ES2966152T3

ES2966152T3 - Válvula de control de flujo de gas y de sonido y sistema de gas de escape

Info

Publication number: ES2966152T3
Application number: ES19801586T
Authority: ES
Inventors: Jure Penca; Igor Akrapovic
Original assignee: Akrapovic D D
Current assignee: Akrapovic D D
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2024-04-18
Anticipated expiration: 2039-11-15
Also published as: US20220049635A1; EA202191475A1; DK3887661T3; BR122023020218A2; KR20210094607A; AU2019387185A1; US11965443B2; MX2021006225A; CN113302385B; EP3660290B1; BR112021010076A2; EP3660290A1; WO2020109036A1; CY1124589T1; CA3125213A1; DK3660290T3; MD3887661T2; FI3887661T3; LT3887661T; PL3887661T3

Abstract

Válvula de control de flujo y sonido de gas para un sistema de escape de un motor de combustión interna que comprende una carcasa que incluye una entrada, una primera salida y una segunda salida, y un miembro de válvula dispuesto dentro de la carcasa para formar un primer conducto que conecta la entrada con la primera. salida y/o un segundo conducto desde la entrada a la segunda salida, en donde el miembro de válvula se puede mover con respecto al alojamiento entre una primera posición predeterminada en la que el miembro de válvula cierra el segundo conducto y una segunda posición predeterminada en la que el miembro de válvula cierra el primer conducto, por lo que el miembro de válvula puede girar alrededor de un eje de válvula alineado paralelo, en particular coaxial, a una línea central de la entrada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Válvula de control de flujo de gas y de sonido y sistema de gas de escape

La invención se refiere a una válvula de control de flujo de gas y de sonido para un sistema de escape de un motor de combustión interna. La invención se refiere, además, a un sistema de gas de escape de un motor de combustión interna que comprende al menos una válvula de control de flujo de gas y de sonido. Particularmente, la invención se refiere a un sistema de escape y/o a una válvula de control de flujo de gas y de sonido para un motor de combustión interna de automóvil.

En particular, el sistema de escape o la válvula de la invención se pueden utilizar junto con un motor en V, un motor bóxer o cualquier tipo de motor de combustión interna. Los motores de combustión interna de alto rendimiento típicos tienen un grupo de cilindros izquierdo y un grupo de cilindros derecho, cada uno de los cuales puede conectarse a un tramo de escape individual izquierdo o derecho. En dicho sistema de escape, cada tramo de escape, el tramo de escape izquierdo y el tramo de escape derecho, comprende una estructura de tramo respectivo que define una entrada de tramo en la que se inyecta el gas de escape procedente del grupo de cilindros izquierdo o derecho respectivo. El sistema de escape puede comprender una o más salidas de escape que se abren a la atmósfera para liberar el gas de escape procedente del sistema de escape.

El documento US 2003/0192606 A1 describe una válvula de conmutación o una válvula de control de flujo de gas para guiar el gas de escape procedente de una entrada hasta una primera o segunda salida. La válvula de conmutación incluye una carcasa en la que hay formadas una entrada, una primera salida y una segunda salida. Un miembro de control direccional en forma de aleta oscilante está ubicado dentro de la carcasa y la primera salida o la segunda salida pueden cerrarse de forma selectiva, como resultado de lo cual la otra salida respectiva está en conexión con la entrada. La válvula de conmutación según el documento US 2003/0192606 A1 está diseñada para reducir al mínimo los esfuerzos de producción y lograr una estructura simple. La válvula de conmutación del documento US 2003/0192606 A1 no es adecuada para una transmisión de sonido sin interrupciones procedente de la entrada a ninguna de las salidas. Asimismo, debido a la multitud de recortes, la geometría retorcida, puede producirse una pérdida de potencia no deseada, especialmente en motores de alto rendimiento.

El documento EP 3 141 702 A1 describe un sistema de escape en el que se disponen uniones de tubería en forma de Y antes de los dispositivos de válvula que pueden usarse para cerrar o abrir el gas de escape de la transmisión a través de una salida de escape principal o una salida de escape de derivación. Si el diseño es incorrecto, dicha disposición puede dar lugar a una cámara de eco no deseada que dé como resultado una emisión de sonido no deseada. Asimismo, al dejar abierta la línea de escape de derivación, una división controlada del gas de escape procedente del motor a través de las líneas después de la juntura en forma de Y solo puede lograrse hasta cierto punto, a menos que se utilicen más válvulas antes o después de la juntura en forma de Y.

El documento FR 2577 646 A1 se refiere a válvulas dispuestas en una conexión en forma de Y de dos conductos tubulares y capaces de conectar el segmento central de la conexión alternativamente a uno u otro de sus dos segmentos inclinados.

El documento DE 102010003301 A1 describe un silenciador para un sistema de escape de un vehículo automóvil.

El documento EP 0283 240 A2 se refiere a un aparato de filtrado montado en un motor de combustión interna, que captura y elimina partículas como el hollín que sale del motor para purificar el gas de escape.

Un objeto de la invención consiste en superar las desventajas del estado de la técnica, en particular, para proporcionar un sistema de escape mejorado o una válvula de control de flujo de gas y de sonido para un motor de combustión interna, particularmente, para proporcionar una válvula o sistema que se mejore con respecto a su eficiencia y capacidad de control.

Este objeto se resuelve con las características de las reivindicaciones independientes.

