ES2626659T3

ES2626659T3 - Sistema de refrigeración de un motor de combustión interna con dos intercambiadores de calor.

Info

Publication number: ES2626659T3
Application number: ES07711811.5T
Authority: ES
Inventors: Christoph Platz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2017-07-25
Anticipated expiration: 2027-03-07
Also published as: DE102006019737A1; EP2013457A1; WO2007124812A1; EP2013457B1

Abstract

Sistema de refrigeración de un motor de combustión interna con dos intercambiadores de calor (6, 7) provistos de una respectiva salida de intercambiador de calor (18, 19), así como con una bomba de refrigerante (5) con dos entradas (8, 9) unidas con sendas salidas de intercambiador de calor (18, 19) y con dos salidas (10, 11), en el que la bomba de refrigerante (5) presenta un rodete de bomba (20) dispuesto de manera giratoria en una cámara de bomba (22) de corte transversal circular de una carcasa de bomba (21) y el sistema de refrigeración posee un termostato (4) que está construido de modo que, en caso de que los intercambiadores de calor (6, 7) no estén recorridos por refrigerante, solamente son recorridas por éste una entrada (8) y ambas salidas (10, 11), caracterizado por que el sistema de refrigeración está concebido de modo que, en caso de que los intercambiadores de calor (6, 7) estén recorridos por refrigerante, ambas entradas (8, 9) y ambas salidas (10, 11) son recorridas por éste, y por que las entradas (8, 9) y las salidas (10, 11) están formadas por unos apéndices de forma de segmento tubular que se extienden siempre paralelamente por parejas en una dirección que se aleja de la carcasa (21) de la bomba.

Description

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DESCRIPCION

Sistema de refrigeracion de un motor de combustion interna con dos intercambiadores de calor.

La presente invencion concierne a un sistema de refrigeracion de un motor de combustion interna con dos intercambiadores de calor, asf como con una bomba de refrigerante que posee dos entradas y dos salidas y que presenta un rodete de bomba dispuesto de manera giratoria en una camara de bomba de corte transversal circular de una carcasa de bomba, en el que, en caso de que los intercambiadores de calor no esten recorridos por refrigerante, solamente una entrada y ambas salidas estan recorridas por este.

Se han dado ya a conocer sistemas de refrigeracion para motores de combustion interna en multiples formas. Asf, por ejemplo, se ha dado a conocer con el documento DE 40 30 200 C2 un sistema de refrigeracion de motor que posee una bomba de refrigerante accionada de forma rotativa por un ciguenal del motor, la cual posee dos salidas, cada una de las cuales descarga refrigerante en una entrada correspondiente de un grupo de cilindros de un motor en V, y la bomba de refrigerante presenta solamente una seccion de insercion de tubena de admision, es decir, una entrada a traves de la cual entra refrigerante en la bomba de refrigerante, concretamente en la direccion del eje de giro del rodete de la bomba de refrigerante. Por tanto, la bomba de refrigerante presenta una longitud de construccion axial grande en la direccion del eje de giro del rodete de la bomba.

Con el documento DE 198 09 123 B4 se ha dado a conocer una bomba de agua para el circuito de refrigeracion de un motor de combustion interna, teniendo la bomba de agua una abertura colectora axial en la que puede entrar refrigerante procedente de varias aberturas de admision que pueden cerrarse por medio de un distribuidor giratorio.

Un sistema de refrigeracion con dos intercambiadores de calor y una bomba con dos entradas y una salida son conocidos por el documento DE10055452.

