ES2918500T3 - Motor de combustión interna - Google Patents

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Abstract

Descrito se describe un motor de combustión interno, en particular con un sistema de enfriamiento de agua de doble circuito, que comprende un cárter, al menos un riel de entrada y/o salida que está dispuesto aguas arriba del cárter, se comunica con el cárter y sostiene el refrigerante, al menos uno La cabeza del cilindro que conduce el refrigerante, y al menos una salida y/o riel de entrada que está dispuesta aguas abajo de la cabeza del cilindro, se comunica con la cabeza del cilindro y sostiene el refrigerante. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Motor de combustión interna
La invención se refiere a un motor de combustión interna según la cláusula precaracterizante de la reivindicación 1.
Un motor de combustión interna de este tipo es conocido, p. ej., a partir del documento DE 102013 113609 A1.
Un motor de combustión interna distinto, con circuito de refrigeración es conocido a partir del documento DE 19628 762 A1. Éste muestra un circuito de refrigeración de un motor de combustión interna con un bloque de cilindro cerrado con una camisa de refrigeración, una culata con canales de agua de refrigeración, una cara de brida común entre culata y bloque de cilindro, así como guías de refrigeración dentro del bloque cilindro, las cuales están configuradas como canales de suministro o de retorno, de las cuales al menos una guía de agua de refrigeración desemboca en la cara de brida, existiendo entre la camisa de refrigeración y al menos una de las guías de agua de refrigeración una conexión en forma de una ranura fundida partiendo desde la cara de brida al bloque de cilindro.
En camisas de refrigeración conocidas hasta el momento, el agua se guía de diferente manera desde la bomba hacia los pasos a ser refrigerados en la caja del cigüeñal. En la mayoría de los casos, hay solo una o máximo dos entradas a la camisa de refrigeración de la caja del cigüeñal. El termostato está fijado en la mayoría de los casos en una cara frontal de la culata. A causa de esto, se producen distribuciones irregulares del agua sobre los cilindros individuales, las cuales pueden compensarse solo mediante reducciones adecuadas de los pasos a la junta de culata. Estas reducciones de paso guían a mayores pérdidas de presión, mayor potencia de bombeo y, con ello, en última instancia a un mayor consumo de combustible. El agua que fluye a través de los pasos de la junta desde la caja del cigüeñal a la cabeza solo puede abandonar la cabeza por un lado, con lo cual no se puede evitar un suministro de agua muy diferente de las regiones individuales en la cabeza.
El objeto de la presente invención es evitar las desventajas antes mencionadas y proporcionar un motor de combustión interna, el cual guía corriente de agente refrigerante en su mayor parte con poca pérdida hacia los puntos de refrigeración.
El objeto de la presente invención se resuelve mediante un motor de combustión interna con las características de la reivindicación 1.
En este caso, es ventajoso que el circuito de refrigeración presente baja pérdida de presión y distribución regular del agente refrigerante. Esto ahorra potencia de bombeo, genera menor deformación del cilindro y se encarga de un efecto de refrigeración eficaz.
Otras configuraciones ventajosas resultan de las reivindicaciones dependientes.
A continuación, la invención se explica más en detalle mediante un ejemplo de realización representado en el dibujo. En este caso, muestra:
la Figura 1: un circuito hidráulico individual
la Figura 2: camisa hidráulica “Common-Rail”, circuito hidráulico individual
la Figura 3: camisa hidráulica “Common-Rail”, circuito hidráulico doble
la Figura 4: camisa hidráulica “Common-Rail”, circuito hidráulico doble con refrigerador en el raíl de entrada
la Figura 5: el flujo de agua en la caja del cigüeñal con aspas de flujo en el lado de entrada la Figura 6: el flujo de agua en la caja del cigüeñal con aspas de flujo en el lado de entrada y de salida la Figura 7: el flujo de agua entre las válvulas
la Figura 8: el fondo de combustión.
En la Figura 1 se representa, a modo de ejemplo, un circuito hidráulico individual estándar, con motor 1 de combustión, el cual presenta una caja 2 del cigüeñal y una culata 3 fijada encima. El circuito de refrigeración del motor 1 de combustión presenta una bomba 4 de agente refrigerante, después de la cual en dirección de flujo del agente refrigerante está dispuesto un radiador 5 de aceite de motor (MOK). En dirección de flujo del agente refrigerante, después del radiador 5 de aceite de motor (MOK), el flujo de agente refrigerante se bifurca en el refrigerador 6 de recirculación de gases de escape (RGE) y la caja 2 del cigüeñal. Una vez que el agente refrigerante ha fluído a través de la caja 2 del cigüeñal, alcanza la culata 3. Una vez que el agente refrigerante ha fluído a través de la culata 3, se unifica con el flujo parcial del agente refrigerante, el cual fluye del refrigerador 6 de recirculación de gases de escape (RGE). Este flujo de agente refrigerante unificado alcanza ahora el termostato 7, el cual guía el flujo de agente refrigerante, según el ajuste de trabajo, bien directamente a la bomba 4 de agente refrigerante o le deja tomar el desvío a través del refrigerador 8.