El objeto de la invención se refiere a una válvula de control de flujo de gas y de sonido para un sistema de escape de un motor de combustión interna, particularmente, un motor de automóvil. La válvula de control de flujo de gas y de sonido comprende una carcasa que incluye una entrada, una primera salida y una segunda salida. En particular, la carcasa incluye exactamente una entrada. La primera salida y/o la segunda salida pueden ser del mismo tamaño o ser de diferente tamaño, en particular, en cuanto a su área, como el período de entrada. En particular, la entrada tiene la misma forma, preferiblemente cilíndrica u ovalada, en particular, del mismo diámetro, como la salida primera y/o segunda. Hay un miembro de válvula dispuesto dentro de la carcasa para formar un primer conducto que conecta la entrada a la primera salida y/o un segundo conducto desde la entrada a la segunda salida. En particular, la válvula de control de flujo de gas y de sonido puede comprender un miembro de válvula de una pieza. El miembro de válvula se puede mover con respecto a la carcasa entre una primera posición predeterminada en la que el miembro de válvula cierra el segundo conducto en particular completamente y una segunda posición predeterminada en la que el miembro de válvula cierra el primer conducto en particular completamente.

En la válvula de control de flujo de gas y de sonido según la invención, el miembro de válvula puede girar alrededor de un eje de válvula aplicado en paralelo a una línea central de la entrada. La entrada puede ser cilíndrica. En particular, el eje de válvula puede ser coaxial a la línea central de la entrada.

Al disponer el miembro de válvula dentro de la carcasa que tiene una entrada y una primera y una segunda salida, el flujo de gas de escape puede dividirse desde la entrada hasta la primera salida y/o la segunda salida sin medios de válvula adicionales. Dicha disposición puede mejorar la aerodinámica y el sistema de gas de escape y, por lo tanto, mejorar la eficiencia del sistema para evitar cualquier pérdida de potencia. Asimismo, la invención permite evitar entalladuras y otros diseños controlados para evitar cualquier reflujo, vórtices y ecos asociados con ellas.

Según una realización, el miembro de válvula comprende una sección en forma de cuchara para guiar el gas de escape procedente de la entrada a través del primer conducto y/o a través del segundo conducto. Dicha sección en forma de cuchara puede tener una forma convexa con respecto al eje de válvula. En particular, la sección en forma de cuchara está dimensionada de modo que cubra el segundo conducto en la primera posición predefinida y de modo que cubra el primer conducto en la segunda posición predefinida. La sección en forma de cuchara del miembro de válvula puede cubrir completamente el primer o el segundo conducto. Puede ser suficiente para un control adecuado del flujo de gas de escape si la sección en forma de cuchara cubre el primer conducto o el segundo conducto solo en gran medida. Por ejemplo, puede ser suficiente si la sección en forma de cuchara cubre dos tercios, tres cuartos, 90 %, 95 % o 99 % del primer o segundo conducto respectivo en la segunda o primera posición predefinida respectiva.

Según un desarrollo posterior, una sección en forma de cuchara se extiende en la dirección circunferencial alrededor del eje de válvula durante al menos 170° y/o, como máximo, 220°. Puede ser preferible que la sección en forma de cuchara se extienda en la dirección circunferencial alrededor del eje de válvula durante al menos 180°. Puede ser preferible que la sección en forma de cuchara se extienda en la dirección circunferencial alrededor del eje de válvula como máximo 210° o como máximo 195°. En particular, la sección en forma de cuchara puede extenderse a lo largo de una extensión axial (paralela al eje de válvula) a lo largo del eje de válvula de más de 3 cm y/o menos de 15 cm. En particular, la sección en forma de cuchara puede extenderse a lo largo de la extensión axial del eje de válvula durante más de 5 cm y/o menos de 10 cm.

Según una realización de la válvula de control de flujo de gas y de sonido, una superficie interior de la sección en forma de cuchara define una trayectoria de flujo curvada para el gas de escape que define un radio de curvatura. La superficie interior de la sección en forma de cuchara puede definir una trayectoria de flujo curva continua, particularmente similar a una tubería. La trayectoria de flujo en forma de tubería puede tener una sección transversal constante y/o una sección transversal continua, particularmente sin contorsiones y/o entalladuras. La sección en forma de cuchara se puede formar de modo que defina una sección transversal aproximadamente constante de la trayectoria de flujo cuando este miembro de válvula está en la primera posición predeterminada y de modo que defina una sección transversal aproximadamente constante de la trayectoria de flujo cuando el miembro de válvula está dispuesto en la segunda posición predeterminada.

Según la invención, la carcasa tiene forma de Y, en donde la línea central de la salida puede disponerse con un desplazamiento angular con respecto a la línea central de la entrada y/o con respecto a la salida de la válvula. En particular, la primera salida y la segunda salida pueden disponerse con un desplazamiento angular individual, en donde el desplazamiento angular de la primera salida puede ser diferente del desplazamiento angular de la segunda salida. En particular, el desplazamiento angular de la primera salida y/o de la segunda salida puede estar entre 10° y 120° con respecto a la línea central del eje de válvula y/o la línea central de la entrada. En particular, el desplazamiento angular de la línea central de la primera salida y/o de la segunda salida puede estar desplazado en 45° con respecto a la línea central de la entrada y/o el eje de válvula. En una realización particular de la invención, la línea central de la entrada, la línea central de la primera salida y de la segunda salida y el eje de válvula son coplanarias.

En particular, la carcasa define un primer radio de curvatura que va desde la entrada hasta la primera salida. En particular, la carcasa define un segundo radio de curvatura que va desde la entrada hasta la segunda salida. En una primera posición predefinida, el radio de curvatura del miembro de válvula puede corresponder al primer radio de curvatura respectivo. En la segunda posición predefinida, el radio de curvatura del miembro de válvula puede corresponder al segundo radio de curvatura.