Por ultimo, se ha dado a conocer con el documento DE 199 56 732 B4 un dispositivo de refrigeracion para un motor, en el que la bomba de agua prevista en este dispositivo de refrigeracion posee dos entradas y dos salidas, siendo recorrida por agua una primera salida en el caso de un ciclo activo pequeno y siendo recorrida por agua la segunda entrada en el caso de un ciclo activo grande. En el ciclo o circuito pequeno corresponde entonces al circuito de refrigerante durante la fase de calentamiento del motor, es decir, mientras el motor no ha alcanzado aun la temperatura de funcionamiento y el refrigerante no es conducido todavfa por un intercambiador de calor de refrigerante correspondiente. El ciclo grande corresponde al intercambiador de calor de refrigerante que, en comparacion con el circuito de refrigerante, esta recorrido activamente con agua, es decir cuando el motor ha alcanzado ya su temperatura de funcionamiento. La figura 11 de este documento muestra a este respecto que la bomba de refrigerante recibe la corriente de agua en la direccion del eje de giro del rodete de la bomba y, por tanto, posee nuevamente una longitud de construccion axial grande.

Si debe estar prevista ahora una bomba de refrigerante en un motor de combustion interna que posee dos cilindros horizontalmente opuestos, es decir, un motor de combustion interna en la forma de construccion de cilindros antagonicos o en la forma de construccion de rotores antagonicos, la bomba de refrigerante puede ser accionada entonces directamente a traves de un munon de ciguenal correspondientemente configurado del motor de combustion interna, de modo que la bomba de refrigerante puede disponerse, por ejemplo, en un lado frontal del motor de combustion interna situado delante en la direccion de la marcha de un vehfculo equipado con el motor de combustion interna, con lo que se excluye una forma de construccion larga en la direccion del eje de giro del rodete de la bomba del motor de combustion interna. Esto se aplica especialmente cuando el vehfculo consiste en una motocicleta en la que la distancia libre entre el lado frontal del motor de combustion interna y la rueda delantera es corta y, por tanto, excluye una forma de construccion tan larga. Asimismo, en esta motocicleta puede ocurrir que, debido a una configuracion de la construccion delantera de la motocicleta, dada a conocer como grna Telelever de rueda delantera, sea necesario equipar el sistema de refrigeracion con dos intercambiadores de calor independientemente uno de otro, cada uno de los cuales esta asociado a una grna de rueda delantera contigua a la ya descrita.

Partiendo de esto, la presente invencion se basa ahora en el problema de perfeccionar un sistema de refrigeracion de la clase generica expuesta para un motor de combustion interna de tal manera que el espacio de construccion axial de la bomba de refrigerante necesario en la direccion del eje de giro del rodete de la bomba pueda reducirse netamente de tamano en comparacion con bombas de refrigerante conocidas.

La invencion presenta ahora las caractensticas indicadas en la reivindicacion 1 para resolver este problema. Ejecuciones ventajosas de la misma se describen en las demas reivindicaciones.

La invencion crea ahora un sistema de refrigeracion de un motor de combustion interna con dos intercambiadores de calor, asf como con una bomba de refrigerante que posee dos entradas y dos salidas y presenta un rodete de bomba dispuesto de manera giratoria en una camara de bomba de corte transversal circular de una carcasa de bomba, en el que, en caso de que los intercambiadores de calor no estan recorridos por refrigerante, solamente una entrada y ambas salidas son recorridas por este y, en caso de que los intercambiadores de calor esten recorridos

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por refrigerante, ambas entradas y ambas salidas estan recorridas por este.

Por tanto, cuando el motor de combustion interna no se encuentra aun a la temperatura de funcionamiento, se tiene entonces que, en caso de un circuito activo pequeno, la bomba de refrigerante es recorrida por refrigerante a traves de solamente una entrada y ambas salidas, mientras que, en caso de un circuito activo grande, es decir, cuando ambos intercambiadores de calor son recorridos por refrigerante, se recorren con refrigerante ambas entradas y ambas salidas de la bomba de refrigerante. Esto conduce a un entremezclado eficiente de ambos circuitos de refrigerante de ambos intercambiadores de calor y, debido a la supresion de la necesidad de la concentracion de los circuitos de refrigerante de ambos intercambiadores de calor, por ejemplo por medio de una pieza en T situada antes de la entrada de la bomba de refrigerante, lleva tambien a un sistema de refrigeracion que necesita poco espacio de montaje. La utilizacion de esta pieza en T delante de la entrada de la bomba de refrigerante sena necesaria cuando la bomba de refrigerante poseyera solamente una entrada, tal como esto ocurre en bombas de refrigerante conocidas o bien en bombas de refrigerante que poseen ciertamente dos entradas, pero en las que solamente una de ellas es recorrida por el refrigerante en funcion de si esta activo el circuito de refrigeracion grande o el circuito de refrigeracion pequeno.