La Figura 2 muestra, a modo de ejemplo, un circuito hidráulico individual con camisa de refrigeración “Common-Rail” .
Ventajoso, desde el punto de vista de la refrigeración, es un flujo de agua que fluye esencialmente en dirección transversal en la caja 2 del cigüeñal y en la culata 3.
Antes de la entrada en la caja del cigüeñal, está fijado un volumen de entrada (“Common Rail”), dentro del cual puede entrar agua con poca pérdida desde la bomba. Desde este raíl, los flujos de agua se guían de forma regular hacia los cilindros individuales. Además, desde este raíl se puede extraer de forma adaptada a las necesidades agua para otros refrigeradores como, p. ej., refrigerador de RGE y refrigerador de aceite de motor. Los respectivos flujos de cantidad de agua pueden adaptarse mediante las secciones transversales. El raíl debería ser cónico en el caso óptimo para posibilitar velocidades de agua regulares y extracciones de agua con poca pérdida. Una vez que el agua ha fluído a través de los pasos de cilindro en la caja del cigüeñal, circula a través de la junta de culata al otro lado hacia arriba a la cabeza. A continuación, la cabeza también se circula a través de forma transversal. El agua fluye, al abandonar la región de la cabeza (en el caso ideal, en el lado de los canales de salida, para refrigerar allí al máximo), a un segundo volumen, el raíl de salida, el cual de la misma manera debería estar moldeado cónico conforme a las cantidades de agua. Desde allí, el agua sigue fluyendo de manera habitual hacia el termostato. Esto está representado esquemáticamente en la Figura 2 para un circuito hidráulico individual.
Se representa el motor 1 de combustión interna, la caja 2 del cigüeñal y una culata 3 fijada encima. El circuito de refrigeración del motor 1 de combustión interna presenta una bomba 4 de agente refrigerante, después de la cual en dirección de flujo del agente refrigerante está dispuesto un raíl 9 de entrada, bifurcándose el flujo de agente refrigerante en dirección de flujo en un refrigerador 5 de aceite de motor (MOK) y un refrigerador 6 de recirculación de gases de escape (RGE), los cuales están dispuestos antes o después del raíl 9 de entrada, y en la caja 2 del cigüeñal. En dirección de flujo del agente refrigerante después del refrigerador 5 de aceite de motor (MOK) y del refrigerador 6 de recirculación de gases de escape (RGE), el flujo de agente refrigerante se unifica con el flujo parcial de agente refrigerante, el cual sale del raíl 10 de salida. El agente refrigerante del flujo parcial que proviene del raíl 9 de entrada circula a través de la caja 2 del cigüeñal, una vez que ha fluído a través de la caja 2 del cigüeñal, alcanza la culata 3. Una vez que el agente refrigerante ha circulado a través de la culata 3, fluye al raíl 10 de salida. Este flujo de agente refrigerante, que proviene del raíl 10 de salida, MOK 5 y RGE 6, y unificado alcanza ahora el termostato 7, el cual guía el flujo de agente refrigerante, según el ajuste de trabajo, bien directamente a la bomba 4 de agente refrigerante o le deja tomar el desvío a través del refrigerador 8.
En caso de utilización de un circuito hidráulico doble según la Figura 3 (“Split Cooling”), se utilizan dos railes de salida separados, de modo que se puede desconectar la refrigeración de la caja del cigüeñal para un calentamiento más rápido del motor con una chapaleta ajustada. En la Figura 3 está representado un esquema de este tipo.
La Figura 3 da a conocer un circuito hidráulico doble de camisa de refrigeración “Common-Rail” con “Split Cooling”, (Fig. 3 4).
Ventajoso, desde el punto de vista de la refrigeración, es un flujo de agua que fluye esencialmente en dirección transversal en la caja 2 del cigüeñal y en la culata 3, y la capacidad de desconexión de la refrigeración de la caja del cigüeñal para un calentamiento más rápido del motor.