Según una realización, la sección en forma de cuchara define una superficie interior que, en la primera o segunda posición predefinida, se fusiona con una superficie de conducto interior del conducto respectivo (primero o segundo) para definir un límite para la trayectoria del flujo de gas de escape que se asemeja a la de una tubería acodada. Dicho de otra manera, si el miembro de válvula está dispuesto en una de las posiciones predeterminadas primera o segunda, el miembro de válvula puede diseñarse esencialmente para realizar las propiedades de una tubería acodada, particularmente de un radio de curvatura constante y/o de una sección transversal constante, para unas propiedades aerodinámicas óptimas. En una realización preferida, en la primera o en la segunda posición predeterminada, la válvula puede definir un límite para la trayectoria del flujo del gas de escape que se asemeja al de una tubería que comprende exactamente un acodamiento. En particular, la trayectoria del flujo puede ser la de una tubería acodada formada sin obstáculos, preferiblemente sin obstáculos dentro del primer y/o el segundo conducto.

En un desarrollo posterior, la trayectoria de gas de escape que fluye a través de la entrada a lo largo del miembro de válvula hasta la primera o la segunda salida (en la primera o segunda posición predeterminada respectiva) a través del respectivo conducto puede definir un área de sección transversal esencialmente constante. En una realización preferida, el área de sección transversal constante puede ser un área de sección transversal circular constante. Opcionalmente, se puede disponer un embudo de entrada antes de la entrada para guiar la trayectoria procedente de otra sección transversal, como una sección transversal elíptica, una sección transversal rectangular, o cualquier otra sección transversal, hasta el área de sección transversal de la entrada. Preferiblemente, el área de la sección transversal de la entrada es circular u ovalada. La entrada y la primera y/o la segunda salida pueden estar provistas de la misma forma y/o dimensiones de sección transversal.

En un desarrollo adicional de la invención, que puede combinarse con uno anterior, se puede definir un hueco en la dirección radial con respecto al eje de válvula entre una superficie exterior radial de la sección de cuchara y la carcasa, al menos parcialmente, a lo largo de la extensión axial de la sección de cuchara. Al proporcionar un hueco radialmente entre la superficie exterior de la sección de cuchara y la superficie interior de la carcasa, se evita la fricción y, por tanto, el desgaste entre la sección de cuchara y la carcasa, mejorando así la capacidad de control de la válvula y su fiabilidad. La dirección en la que se puede disponer el hueco entre la sección de cuchara y la carcasa puede alinearse a lo ancho con respecto al plano del conducto. Por ejemplo, si la entrada y las salidas tienen líneas centrales dispuestas en el mismo plano, el hueco puede estar dispuesto entre la carcasa y el miembro de válvula en la dirección perpendicular a dicho plano.

En una realización, la válvula de control de flujo de gas y de sonido está provista de un miembro de válvula montado de forma giratoria en la carcasa con un cojinete antes de la entrada, en donde el miembro de válvula incluye una sección de anillo que rodea coaxialmente el eje de válvula parcial o completamente y se acopla al cojinete antes. El cojinete se puede realizar como un casquillo deslizante. Preferiblemente, el cojinete es un cojinete radial. Como alternativa, el cojinete puede ser un cojinete axial. La sección de anillo del miembro de válvula puede rodear completamente de forma circunferencial el eje de válvula. La sección de anillo puede acoplarse radialmente al cojinete antes. El cojinete antes puede disponerse antes de la división en la primera salida y la segunda salida. Después de la entrada, una sección en forma de anillo puede describirse como un collar del miembro de válvula. Puede disponerse una sección de anillo o collar en la proximidad del extremo antes del miembro de válvula en forma de cuchara particular.

Según una realización posterior, que puede combinarse con la realización descrita anteriormente, el miembro de válvula está montado de forma giratoria en la carcasa con un cojinete central, en particular, un cojinete axial, dispuesto en la carcasa entre la primera salida y la segunda salida, en donde el miembro de válvula incluye una sección de eje alineada coaxialmente con el eje de válvula y que se extiende a través del cojinete central y a través de la carcasa. Como alternativa, el cojinete central puede ser un cojinete radial. El miembro de válvula y la sección de eje pueden formarse integralmente en una sola pieza. Puede disponerse un cojinete central en la proximidad de la punta después del miembro de válvula en forma de cuchara particular. Puede ser suficiente proporcionar una válvula con un cojinete central o un cojinete antes. En una realización preferida, la válvula está provista de un cojinete radial antes y un cojinete central axial que permiten un movimiento suave y una capacidad de control mejorada de la válvula y una alta resistencia a las emisiones de ruido no deseadas procedentes de un miembro de la válvula. En una realización alternativa, la válvula puede estar provista de un cojinete axial antes y un cojinete central radial. Se sabe que las válvulas de conmutación de la técnica anterior emiten silbidos y/o chasquidos no deseados en algunas condiciones de funcionamiento.

Según un desarrollo posterior, el miembro de válvula incluye una sección de transición en forma de cuña dispuesta entre la sección de cuchara y la sección de eje. La sección de transición puede definir un resalte más ancho que la sección del eje y acoplarse al cojinete central con respecto al eje de válvula. La sección del eje puede definir un radio de sección del eje más pequeño que el radio exterior del resalte. Adicionalmente o alternativamente, cuando el miembro de válvula está en la primera posición predefinida o en la segunda posición predefinida, la sección de transición se extiende radialmente desde la punta antes de la sección de cuchara hacia el conducto abierto respectivo.