Una forma de construccion corta de la bomba de refrigerante en la direccion del eje de giro del rodete de la bomba puede conseguirse haciendo que las entradas y las salidas esten formadas por apendices de forma de segmento tubular que se extiendan siempre paralelamente por parejas en una direccion que se aleja de la carcasa de la bomba. Se consigue asf una configuracion de la bomba de refrigerante en la que cada entrada discurre paralelamente a una salida y las entradas y las salidas discurren entonces, por ejemplo, en angulo recto con el eje de giro del rodete de la bomba, con lo que la bomba de refrigerante presenta una construccion francamente corta en la direccion del eje de giro del rodete de la bomba.

Para conseguir ahora en la camara de bomba de la carcasa de la bomba un buen entremezclado del refrigerante que entra por las dos entradas en la camara de la bomba, junto con una compensacion de temperatura correspondiente y, por tanto, una misma temperatura de ambos cilindros del motor de cilindros antagonicos alimentado desde la respectiva salida de la bomba de refrigerante, se ha previsto segun la invencion que las entradas y las salidas esten dispuestas en cruz enfrentadas una a otra con relacion al eje de giro del rodete de la bomba y decaladas en la direccion del eje de giro del rodete de la bomba. Se consigue asf que las corrientes de refrigerante que entran por las dos entradas en la camara de la bomba no solo se empalmen una con otra, por ejemplo a tope, lo que es desfavorable desde el punto de vista reotecnico, sino que las corrientes de refrigerante entrantes incidan sobre el rodete de la bomba a cierta distancia radial, considerado desde el eje de giro del rodete de la bomba, y proporcionen con ello tambien una pequena demanda de energfa para la potencia de accionamiento de la bomba de refrigerante. El refrigerante que entra asf en la camara de la bomba puede circular ahora por pasos previstos en el rodete de la bomba para el flujo del refrigerante desde el lado de aspiracion, es decir, el lado de entrada, hasta el lado de impulsion, es decir, el lado de salida, estando dispuestas con este fin las entradas y las salidas de manera que queden decaladas una respecto de otra en la direccion del eje de giro del rodete de la bomba.

Segun una forma de realizacion preferida, las entradas estan dispuestas aqrn con relacion con la camara de la bomba de tal manera que el refrigerante solicite tangencialmente al rodete de la bomba desde el penmetro exterior de dicho rodete de la bomba. Para evitar ahora que las corrientes de entrada de refrigerante que entran en la camara de la bomba incidan una sobre otra de manera reotecnicamente desfavorable antes de la solicitacion del rodete de la bomba, se ha previsto segun un perfeccionamiento de la invencion que la camara de la bomba posea un tabique que separe las corrientes de entrada de refrigerante una de otra antes de la solicitacion del rodete de la bomba y que se extienda desde una pared exterior de la carcasa de la bomba en direccion a un lado frontal del rodete de la bomba. Por tanto, las dos corrientes de entrada de refrigerante se conducen a la camara de la bomba de modo que sean transportadas por el rodete en rotacion de la bomba hasta el lado de salida a traves de los pasos de dicho rodete, entremezclandose activamente las dos corrientes de entrada de refrigerante en la camara de la bomba.

Para que el rodete de la bomba pueda ser accionado mediante un ajuste de forma por un munon del ciguenal del motor de combustion interna, dicho rodete puede poseer en su lado previsto para acoplamiento con el munon del ciguenal un cubo configurado para ajuste de forma, con el cual el rodete de la bomba define una union arbol-cubo por ajuste de forma con el munon del ciguenal y, por tanto, se evita una intercalacion de un accionamiento auxiliar que necesite una longitud de construccion axial.

