la aeronave. De ello se desprende que resulta inconcebible orientar el flujo tal como propone la invención.

En el caso de un sistema de escape que desemboca directamente en la atmósfera pueden surgir diversos problemas.

En una primera realización conocida, el tubo de escape desemboca al nivel de una pared visible (posterior, lateral o de techo) del vehículo. Una salida libre de este tipo produce un penacho de gases de escape enormemente expuesto a una detección. Además, el contacto de los gases con cuerpos sólidos (tubo de escape, pared visible próxima al tubo,...) calienta estos cuerpos. Lo cual es tanto más perjudicial cuanto que a igual temperatura, la radiación de un cuerpo sólido caliente es siempre superior a la de un gas.

Se conoce, según una segunda realización, utilizar un tubo de escape con desviación. El tubo de escape desemboca entonces bajo el vehículo. Así, el penacho oculto por las ruedas ya no es visible directamente. Además, en rodamiento, la rotación de las ruedas genera fuertes turbulencias que contribuyen a dispersar el penacho de escape. Este modo de realización presenta no obstante inconvenientes. La proximidad de la abertura de extremo del tubo de escape con el suelo conlleva un riesgo de obturación de esta abertura por la proyección de barro. Además, un barrido del suelo por los gases de escape produce, además de un riesgo de incendio de la naturaleza circundante, una huella térmica que forma en el suelo una estela de infrarrojos que favorece enormemente una detección. En fase de ralentí este modo de realización puede presentar también un barrido perjudicial de los neumáticos por los gases de escape que conlleva un sobrecalentamiento local de estos últimos que conduce a un desgaste prematuro.

No se conoce otro dispositivo que trate la furtividad infrarroja en el caso de un sistema de escape que desemboca directamente en la atmósfera.

La presente invención soluciona estos diferentes inconvenientes, tanto en el caso de un sistema de escape al nivel de una pared visible, como en el caso de un escape con desviación.

La invención tiene como objeto un dispositivo de discreción infrarroja para un tubo de escape de un motor de vehículo, comprendiendo dicho tubo de escape una abertura de extremo y una pantalla dispuesta en el exterior frente a la abertura de extremo del tubo de escape, y sustancialmente en perpendicular a la dirección de salida (S) de los gases de escape, caracterizado porque la pantalla está fijada al nivel de un borde de la abertura de extremo del tubo de escape mediante un soporte de fijación que cubre angularmente una parte de la circunferencia de la abertura de extremo con objeto de orientar en dirección el flujo saliente.

Según una característica de la invención, la pantalla tiene una superficie superior a la de la abertura de extremo del tubo de escape.

Según otra característica de la invención, el tubo de escape presenta un diámetro D y la pantalla está dispuesta a una distancia d de la abertura de extremo del tubo de escape comprendida entre una cuarta parte y tres cuartas partes del diámetro D.

Según otra característica de la invención, el dispositivo comprende un soporte de fijación de dicha pantalla sobre la abertura de extremo del tubo de escape que está dispuesto al nivel de un borde de la abertura de extremo.

Según otra característica de la invención, el dispositivo comprende un collar dispuesto entre la abertura y la pantalla, collar cuya abertura tiene una superficie superior a la de la abertura de extremo.

El collar podrá tener por tanto en corte longitudinal un perfil troncocónico.

Según una característica alternativa de la invención, este collar podrá tener en corte longitudinal un perfil tórico.

Según otra característica de la invención, la pantalla comprende una placa delgada única.

Según una característica alternativa de la invención, la pantalla es de múltiples capas y comprende al menos una placa interior y al menos una placa exterior que delimitan entre sí al menos una lámina de aire.

Esta lámina de aire presenta ventajosamente un espesor de aproximadamente 25 mm.

Según otra característica de la invención, la placa interior tiene una superficie inferior a la de la placa exterior.

La placa interior podrá comprender muescas periféricas.

Según otra característica de la invención, la placa interior y la placa exterior son chapas delgadas.

Según otra característica de la invención, la placa exterior comprende una cara exterior recubierta por una capa aislante.

Según otra característica de la invención, la placa interior comprende una cara exterior que presenta un revestimiento brillante.