La sección de transición puede tener una superficie de transición formada correspondiente a la del conducto abierto respectivo, cuya superficie de transición conecta la superficie del conducto del conducto a la superficie interior del miembro de válvula particularmente en forma de cuchara.

Según la invención, la válvula de control de flujo de gas y de sonido comprende un accionador para manipular el miembro de la válvula, en donde el accionador está configurado, por ejemplo, mediante un elemento de control electrónico y/o una transmisión mecánica, para disponer el miembro de válvula en al menos una posición intermedia entre las posiciones predefinidas primera y segunda, de modo que el miembro de válvula esté posicionado para guiar el flujo de gas de escape y el sonido procedente de la entrada hasta la primera salida. En la al menos una posición intermedia, el miembro de válvula cubre parcialmente el primer conducto y cubrir parcialmente el segundo conducto. El accionador puede estar configurado para disponer el miembro de válvula en al menos 3 o al menos 5 posiciones intermedias diferentes entre la primera y la segunda posición predefinida. El accionador puede configurarse para disponer el miembro de la válvula en una multitud de más de 5 posiciones intermedias, preferiblemente, configurarse para disponer el miembro de válvula continuamente en cualquier posición intermedia entre la primera posición predeterminada y la segunda posición predeterminada.

La válvula de control de flujo de gas y de sonido puede configurarse para dirigir el gas de escape solo a al menos un elemento acústico del primer tramo, o solo a al menos un elemento acústico del segundo tramo, o proporcionalmente a al menos un elemento acústico de cada uno de los tramos primero y segundo. En particular, cada uno de los al menos un elemento acústico puede diseñarse como un elemento de no retorno para redirigir el gas de escape hacia la válvula de control de flujo de gas y de sonido y a través de la misma. En particular, dicho gas de escape redirigido sale de la válvula de control de flujo de gas y de sonido a través de su entrada.

La válvula de control de gas y de sonido, en la primera posición predeterminada, puede dirigir el gas de escape que fluye a la primera salida o, en la segunda posición predeterminada, a la segunda salida, y un elemento acústico respectivo conectado a la salida respectiva. Adicionalmente, la válvula de control de flujo de gas y de sonido dirige el gas de escape procedente de la entrada parcialmente hasta la primera salida y a la segunda salida, cuando el miembro de válvula está dispuesto en una posición intermedia. Por ejemplo, la primera posición predeterminada puede ser una posición de 0° del miembro de válvula con respecto a la carcasa y la segunda posición predeterminada puede ser una posición de 180°. Cuando el miembro de válvula se mueve desde la primera posición predeterminada (0°) a una segunda posición predeterminada (180°), el primer conducto se cierra gradualmente y el segundo conducto se abre gradualmente a medida que el miembro de válvula se mueve alrededor del eje de válvula. La distribución del flujo de gas de escape procedente la entrada a través del primer conducto y a través del segundo conducto puede ser proporcional a la relación de las respectivas secciones transversales abiertas del primer y del segundo conducto. Debe quedar claro que el área abierta del conducto es el área que actualmente no está cubierta por el miembro de la válvula.

Según una realización, el extremo antes del miembro de la válvula, particularmente la sección de anillo o collar, y la entrada son de forma concéntrica, preferiblemente coaxiales, alineados y/o tienen preferiblemente diámetros interiores idénticos que se corresponden entre sí. Al diseñar el diámetro interior de la entrada antes con la misma dimensión que un collar o sección de anillo del miembro de válvula giratorio en su extremo antes, se puede evitar cualquier entalladura que pueda perturbar el flujo de aire del gas de escape entre la entrada y el miembro de válvula, proporcionando así una geometría mejorada en términos acústicos y aerodinámicos.

La invención también se refiere a un sistema de gas de escape de un motor de combustión interna que comprende al menos una válvula de control de flujo de gas y de sonido dispuesta en una juntura de distribución entre el motor de combustión interna y al menos un elemento acústico, en donde un primer tramo del sistema de gas de escape está conectado a la primera salida de la válvula y un segundo tramo del sistema de gas de escape está conectado a la segunda salida. En particular, cada tramo comprende al menos un elemento acústico, como un resonador, una cámara de expansión, un resonador de Helmholtz, un silenciador, un silenciador de absorción o similares.

Un sistema de gas de escape de este tipo ha mostrado características acústicas y aerodinámicas mejoradas en comparación con los sistemas de escape conocidos en los que se proporcionan válvulas de conmutación o válvulas dispuestas después de una juntura en uno de sus tramos de salida.

En una realización, el sistema de gas de escape comprende, además, al menos una juntura de unificación después de la juntura de distribución donde se unen el primer tramo y el segundo tramo. En dicho sistema de gas de escape, se puede proporcionar un elemento acústico diseñando las secciones del tramo entre la juntura de distribución y la juntura de unificación con diferentes extensiones longitudinales, en particular, de modo que las ondas sonoras que viajan desde la juntura de distribución a la juntura de unificación pueden interferir positiva o negativamente después de la juntura de unificación. Una interferencia negativa puede resultar en un silenciamiento de la emisión de sonido y una interferencia positiva puede resultar en un aumento controlado de la emisión de sonido, particularmente en un intervalo predeterminado de frecuencias (ancho de banda).