Se explicara ahora la invencion con mas detalle en lo que sigue haciendo referencia al dibujo. Este muestra en:

La figura 1, una representacion esquematica de un sistema de refrigeracion segun una forma de realizacion conforme a la presente invencion con un motor de dos cilindros antagonicos y con dos intercambiadores de calor;

La figura 2, una vista en alzado de una bomba de refrigerante desde su lado trasero;

La figura 3, una representacion parcialmente cortada de la bomba refrigerante segun la figura 2 en una vista tomada

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oblicuamente desde arriba;

La figura 4, una vista en corte transversal de la bomba de refrigerante;

La figura 5, una representacion parcialmente cortada de la bomba de refrigerante segun la figura 1;

La figura 6, una vista en perspectiva desde arriba de la bomba de refrigerante tomada desde delante; y

La figura 7, una representacion cortada en perspectiva de la bomba de refrigerante para explicar las trayectorias de flujo.

La figura 1 del dibujo muestra una representacion esquematica de un sistema de refrigeracion conforme a la presente invencion con un motor de dos cilindros antagonicos concebido como motor de combustion interna. El motor 1 presenta dos cilindros 2, 3 que son recorridos por el refrigerante que circula en el sistema de refrigeracion. En el sistema de refrigeracion se encuentra un termostato 4, representado tan solo esquematicamente, que esta concebido de modo que puede conmutar el sistema de refrigeracion pasando del ciclo o circuito pequeno al ciclo o circuito grande. Si el motor 1 se encuentra en la fase de calentamiento, es decir que no ha alcanzado todavfa su temperatura de funcionamiento, el termostato 4 cuida entonces de que el refrigerante trasegado por una bomba de refrigerante 5 en el sistema de refrigeracion sea bombeado ciertamente a traves de los cilindros 2, 3, pero no a traves de unos intercambiadores de calor 6, 7 del cilindro de refrigeracion.

Cuando el motor 1 ha alcanzado ahora su temperatura de funcionamiento, el termostato 4 cuida entonces de que los dos intercambiadores de calor 6, 7 sean recorridos tambien por el refrigerante.

La bomba de refrigerante 5 presenta ahora dos entradas 8,9 y dos salidas 10, 11. Cuando esta activo ahora el ciclo pequeno, el refrigerante entra entonces en la bomba de refrigerante 5 a traves de solamente una entrada 8 y el refrigerante sale por las dos salidas 10, 11 y entra desde allf, a traves de unas entradas de cilindro 12, 13, en una camisa de refrigerante correspondiente de los cilindros 2, 3. Una vez que el refrigerante ha recorrido los cilindros 2, 3, este sale despues de un calentamiento correspondiente del mismo por unas salida de cilindro 14, 15 y circula en la direccion de la flecha hacia el termostato 4. Si el motor 1 no ha alcanzado todavfa su temperatura de funcionamiento, el termostato 4 cuida entonces de que el refrigerante retorne a la entrada 8 de la bomba de refrigerante 5.

Por el contrario, si el motor 1 ha alcanzado su temperatura de funcionamiento, el termostato 4 cuida entonces de que el refrigerante calentado que sale de las salidas de cilindro 14, 15 recorra los intercambiadores de calor a traves de unas entradas correspondientes 16, 17 de dichos intercambiadores de calor 6, 7 y circule nuevamente en direccion a la bomba de refrigerante 5 a traves de unas entradas de intercambiador de calor correspondientes 18, 19. Si esta ahora activo este ciclo grande, es decir que los dos intercambiadores de calor 6, 7 son recorridos por refrigerante, se tiene entonces que el refrigerante entra en la bomba de refrigerante 5 tanto a traves de la entrada 8 como a traves de la entrada 9 y sale de la bomba de refrigerante 5 a traves de las salidas 10 y 11 y entra nuevamente en los cilindros 2, 3.