Según otra característica de la invención, la placa exterior comprende una cara interior que presenta un revestimiento brillante.

Una ventaja del dispositivo según la invención es permitir una desintegración rápida del penacho de escape sin por ello crear pérdidas de carga.

El montaje asimétrico del soporte permite una mejor dispersión del penacho de escape.

El modo de realización de una sola capa está particularmente adaptado para un montaje con desviación. Una placa delgada presenta entonces un perfil reducido que es poco detectable.

El modo de realización de múltiples capas está particularmente adaptado a un montaje en pared visible. La o las láminas de aire creadas entre las capas favorecen una circulación de aire que limita el calentamiento de las placas y participan en la dispersión y en la dilución de los gases del penacho de escape.

La circulación de aire se ve promovida por una superficie de la placa interior ligeramente inferior a la de la placa exterior.

La cobertura de la cara exterior mediante una capa aislante reduce la temperatura aparente y por tanto la detectabilidad de esta cara exterior expuesta y visible.

Un revestimiento brillante sobre una u otra, o ambas caras en frente de las dos placas reduce ventajosamente los intercambios radiantes.

La invención se refiere además a un sistema de escape que comprende un dispositivo según uno cualquiera de los modos de realización anteriores.

Otras características, detalles y ventajas de la invención se desprenderán más claramente de la descripción detallada facilitada a continuación a título indicativo en relación con los dibujos, en los que:

- la figura 1 presenta una vista lateral de un tubo de escape equipado con un dispositivo de discreción infrarroja según la invención,

- les figuras 2a y 2b presentan en diferentes ángulos de observación un modo de realización que comprende una placa delgada,

- las figuras 3a a 3f ilustran configuraciones complejas con un tubo de escape equipado con diversas formas de collares de adaptación, y con una placa de múltiples capas,

- la figura 4 presenta en vista lateral un detalle de una pantalla según un modo de realización de múltiples capas,

- la figura 5 es una vista frontal de la placa interior de una pantalla según otro modo de realización.

La figura 1 ilustra un sistema de escape de un motor de vehículo equipado con un dispositivo de discreción infrarroja según la invención. Un sistema de escape comprende tradicionalmente un tubo de escape 1. Este tubo de escape 1 comprende en su extremo una abertura de extremo 2 sustancialmente cilíndrica por la cual se escapan los gases de escape según una dirección de salida indicada por una flecha S. La invención añade a un sistema de escape de este tipo un dispositivo de discreción infrarroja que comprende principalmente una pantalla 3 dispuesta delante de la abertura de extremo 2 del tubo de escape 1 y distanciada de éste. Pantalla que es sustancialmente perpendicular a la dirección de salida S de los gases de escape.

En ausencia de una pantalla 3, los gases de escape se despliegan sustancialmente en un penacho formando un cilindro alargado compacto en la prolongación del tubo de escape 1. La pantalla 3 tiene el efecto técnico de oponerse a la formación de este cilindro obligando a una dispersión lateral de los gases. La pantalla 3 permite así una conversión del penacho de escape en una capa gaseosa y la incita a mezclarse con la masa de aire de barrido vecina. El apantallamiento transforma un penacho cilíndrico de forma globalmente axial y cilíndrica en un penacho en capa de forma multitórica con dominante ortoaxial que se disuelve en volutas en su periferia.

Será evidente además para el experto en la materia que la pantalla 3 confiere al dispositivo propuesto las ventajas secundarias siguientes: la pantalla 3, al orientar los gases de una manera seleccionada, impide el barrido del suelo o de los neumáticos por los gases de escape. La pantalla 3 protege también el tubo de escape e impide una restricción progresiva de la abertura de extremo 2 que puede conducir a su obturación por el barro proyectado.

Se ha observado además un resultado sorprendente. Mediante ciertas precauciones en cuanto a formas y distancias, la introducción de una pantalla 3 en frente del tubo de escape 1 no conlleva un aumento de la contrapresión que experimenta el motor. Así, la introducción de una pantalla 3 no conlleva un aumento de las pérdidas de carga en la salida del tubo de escape 1. Puede observarse incluso una mejora (reducción de las pérdidas de carga) en ciertas configuraciones particulares, en particular cuando D/3<=d<=2D/3 y utilizando un ensanchamiento (5 - véanse las figuras 3b, 3c, 3e y 3f) que permite disponer la abertura de extremo 2 con un diámetro superior al diámetro nominal D del tubo.