Según una realización que puede combinarse con cualquiera de las anteriores, el sistema de gas de escape comprende un conducto de escape derecho para el gas de escape de un primer grupo de cilindros del motor y un conducto de escape izquierdo para el gas de escape procedente de un segundo grupo de cilindros del motor. Los tramos derecho e izquierdo comprenden cada uno al menos un flujo de gas y una válvula de control de sonido. Un sistema de gas de escape de este tipo comprende así al menos dos válvulas de control de flujo de gas y de sonido según la invención. El sistema de escape comprende, además, al menos un dispositivo común de manipulación de gas de escape, como un dispositivo de limpieza de gas de escape y/o silenciador, conectado a las primeras salidas de la respectiva válvula de control de flujo de gas y de sonido del tramo izquierdo y del tramo de escape derecho, de modo que el gas de escape procedente de los conductos de escape derecho e izquierdo se unifique dentro de dicho dispositivo común de manipulación de gas de escape.

Un dispositivo común de manipulación de gas de escape se describe, por ejemplo, en el documento EP 3118429 A1. Al utilizar la respectiva válvula derecha de control de flujo de gas y de sonido para el grupo derecho de cilindros del motor y una respectiva válvula izquierda de flujo de gas y válvula de control de sonido para el gas de escape del grupo izquierdo de cilindros del motor, el gas de escape puede ser conducido desde el respectivo grupo de cilindros a través de la respectiva válvula de control de flujo de gas de escape y de sonido. Un sistema de escape de este tipo puede comprender secciones que se pueden alimentar, a través de las primeras salidas de las válvulas del gas de escape de ambos grupos de cilindros (sección común), así como secciones, que recibirán el gas de escape procedente de un solo grupo de cilindros (sección de derivación). Puede desearse una sección de derivación después de las segundas salidas respectivas de las válvulas para transportar exclusivamente gas de escape procedente de un grupo respectivo de cilindros para que fluya separado de cualquier gas de escape expulsado del otro grupo respectivo de cilindros. Una sección común después de las válvulas puede recibir gas de escape procedente de ambos grupos de cilindros. La sección común después de las válvulas también se puede alimentar con gas de escape procedente de un solo grupo de cilindros o del otro exclusivamente, mediante el control de la válvula izquierda y derecha en consecuencia. Por ejemplo, la válvula derecha puede controlarse de modo que su miembro de válvula esté dispuesto en su segunda posición predeterminada, de modo que el escape pueda fluir desde sus flujos de entrada hasta prácticamente solo la segunda salida y la sección de derivación conectada a la misma. La válvula del tramo izquierdo puede disponerse en su primera posición para guiar el gas de escape hacia la sección común después de la válvula izquierda. Como alternativa, la válvula izquierda puede estar dispuesta en una posición intermedia para distribuir el gas de escape parcialmente en la sección del tramo de gas de escape común y parcialmente en la sección de derivación del tramo de gas de escape izquierdo.

En un desarrollo posterior, el tramo de escape derecho y el tramo de escape izquierdo comprenden cada uno al menos una línea de derivación conectada a las segundas salidas respectivas de las válvulas respectivas. En particular, el dispositivo de manipulación de gas de escape está conectado a al menos una línea de descarga que conduce a al menos una de las líneas de derivación. El dispositivo de manipulación de gas de escape puede tener, como alternativa, tramos de escape que nunca se reconectan a ninguna de las líneas de derivación izquierda y/o derecha.

Según una realización, al menos una válvula de control de flujo de gas de un sistema de gas de escape está dispuesta en un tramo lateral de no retorno y conectada con su entrada a un tramo principal y con cada una de sus salidas a al menos un elemento acústico de no retorno respectivo. El término "tramo principal" usado en el presente documento hace referencia un tramo que, al menos indirectamente, conecta el motor a la atmósfera. Puede que sea un tramo principal izquierdo, un tramo de derivación izquierdo, un tramo principal derecho, una trayectoria de derivación derecha o una trayectoria de escape común. En particular, cada uno de los elementos acústicos de no retorno puede ventilar exclusivamente a la atmósfera a través de la línea principal invirtiendo el flujo de gas de escape procedente del elemento acústico de no retorno, en particular, a través de la al menos una válvula de control de flujo de gas dispuesta en el tramo lateral de no retorno.

Otras realizaciones, características y aspectos técnicos aparecen descritos en las reivindicaciones dependientes. En las figuras adjuntas se muestran más detalles de las realizaciones preferidas de la invención.

Figura 1a una vista frontal de una válvula de control de flujo de gas y de sonido según una realización;

Figura 1b una vista en sección transversal a lo largo de la línea de sección B-B de la válvula según la figura 1a;

Figura 1c una vista en sección transversal a lo largo de la línea de sección C-C de la válvula mostrada en la figura 1a;

Figura 1d una vista en perspectiva en sección transversal de la válvula mostrada en la figura 1a a lo largo de la línea B-B;

Figura 2 una vista en perspectiva del miembro de válvula de la válvula de control de flujo de gas y de sonido mostrada en las figuras 1a a 1d;

Figura 3a una vista superior de una válvula de control de flujo de gas y de sonido según una realización;

Figura 3b una vista en sección transversal de la válvula mostrada en la figura 3a a lo largo de la línea B-B;

Figura 3c una vista en sección transversal a lo largo de la línea C-C de la válvula mostrada en la figura 3a;

Figura 3d una vista en sección transversal a lo largo de la línea D-D de la válvula mostrada en la figura 3a;

Figura 4 una ilustración esquemática de un sistema de gas de escape que incluye una válvula de control de flujo de gas y de sonido;

Figura 5 otra realización de un sistema de gas de escape que incluye dos válvulas de control de flujo de gas y de sonido;

Figura 6 otra realización de un sistema de gas de escape que incluye una válvula de control de flujo de gas y de sonido; y

Figura 7 una vista esquemática de una sección de una válvula de control de flujo de gas y de sonido que incluye un tramo principal y un tramo lateral de no retorno que incluye una válvula de control de flujo de gas y de sonido.