La figura 2 del dibujo muestra ahora en una vista desde el lado trasero la bomba de refrigerante 5 con sus entradas 8, 9 y sus salidas 10, 11. Como puede apreciarse sin mayores dificultades, las dos entradas 8, 9 estan enfrentadas una a otra en cruz, referido al eje de giro del rodete de bomba 20 visible en la figura 3, y tambien las salidas 10, 11 estan enfrentadas una a otra en cruz. Las salidas 10, 11 estan decaladas entonces con respecto a las entradas 8, 9 en la direccion axial del eje de giro del rodete de bomba 20.

La figura 4 del dibujo muestra ahora una representacion en corte de la bomba de refrigerante 5 con su carcasa de bomba 21 y con una camara de bomba 22 de corte transversal circular formada en la carcasa de bomba 21. En la camara de bomba 22 esta alojado el rodete de bomba 20 en forma giratoria. El refrigerante entra en la carcasa de bomba 21 a traves de una entrada 8 y es impedido allf por un tabique 23 - que se extiende desde una pared exterior 24 de la carcasa de bomba 21 en direccion a un lado frontal 25 del rodete de bomba 20 - de entrar en el recinto 26, que representa la zona de entrada del refrigerante que entra en la carcasa de bomba 21 desde la salida 9, con lo que las corrientes parciales de refrigerante que llegan por las dos entradas 8, 9 no inciden una sobre otra a tope y, por tanto, no son desfavorables para el flujo.

El refrigerante que entra por la entrada 8 recorre un paso 27 del rodete de bomba y llega desde allf a la zona de un recinto 28 formado en la carcasa de bomba 21, desde el cual dicho refrigerante puede circular hasta la entrada 13 del cilindro 3 a traves de la salida 10.

El rodete de bomba 20 posee un cubo 29 que puede ponerse en acoplamiento por ajuste de forma con un munon de ciguenal - no representado con detalle - del motor 1 para que pueda ser puesto directamente en rotacion por el ciguenal.

La figura 5 del dibujo muestra ahora una representacion parcialmente cortada de la bomba de refrigerante segun la figura 2, en la que se ha suprimido la pared exterior 24. Como puede apreciarse sin mayores dificultades, afluye

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refrigerante al rodete de bomba 20 a traves de las entradas 8, 9, a saber, tangencialmente desde el penmetro exterior del rodete de bomba 20, y las dos corrientes parciales de refrigerante se ven impedidas entonces por el tabique 23 de incidir una sobre otra de una manera desfavorable para el flujo antes de la solicitacion del rodete de bomba 20.

La figura 6 del dibujo muestra ahora la bomba de refrigerante 5 en una representacion en perspectiva y oblicuamente dispuesta, pudiendo apreciarse aqu nuevamente que las entradas 8, 9 y las salidas 10, 11 estan axialmente decaladas una respecto de otra en la direccion del eje de giro del rodete de bomba 20, es decir que se encuentran en planos axialmente decalados uno respecto de otro.

Por ultimo, la figura 7 muestra una representacion cortada en perspectiva de la bomba de refrigerante 5 en una vista tomada oblicuamente desde arriba, habiendose suprimido la entrada 8 de la bomba de refrigerante 5 con miras a simplificar la representacion. La figura 7 sirve para explicar las condiciones de flujo y muestra la trayectoria de flujo del refrigerante con ayudas de flechas 30. El refrigerante entra en la carcasa de bomba 21 a traves de una entrada 9 - la segunda entrada 8 ha sido suprimida en aras de una simplificacion de la representacion grafica -y, atravesando unos pasos 27 del rodete de bomba 20, pasa por dicho rodete de bomba desde el lado de aspiracion hasta el lado de impulsion y es descargado allf a traves de las salidas 10, 11 para llegar a las entradas 12, 13 de los cilindros 2, 3.

La invencion crea ahora una bomba de refrigerante de construccion francamente corta en la direccion del eje de giro del rodete de la bomba. Gracias a la configuracion de la bomba de refrigerante de tal manera que el refrigerante pueda entrar en la carcasa de la bomba a traves de dos entradas, a saber, tangencialmente al penmetro exterior del rodete de bomba, se consigue esta forma de construccion axial corta de la bomba de refrigerante. En la camara de la bomba de refrigerante tiene lugar un eficiente entremezclado de las corrientes parciales de refrigerante que llegan por las dos entradas y, por tanto, se produce una eficiente compensacion de la temperatura del refrigerante, de modo que, cuando se utiliza el sistema de refrigeracion segun la invencion en un motor de combustion interna de dos cilindros, se consigue un balance de temperatura uniforme de ambos cilindros.