El solicitante ha podido observar que se obtiene un mejor efecto de dispersión con una pantalla 3 con una superficie superior a la de la abertura de extremo, es decir, una pantalla que (en vista lateral) es más ancha alrededor de la abertura de extremo 2 del tubo de escape 1. Se observa por tanto en la figura 1, que muestra en trazos de puntos la proyección de la abertura de extremo 2 sobre la pantalla 3, que la pantalla presenta una corona periférica de anchura b.

El solicitante ha podido observar también que se obtiene un efecto de dispersión muy eficaz cuando la distancia d entre la pantalla 3 y la abertura de extremo 2 se mantiene dentro del orden de la tercera parte del diámetro D del tubo de escape 1. Una dispersión particularmente eficaz puede observarse alrededor de este valor, sin producir pérdida de carga demasiado perjudicial para el funcionamiento del motor.

La figura 1 muestra también un soporte de fijación 4 de la pantalla sobre el tubo de escape 1.

El soporte de fijación 4 está fijado al nivel de un borde de la abertura de extremo 2 del tubo de escape 1.

Este soporte cubre angularmente aproximadamente una cuarta parte de la circunferencia de la abertura de extremo 2.

El soporte 4 sirve de obstáculo para las volutas de gas y permite también orientar direccionalmente el flujo saliente siguiendo la dirección principal G (figura 2b).

Las diferentes figuras 2a a 3f muestran diferentes variantes del dispositivo según la invención según varias direcciones de observación.

Así, la figura 2b muestra el dispositivo de la figura 2a pivotado 90º con respecto al eje del tubo de escape 1.

La figura 2b muestra así el dispositivo observado según la dirección F1 de la figura 2a, mientras que la figura 2a muestra el dispositivo observado según la dirección F2 de la figura 2b.

Se asociará por tanto de la misma manera la figura 3a con la figura 3d, la figura 3b con la figura 3e y la figura 3c con la figura 3f.

La dispersión de los gases tiene lugar según la dirección principal G (figura 2b).

Los gases se dispersan principalmente en el lado opuesto al soporte de fijación 4. Con el uso parece que esta disposición asimétrica produce una dispersión más ventajosa por lo que respecta a la furtividad infrarroja confe-
rida.

Las figuras 3a a 3f muestran otros modos de realización de la invención diferentes.

Las figuras 3a y 3d sólo se diferencian de las figuras 2a y 2b por una estructura de múltiples capas de la pantalla 3.

Las figuras 3b y 3e y 3c y 3f muestran la utilización de un collar de adaptación 5 que está dispuesto en la abertura de extremo 2 del tubo de escape 1.

Las figuras 3b y 3e muestran por tanto, según dos ángulos de visión diferentes, un modo de realización que comprende un collar de adaptación 5 que presenta en corte longitudinal un perfil troncocónico.

Las figuras 3c y 3f muestran un modo de realización que comprende un collar de adaptación 5 que presenta en corte longitudinal un perfil tórico.

En todos los casos, el collar de adaptación 5 prolonga el tubo de escape 1 al nivel de la abertura de extremo 2 y permite modificar la sección de la abertura de extremo 2.

Se ha constatado que la dispersión de los gases era mejor con un collar 5 tórico que con un collar 5 troncocónico. Asimismo era mejor con un collar 5 troncocónico que sin collar. Según los modos de realización de las figuras 1, 2a y 2b, la pantalla 3 es de una sola capa y comprende una placa delgada 6 única. Esta placa puede realizarse de cualquier material que soporte las altas temperaturas que hay en la salida de un tubo de escape 1. Ventajosamente se realiza de un material metálico. Un modo de realización de una sola capa de este tipo está particularmente adaptado para un montaje de sistema de escape con desviación. En este caso, la placa delgada 6 sólo puede ser vista por un posible detector de infrarrojos siguiendo su canto. Por tanto, la placa 6 puede estar tanto más caliente cuanto que su detectabilidad infrarroja se limita a la extensión de su perfil, tanto más reducida cuanto más delgada sea la placa 6. Por delgada, se entiende un espesor del orden de 5 a 10 mm.