En la siguiente descripción de las realizaciones preferidas de la invención de acuerdo con las figuras, se utilizan números de referencia iguales o similares para designar componentes iguales o similares.

Una válvula de control de flujo de gas y de sonido generalmente se designa con el número de referencia 1. Para facilitar la lectura, el término "válvula" se utilizará en la descripción de las realizaciones mostradas en las figuras en lugar del término "válvula de control de flujo de gas y de sonido" para designar la misma.

Los números de referencia 100, 200, 300 y 400 designan diferentes secciones del sistema de gas de escape. Se entenderá que las arquitecturas mostradas en las diferentes figuras pueden realizarse individualmente o en cualquier combinación. Por ejemplo, uno de los dos tramos antes de las válvulas mostradas en las figuras 5 y 6 puede incluir cada uno un sistema de gas de escape como se muestra en las figuras 4 y/o 7. De forma similar, cada uno de los cuatro tramos después de las válvulas mostradas en las figuras 5 y 6 puede incluir uno o ambos de los sistemas mostrados en las figuras 4 y 7. Asimismo, es concebible que el sistema mostrado en la figura 4 pueda incluir en uno o ambos tramos después de la válvula un sistema como se muestra en la figura 7. Como alternativa o adicionalmente, el sistema que se muestra en la figura 7 puede disponerse antes de la válvula de la realización mostrada en la figura 4 o después de la juntura de identificación de la realización mostrada en la figura 4.

Es un concepto general realizado en el flujo de gas de escape y la válvula de control de sonido 1 como se muestra en las figuras 1a a 1d y 3a a 3d que el gas de escape puede ser conducido desde una entrada a una salida u otra salida de dicha válvula, al tiempo que proporciona un área de flujo que se asemeja a la de un tubo acodado que tiene una sección transversal cilíndrica (casi) constante. Esto se describe en detalle particularmente con respecto a las figuras 3a a 3d a continuación. Esta forma optimizada en términos aerodinámicos, sin cortes ni cavidades, permite que el gas de escape fluya desde la entrada a una primera o segunda salida casi sin pérdida de potencia y sin perjudicar las emisiones sonoras del sistema de escape, lo que conduce a una mejor calidad de sonido y eficiencia del motor.

La válvula 1 de control de flujo de gas y de sonido incluye como componentes principales una carcasa 3 y un miembro de válvula 7 dispuestos dentro de la carcasa 3. La carcasa 3 puede diseñarse aproximadamente con forma de Y. La carcasa 3 incluye una entrada 5, una primera salida 10 y una segunda salida 20. El miembro de válvula 7 está dispuesto dentro de la carcasa 3 para formar un primer conducto 11 que conecta la entrada 5 a la primera salida 10. Como alternativa, el miembro de válvula 7 puede estar dispuesto dentro de la carcasa 3 para formar un segundo conducto 21 que conecta la entrada 5 a la segunda salida 20 en una segunda posición predeterminada. Las figuras 1a a 1d muestran la válvula de control de flujo de gas y de sonido 1 con su miembro de válvula 7 en esta segunda posición predeterminada. Como se puede concebir fácilmente, la primera posición predeterminada en la que el miembro de válvula 7 forma un conducto 11 que conecta la entrada 5 a la primera salida 10 sería simétricamente reflejada en la segunda posición predeterminada ilustrada en los dibujos 1A a 1D, lo que no se muestra en detalle.

En la primera posición predeterminada, el miembro de válvula 7 cierra el segundo conducto 21. En una segunda posición predeterminada, el miembro de válvula 7 cierra el primer conducto 11. Debe quedar claro que la válvula puede diseñarse de modo que deje un pequeño hueco 35 en la dirección radial entre el miembro de válvula 7 y la carcasa 3, de modo que el miembro de válvula 7 no pueda sellar el primer o el segundo conducto cerrado 11, 21 respectivo de manera hermética.

El miembro de válvula 7, tal como se muestra en detalle en la figura 2, puede girar alrededor de un eje de válvula A<v>. El miembro de válvula 7 comprende una sección en forma de cuchara, que también podría denominarse sección curvada en tres dimensiones 71. La sección curvada en tres dimensiones 71 del miembro de válvula 7 forma una superficie interior 75 conformada de manera convexa con respecto al eje de válvula A<v>. La sección curvada en tres dimensiones 71 del miembro de válvula 7 está desplazada radialmente con respecto al eje de válvula A<v>.

El extremo antes de la sección en forma de cuchara 71 puede definir una sección transversal generalmente circular coaxial con respecto al eje de válvula Av. La punta después de la sección en forma de cuchara puede estar dispuesta en el eje de válvula o muy cerca del mismo. Este diseño del miembro de válvula 7 permite una rotación del miembro de válvula 7 alrededor de su eje Av dentro de la carcasa tubular 3 y permite un flujo sin perturbaciones de gas de escape en la dirección axial a lo largo del miembro de válvula 7.