En la Figura 3 se representa a modo de ejemplo el motor 1 de combustión, el cual presenta una caja 2 del cigüeñal y una culata 3 fijada encima. El circuito de refrigeración del motor 1 de combustión presenta una bomba 4 de agente refrigerante, después de la cual en dirección de flujo del agente refrigerante está dispuesto un raíl 9 de entrada, bifurcándose el flujo de agente refrigerante en un refrigerador 5 de aceite de motor (MOK) y un refrigerador 6 de recirculación de gases de escape (RGE), que están dispuestos después del raíl 9 de entrada, y en la caja 2 del cigüeñal y la culata 3. En dirección de flujo del agente refrigerante después del refrigerador 5 de aceite de motor (MOK) y del refrigerador 6 de recirculación de gases de escape (RGE), el flujo de agente refrigerante se unifica con el flujo parcial de agente refrigerante, el cual sale del raíl 10 de salida de la culata y del raíl 11 de salida de la caja del cigüeñal. El flujo parcial de agente refrigerante que sale de la caja del cigüeñal, circula a través de una chapaleta 12 ajustada, la cual se comunica con el control de motor no representado. La chapaleta 12 ajustada es capaz de controlar cuantitativamente el flujo de agente refrigerante que proviene del raíl 11 de salida de la caja del cigüeñal o, al menos, para conectarlo y desconectarlo. La región de circulación de la chapaleta ajustada se encuentra entre las condiciones marco “circulación completa” y “completamente cerrado”. El agente refrigerante del flujo parcial que proviene del raíl 9 de entrada, circula, por un lado, a través de la caja 2 del cigüeñal y de la culata 3. Una vez que el agente refrigerante ha fluído a través de la caja 2 del cigüeñal, alcanza el raíl 11 de salida. Una vez que el otro flujo parcial del agente refrigerante del raíl de entrada ha fluído a través de la culata 3, fluye al raíl 10 de salida de la culata. Este flujo de agente refrigerante unificado y que proviene del raíl 10 de salida, del raíl 11 de salida, del MOK 5 y del RGE 6, alcanza ahora el termostato 7, el cual guía el flujo de agente refrigerante, según el ajuste de trabajo, bien directamente a la bomba 4 de agente refrigerante o le deja tomar el desvío a través del refrigerador 8.
En ambos casos, mediante la camisa refrigerante “Common-Rail” se hace posible una refrigeración de flujo transversal particularmente eficaz, regular y con poca pérdida de presión de la caja 2 del cigüeñal y de la culata 3. Los detalles deberían interpretarse con ayuda de cálculos de CFD.
En la Figura 4, se representa un circuito hidráulico doble con camisa de refrigeración “Common-Rail” 9 y refrigerador 13 de aceite en la caja 2 del cigüeñal y en la culata 3.
La Figura 4 muestra a modo de ejemplo el motor 1 de combustión, el cual presenta una caja 2 del cigüeñal y una culata 3 fijada encima. El circuito de refrigeración del motor 1 de combustión presenta una bomba 4 de agente refrigerante, después de la cual en dirección de flujo del agente refrigerante está dispuesto un raíl 9 de entrada, bifurcándose el flujo de agente refrigerante en un refrigerador 5 de aceite de motor (MOK) y un refrigerador 6 de recirculación de gases de escape (RGE), que están dispuestos después del raíl 9 de entrada, y en la caja 2 del cigüeñal y la culata 3. En dirección de flujo del agente refrigerante después del refrigerador 5 de aceite de motor (MOK) y del refrigerador 6 de recirculación de gases de escape (RGE), el flujo de agente refrigerante se unifica con el flujo parcial de agente refrigerante, el cual sale por el raíl 10 de salida de la culata y por el raíl 11 de salida de la caja del cigüeñal. El flujo parcial de agente refrigerante que sale del raíl 11 de salida de la caja del cigüeñal, circula a través de una chapaleta 12 ajustada, la cual se comunica con el control de motor no representado. La chapaleta 12 ajustada es capaz de controlar cuantitativamente el flujo de agente refrigerante que proviene del raíl 11 de salida de la caja del cigüeñal. La región de circulación de la chapaleta ajustada se encuentra entre las condiciones marco “circulación completa” y “completamente cerrada”. El agente refrigerante del flujo parcial que proviene del raíl 9 de entrada, circula, por un lado, a través de la caja 2 del cigüeñal y de la culata 3. Una vez que el agente refrigerante ha fluído a través de la caja 2 del cigüeñal, alcanza el raíl 11 de salida. Una vez que el otro flujo parcial del agente refrigerante del raíl de entrada ha fluído a través de la culata 3, fluye al raíl 10 de salida de la culata. Este flujo de agente refrigerante unificado y que proviene del raíl 10 de salida, del raíl 11 de salida, del MOK 5 y del RGE 6, alcanza ahora el termostato 7, el cual guía el flujo de agente refrigerante, según el ajuste de trabajo, bien directamente a la bomba 4 de agente refrigerante o le deja tomar el desvío a través del refrigerador 8.