Por lo demas, respecto de caractensticas de la invencion no explicadas anteriormente con mas detalle se hace referencia expresa a las reivindicaciones y los dibujos.

Lista de simbolos de referencia

1 Motor

2 Cilindro

3 Cilindro

4 Termostato

5 Bomba de refrigerante

6 Intercambiador de calor

7 Intercambiador de calor

8 Entrada

9 Entrada

10 Salida

11 Salida

12 Entrada de cilindro

13 Entrada de cilindro

14 Salida de cilindro

15 Salida de cilindro

16 Entrada de intercambiador de calor

17 Entrada de intercambiador de calor

18 Salida de intercambiador de calor

19 Salida de intercambiador de calor

20 Rodete de bomba

21 Carcasa de bomba

22 Camara de bomba

23 Tabique

24 Pared exterior

25 Lado frontal

26 Recinto

27 Paso

28 Recinto

29 Cubo

30 Flechas

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Sistema de refrigeracion de un motor de combustion interna con dos intercambiadores de calor (6, 7) provistos de una respectiva salida de intercambiador de calor (18, 19), asf como con una bomba de refrigerante (5) con dos entradas (8, 9) unidas con sendas salidas de intercambiador de calor (18, 19) y con dos salidas (10, 11), en el que la bomba de refrigerante (5) presenta un rodete de bomba (20) dispuesto de manera giratoria en una camara de bomba (22) de corte transversal circular de una carcasa de bomba (21) y el sistema de refrigeracion posee un termostato (4) que esta construido de modo que, en caso de que los intercambiadores de calor (6, 7) no esten recorridos por refrigerante, solamente son recorridas por este una entrada (8) y ambas salidas (10, 11), caracterizado por que el sistema de refrigeracion esta concebido de modo que, en caso de que los intercambiadores de calor (6, 7) esten recorridos por refrigerante, ambas entradas (8, 9) y ambas salidas (10, 11) son recorridas por este, y por que las entradas (8, 9) y las salidas (10, 11) estan formadas por unos apendices de forma de segmento tubular que se extienden siempre paralelamente por parejas en una direccion que se aleja de la carcasa (21) de la bomba.
2. Sistema de refrigeracion segun la reivindicacion 1, caracterizado por que las entradas (8, 9) y las salidas (10, 11) estan dispuesta enfrentadas una a otra en cruz con relacion al eje de giro del rodete de bomba (20) y decaladas en la direccion del eje de giro.
3. Sistema de refrigeracion segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que las entradas (8, 9) estan dispuestas con relacion a la camara de bomba (22) de tal manera que el refrigerante solicita tangencialmente al rodete de bomba (20) desde el penmetro exterior de dicho rodete de bomba (20).
4. Sistema de refrigeracion segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la camara de bomba (22) posee un tabique (23) que separa una de otra las dos corrientes de entrada de refrigerante antes de la solicitacion del rodete de bomba (20) y que se extiende desde una pared exterior de la carcasa de bomba (21) en direccion a un lado frontal (25) del rodete de bomba (20).
5. Sistema de refrigeracion segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las dos corrientes de entrada de refrigerante se entremezclan en la camara de bomba (22).
6. Sistema de refrigeracion segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el rodete de bomba (20) posee un cubo (29) concebido para establecer un acoplamiento por ajuste de forma con un munon de ciguenal del motor de combustion interna.
7. Sistema de refrigeracion segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el rodete de bomba (20) posee unos pasos (27) para conducir refrigerante desde el lado de entrada de la camara de bomba (22) hasta el lado de salida.
8. Sistema de refrigeracion segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el motor de combustion interna posee dos cilindros horizontalmente opuestos (2, 3).