El miembro de válvula 7 está dispuesto en la carcasa 3 de modo que el eje de válvula A<v>esté alineado en paralelo a (e incluso puede estar alineado coaxialmente a) una línea central A<5>en la entrada 5 de la carcasa 3. Cuando la entrada 5, como se muestra en las figuras, tiene una sección transversal circular, la línea central A<5>puede definirse conduciendo a través del centro del círculo.

Tal como se muestra en las figuras 1a a 1d y 3a a 3d, la sección 71 en forma de cuchara del miembro de válvula 7 está dimensionada para cubrir la mayor parte o la totalidad del segundo o primer conducto 21 u 11 respectivo en una primera o segunda posición predefinida. En la dirección circunferencial con respecto al eje de válvula A<v>, la sección 71 en forma de cuchara se extiende alrededor del eje de válvula de modo que pueda cubrir completamente un conducto y dejar completamente abierto otro conducto. La extensión circunferencial p de la sección en forma de cuchara puede ser de aproximadamente 180°, por ejemplo 185° ± 5°. En el ejemplo mostrado en las figuras, en el que la carcasa tiene dos salidas 10 y 20 para formar un primer conducto 11 o un segundo conducto 21, y en el que la línea central A<5>de la entrada 5, la línea central A<10>de la primera salida 10 y la línea central A<20>de la segunda salida 20 están dispuestas en un solo plano, la sección 71 en forma de cuchara puede diseñarse para extenderse aproximadamente 180° alrededor del eje A de la válvula A<v>.

La extensión de la sección 71 en forma de cuchara del miembro de válvula 7 a lo largo de la dirección axial de la línea central A<5>de la entrada 5 y el eje de válvula AV se diseñará para cubrir de forma selectiva uno de los conductos 11 o 21. En una realización preferida, la extensión de la sección 71 en forma de cuchara a lo largo de la extensión axial puede ser de más de 3 cm y menos de 10 cm. La sección 71 en forma de cuchara o sección curvada en tres dimensiones se curva alrededor del eje AV del miembro de válvula y también se curva en la extensión axial a lo largo del eje de válvula AV. La sección en forma de cuchara 71 puede mostrar una forma de campana parcial, en particular, la forma de una parábola rotada axialmente dividida, hipérbola rotada u otra curva rotada.

En las figuras, la válvula 1 está diseñada con una primera salida 10 y una segunda salida 20 que tienen la misma forma y diámetro. La entrada 5 mostrada en las figuras tiene el mismo tamaño y forma que las salidas primera y segunda 10 y 20. La primera salida 10 y la segunda salida 20 pueden ser de diferente tamaño y/o forma (y no se muestran en detalle). La entrada 5 y las salidas 10 y 20 pueden ser de diferentes tamaños y/o formas (no se muestran en detalle). El número de salidas puede ser distinto a dos.

La superficie interior 75 del miembro de válvula 7 a lo largo de su sección 71 en forma de cuchara define una trayectoria de flujo en forma de tubería continuamente curvada para el gas de escape. La superficie interior 75 puede definir un radio de curvatura que es variable o, preferiblemente, constante. El radio de curvatura R<7>está diseñado preferiblemente en relación con la carcasa 3 de modo que su radio de curvatura R<7>se arquee alrededor de un centro de curvatura igual o al menos aproximadamente igual al centro de curvatura del cual se arquea una línea central curva que forma un arco desde la entrada 5 hasta la primera salida 10 o la segunda salida 20 (véase la figura 1 b).

Las salidas 10 y 20 definen las líneas centrales A<10>, A<20>, que pueden definirse mediante líneas a través de los centros de una sección transversal posiblemente circular de las salidas 10, 20. Las líneas centrales A<10>y A<20>están dispuestas con un desplazamiento angular a<2>con respecto a la línea central A<5>de la entrada. Como se muestra en las figuras, el desplazamiento angular puede ser 45°. El desplazamiento angular a de la primera salida 10 puede ser el mismo o diferente en comparación con el desplazamiento angular de la línea central A<20>de la segunda salida 20. La carcasa 3 define un radio de curvatura R<10>o R<20>que va desde la entrada 5 hasta la primera salida 10 y hasta la segunda salida, respectivamente. En la primera posición predefinida, el radio de curvatura R<7>del miembro de la válvula corresponde al primer radio de curvatura R<10>. En la segunda posición predefinida, el radio de R<7>del miembro de la válvula corresponde al segundo radio de curvatura R<20>. De ese modo, tanto en la primera como en la segunda posición predefinida, el gas de escape que fluye desde la entrada 5 a la respectiva primera salida 10 o segunda salida 20 puede ser guiado a lo largo de un radio de curvatura constante para evitar vórtices.

La válvula está diseñada para que en las posiciones predefinidas primera y segunda, el flujo del gas de escape se asemeja al de una tubería acodada que tiene exactamente un acodamiento y está formada preferiblemente sin obstáculos.

El gas de escape que fluye a través de la entrada 5 desde la unidad de válvula 7 a una de las primeras o segundas salidas 10 o 20 fluye a lo largo de un área Q de flujo en sección transversal esencialmente constante en las figuras, particularmente las figuras 3a a 3d. Esta área de flujo constante en sección transversal Q es circular, como se indica con líneas discontinuas en las figuras 3b a 3d. Viniendo del motor de combustión, el gas de escape entra en la carcasa 3 y la válvula 7 en la entrada 5 antes como se muestra, por ejemplo, en la figura 3b. A continuación, el gas de escape es guiado por la forma curva de la carcasa 3 junto con el miembro de válvula 7, en particular la sección en forma de cuchara 71. La figura 3c muestra una sección transversal a lo largo de la trayectoria de flujo curvada del gas de escape a través de la válvula 1 en una parte central de la sección 71 en forma de cuchara. Como puede verse en la figura 3c y como se indica en línea de puntos, a diferencia de las válvulas de la técnica anterior, el área de la sección transversal a través de la cual fluye el gas de escape a lo largo del miembro de válvula 7 permanece esencialmente circular y preferiblemente no cambia de tamaño ni de forma con respecto al área de la sección transversal en los lados de entrada de la válvula.