Según un segundo modo de realización, ilustrado en detalle en la figura 4, la pantalla 3 está constituida por varias placas. Comprende, en el ejemplo representado, al menos dos placas paralelas. Estas placas pueden realizarse en cualquier material que soporte las altas temperaturas que hay en la salida de un tubo de escape 1. Ventajosamente se realizan de material metálico. Se designará como placa interior 7 la placa más próxima al tubo de escape 1 y como placa exterior 8 la placa más alejada del tubo de escape 1. Estas placas 7 y 8 son paralelas entre sí. Están solidarizadas y se mantienen separadas entre sí por medio de separadores 13.

Los separadores podrán ser barras o barrotes metálicos soldados a las dos placas 7 y 8 y paralelos entre sí. La sección de estos separadores 13 se reduce al máximo con el fin que sean fácilmente esquivables y que no interfieran en la circulación de aire. Su espesor diametral será por tanto del orden de una decena de milímetros. Los separadores 13 delimitan de este modo venas de fluido cuya yuxtaposición constituye una lámina de aire 9 aislante. La lámina de aire 9 tiene como efecto permitir una circulación de aire paralela a la pantalla 3 y tangente al penacho de escape con desviación por la pantalla 3.

Esta circulación de aire contribuye a la dispersión de los gases, a su dilución así como a su enfriamiento. Permite sobre todo realizar entre las placas, mediante arrastre debido a los propios gases de escape, un aporte de aire fresco que contribuye enormemente al enfriamiento de las placas, sobre todo a nivel exterior.

Las venas de fluido yuxtapuestas que forman la lámina de aire se orientarán preferiblemente según la dirección G del flujo de gas.

La lámina de aire 9 será más particularmente eficaz con una distancia entre las dos placas 7, 8 y por tanto con un espesor de la lámina de aire 9 del orden de 25 mm.

Se ha constatado además un aumento de la circulación del aire en la lámina de aire 9 mediante amplificación del drenaje, cuando la placa interior 7 presenta una superficie ligeramente inferior a la de la placa exterior 8, confiriendo así a la placa interior 7 una superficie proyectada inscrita en la superficie de la placa exterior 8. Esta disposición se ilustra en las figuras 3a a 3f. Este efecto se garantiza más particularmente cuando una generatriz de cono o de pirámide que une los bordes de las dos placas forma un ángulo próximo a 45º con el eje central del tubo de escape.

Las placas 7 y 8 delimitan al menos una lámina de aire 9 entre sí. El dispositivo se ilustra y describe con una lámina de aire 9 delimitada por dos placas 7, 8. Sin embargo será evidente para el experto en la materia que es posible realizar una pantalla 3 de múltiples capas que comprenda n placas paralelas que delimitan n-1 láminas de aire 9.

La placa interior 7 y la placa exterior 8 son ventajosamente chapas delgadas, con un espesor del orden de 5 a
10 mm.

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Según un modo de realización opcional, la cara exterior 14 de la placa exterior 8, es decir, la cara alejada del tubo de escape 1, está recubierta por una capa aislante 10. La cara exterior 14 de la placa exterior 8 es la cara más externa del dispositivo según la invención y por tanto la que es visible especialmente en el caso de un montaje en pared visible.

Conviene por tanto reducir la temperatura aparente en la superficie de esta cara exterior 14 cuya placa 8 se calienta por conducción y radiación desde la placa 7, sometida al contacto de los gases. La presencia de una capa térmicamente aislante 10 tiene como efecto limitar la temperatura aparente de esta cara exterior 14 con el fin de disminuir la detectabilidad.

Se ha designado como cara interior una cara próxima al tubo de escape 1 y como cara exterior una cara alejada del tubo de escape 1. La placa interior 7 presenta por tanto una cara exterior 11 que está en frente de una cara interior 12 de la placa exterior 8.

Ventajosamente, con el fin de limitar los intercambios radiantes, una u otra, o ambas superficies opuestas 11, 12 presentan un revestimiento brillante. El efecto de este revestimiento brillante es ser antiemisor con el fin de limitar las transmisiones de calor de una placa interior 7 hacia una placa exterior 8.