La Figura 5 muestra, a modo de ejemplo, el flujo de agua en la caja 2 del cigüeñal del motor 1 de combustión interna de seis cilindros, con aspas 14 de circulación configuradas como garras en el lado de entrada. Las aspas de circulación deben verse como reemplazo o complementación de la forma cónica del raíl. En la Fig. 6, a modo de ejemplo, no están realizadas cónicas. El motor 1 de combustión interna presenta en el flujo de camisa de refrigeración aspas 14 de circulación tipo garras. El flujo de camisa de refrigeración tipo garra presenta una profundidad x(1 -6) individual entre las puntas terminales de las aspas 14 de circulación. En la Figura 5 se puede ver que el raíl 10 de salida y/o 9 de entrada aquí realizados cónicos, son parte integrante de la camisa de refrigeración. El flujo del líquido refrigerante dentro de las aspas de circulación tiene lugar dentro de las aspas de circulación hacia arriba a la culata 15. La profundidad x se interpreta por medio de CFD.
La Figura 6 muestra el flujo de agua en la caja 2 del cigüeñal del motor 1 de combustión interna, en este ejemplo, de seis cilindros, con aspas 14 de circulación configuradas como garras en el lado de entrada y en el de salida. El motor 1 de combustión interna presenta en el flujo de camisa de refrigeración aspas 14 de circulación tipo garras, las cuales están dispuestas tanto en el lado de entrada al igual que también en el de salida. El flujo de camisa de refrigeración tipo garra presenta una profundidad a(1-6), e(1-6) individual entre las puntas terminales de las aspas 14 de circulación. En la Figura 6 se puede ver que los raíles 10, 11 de salida y/o 9 de entrada son parte integrante de la camisa de refrigeración.
En la Figura 7 se muestra el flujo de agua entre las válvulas en la culata 3.
En la Figura 7 se representa el flujo de agua entre las válvulas 15 de salida, las válvulas 16 de entrada y el inyector 17. El flujo de refrigeración principal tiene lugar entre los canales de salida calientes. Las distancias a, b, c, d entre las válvulas se interpretan por medio de Computational Fluid Dynamics (CFD).
La Figura 8 muestra el fondo 19 de combustión a lo largo de la línea A-A o bien B-B de corte entre las válvulas 15, 16 en la culata 3. Para mejor refrigeración del fondo 19 de combustión, tiene lugar un pandeo de la camisa de refrigeración hacia abajo con aspas 18 de circulación tipo talón, concebidas individuales.
Símbolos de referencia
1 motor de combustión interna
2 caja del cigüeñal
3 culata
4 bomba de agente refrigerante
5 refrigerador de aceite de motor (MOK)
6 recirculación de gases de escape (RGE)
7 termostato
refrigerador
raíl de entrada
raíl de salida
raíl de salida
chapaleta regulada
refrigerador de aceite
aspas de circulación
válvula de salida
válvula de entrada
inyector
aspas de circulación
fondo de combustión

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Motor de combustión interna que comprende
una caja (2) del cigüeñal que presenta una camisa de refrigeración y que guía agente refrigerante, al menos un raíl (9) de entrada que acepta agente refrigerante, dispuesto en dirección de flujo del agente refrigerante delante de la caja del cigüeñal y que se comunica con ésta, o al menos un raíl (9) de entrada que acepta agente refrigerante, que es parte integrante de la camisa de refrigeración, al menos una culata (3) que guía agente refrigerante y al menos un raíl (10) de salida que acepta agente refrigerante, en dirección de flujo del agente refrigerante después de la culata (3) y que se comunica con ésta,
caracterizado por
que el raíl (9) de entrada está configurado de tal manera que se comunica tanto con la caja (2) del cigüeñal, al igual que también con la culata (3),
que el raíl (9) de entrada está realizado cónico, y
que la camisa de refrigeración presenta una guía de camisa de refrigeración tipo garra.
2. Motor de combustión interna según la reivindicación 1,
caracterizado por
que el raíl (10) de salida está realizado cónico.
3. Motor de combustión interna según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado por
que la guía de camisa de refrigeración tipo garra presenta aspas (14) de circulación.
4. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones antes mencionadas, caracterizado por que la guía de camisa de refrigeración tipo garra presenta una profundidad x1, a1 y e 1 individual.
5. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones antes mencionadas, caracterizado por que en el raíl (9) de entrada está integrado al menos un refrigerador (6) de RGE.
6. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones antes mencionadas, caracterizado por que el flujo principal de refrigerante fluye entre de los canales de salida calientes.
7. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones antes mencionadas, caracterizado por que hacia el fondo (19) de combustión están dispuestas aspas (18) de circulación pandeadas tipo talón entre los canales de entrada (16) y de salida (15).
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