Un elemento puede considerarse brillante si su emisividad es inferior a 0,4. Un brillo particularmente recomendado correspondería a un valor del orden de 0,1, lo que corresponde al brillo de las películas metálicas nuevas. Un valor inferior no presenta interés particular dado que la oxidación y la suciedad provocan una subida de los valores de emisividad.

La figura 5 muestra una variante de realización de la placa interior 7 (representada sola).

Según esta variante se reduce la superficie de la placa interior 7 con respecto a la de la placa exterior 8 previendo en la periferia de la placa interior 7 muescas 15 distribuidas de manera uniforme angularmente.

Tal disposición permite aumentar el drenaje de la lámina de aire 9 por los gases salientes.

El número y las dimensiones de las muescas 15 se determinarán por el experto en la materia en función de las características de drenaje deseadas.

Evidentemente es posible variar la forma y la distribución, uniforme o no, de las muescas. Especialmente podrán realizarse muescas redondeadas en forma de ondulaciones regulares, por ejemplo sinusoidales.

Evidentemente se podrá tener una placa interior 7 de diámetro inferior al de la placa exterior 8 y que también comprende muescas.

Claims (16)

1. Dispositivo de discreción infrarroja para un tubo de escape de un motor de vehículo, comprendiendo dicho tubo de escape una abertura de extremo y una pantalla (3) dispuesta en el exterior frente a la abertura de extremo (2) del tubo de escape (1), y sustancialmente en perpendicular a la dirección de salida (S) de los gases de escape, caracterizado porque la pantalla (3) está fijada al nivel de un borde de la abertura de extremo (2) del tubo de escape mediante un soporte de fijación que cubre angularmente una parte de la circunferencia de la abertura de extremo con objeto de orientar en dirección el flujo saliente.

2. Dispositivo de discreción infrarroja según la reivindicación 1, caracterizado porque la pantalla (3) tiene una superficie superior a la de la abertura de extremo (2) del tubo de escape (1).

3. Dispositivo de discreción infrarroja según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el tubo de escape (1) presenta un diámetro (D) y porque la pantalla (3) está dispuesta a una distancia (d) de la abertura de extremo (2) del tubo de escape comprendida entre aproximadamente 1/4 y 3/4 del diámetro (D).

4. Dispositivo de discreción infrarroja según la reivindicación 1, caracterizado porque la abertura de extremo (2) comprende además un collar (5) dispuesto entre la abertura y la pantalla, collar cuya abertura tiene una superficie superior a la de la abertura de extremo (2).

5. Dispositivo de discreción infrarroja según la reivindicación 4, caracterizado porque el collar (5) tiene en corte longitudinal un perfil troncocónico.

6. Dispositivo de discreción infrarroja según la reivindicación 4, caracterizado porque el collar (5) tiene en corte longitudinal un perfil tórico.

7. Dispositivo de discreción infrarroja según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la pantalla (3) está constituida por una placa delgada única (6).

8. Dispositivo de discreción infrarroja según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la pantalla (3) es de múltiples capas y comprende al menos una placa interior (7) y al menos una placa exterior (8) que delimitan entre sí al menos una lámina de aire (9).

9. Dispositivo de discreción infrarroja según la reivindicación 8, caracterizado porque la lámina de aire (9) presenta un espesor de aproximadamente 25 mm.

10. Dispositivo de discreción infrarroja según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque la placa interior (7) tiene una superficie inferior a la de la placa exterior (8).

11. Dispositivo de discreción infrarroja según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la placa interior (7) comprende muescas periféricas (15).

12. Dispositivo de discreción infrarroja según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque la placa interior (7) y la placa exterior (8) se presentan en forma de chapas delgadas.

13. Dispositivo de discreción infrarroja según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque la placa exterior (8) comprende una cara exterior (14) recubierta por una capa aislante (10).

14. Dispositivo de discreción infrarroja según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque la placa interior (7) comprende una cara exterior (11) dotada de un revestimiento brillante.

15. Dispositivo de discreción infrarroja según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado porque la placa exterior (8) comprende una cara interior (12) dotada de un revestimiento brillante.

16. Sistema de escape que comprende un dispositivo de discreción infrarroja según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.