La figura 3d muestra el área de la sección transversal a través de la cual fluye el gas de escape en la segunda salida 20, que también es circular y de la misma área de flujo que las dos secciones transversales anteriores. Debe quedar claro que las ilustraciones son esquemáticas y no exactamente a la misma escala.

El miembro de válvula puede montarse de forma giratoria en la carcasa 3 con uno o más cojinetes. Un cojinete radial 31 del miembro de válvula 7 puede ser un casquillo deslizante 32 y su extremo antes 7 cerca de la entrada 5. Para acoplar el casquillo deslizante 32, el miembro de válvula 7 puede incluir una sección de anillo 73 que puede rodear el eje de válvula A<v>completamente de forma circunferencial. El miembro de válvula 7 puede montarse en la carcasa 3 con un cojinete axial central 37. El cojinete axial 37 puede estar dispuesto en la carcasa 3 entre sus salidas 10 y 20.

El miembro de válvula 7 puede incluir una sección de eje 77 alineada coaxialmente con el eje de válvula A<v>. La sección de eje 77 del miembro de válvula 7 puede extenderse a través del cojinete central 37 y a través de la carcasa 3. La sección de eje 77 puede conectarse directamente o mediante una transmisión a un accionador (no mostrado con más detalle) para hacer girar el miembro de válvula 7 dentro de la carcasa 3.

El miembro 7 de válvula puede incluir, además, una sección de transición 76 en forma de cuña dispuesta entre la sección 71 en forma de cuchara y la sección de eje 77. Dicha sección de transición 76 puede extenderse circunferencialmente alrededor del eje A<v>para formar una cubierta en forma de paraguas para la sección de eje 77 para proteger el cojinete axial 37 del gas de escape y/o realizar una cubierta para proteger el gas de escape de las bolsas en las proximidades del cojinete axial 37. La sección de transición 76 define un resalte 78 más ancho que la sección de eje 77 que se acopla al cojinete central 37. La sección de transición se extiende, como se muestra, por ejemplo, en la figura 3b, 3c o 1b, desde la sección en forma de cuchara 71 al conducto abierto respectivo 11 o 21. Una superficie de transición 79 de la sección de transición 76 puede diseñarse para corresponder a la del respectivo conducto abierto 11 o 21 para conectar una superficie de conducto 15 o 25 a la superficie interior 75 de la sección en forma de cuchara 71.

Además de la primera posición predeterminada y la segunda posición predeterminada, el miembro de válvula 7 está situado dentro de la carcasa 3 para estar dispuesto en al menos una o más posiciones intermedias entre la primera y la segunda posición predefinida. En una posición intermedia, el miembro de válvula 7 guía el flujo de gas de escape y el sonido procedentes de la entrada 5 tanto a la primera salida 10 como a la segunda salida 20. En las posiciones intermedias, el miembro de válvula cubre parcialmente el primer conducto 11 y/o el segundo conducto 21. Al abrir parcialmente los conductos 11 y 21, el miembro de válvula 7 puede permitir que el gas de escape fluya parcialmente a través del primer conducto 11 y parcialmente a través del segundo conducto 21. La relación del flujo de gas de escape a través de la primera salida 10 con respecto al flujo de gas de escape a través de la entrada 5 depende de la distancia de rotación de la posición intermedia actual con respecto a la primera posición predefinida. Por ejemplo, en la primera posición predeterminada, el miembro de válvula 7 giraría 0° desde la primera posición predeterminada, dejando así el primer conducto 11 completamente abierto y guiando el 100 % del gas de escape procedente de la entrada 5 hasta la primera salida 10. Por el contrario, en la segunda posición predeterminada, el número de válvula, como se muestra en las figuras, se giraría 180° desde la primera posición predeterminada para cerrar completamente el primer conducto 11, de modo que el 100 % del gas de escape fluiría desde la entrada 5 a la segunda salida 20. 0 % del gas de escape fluiría desde la entrada 5 hasta la primera salida 10. Como se ha descrito anteriormente, se puede proporcionar un pequeño hueco 35 entre el miembro de válvula 7 y la carcasa 3 que puede causar ligeras desviaciones del 100 % o del 0 % del flujo de paso. Estas ligeras desviaciones generalmente pueden considerarse insignificantes y, para una cuestión del objeto de esta solicitud de patente, se entenderá que los términos "completamente abierta" y "completamente cerrada" se refieren a una válvula 1 en la que puede haber un pequeño hueco 35.

Se ha demostrado que la relación de flujo desde la entrada a través del segundo conducto 21 hasta la segunda salida 20 puede estimarse que es proporcional a la distancia de rotación de la válvula 7 desde la primera posición predeterminada.

Con referencia particular a las figuras 1b y 1c, el miembro de válvula 7 y en particular su sección de anillo 73 pueden estar dispuestos de forma concéntrica o incluso coaxialmente a la entrada 5. El extremo antes del miembro de válvula 7, como puede realizarse mediante la sección anular 73, puede tener un diámetro interior idéntico D<7>correspondiente al diámetro interior D<5>de la entrada 5. Esto evita cualquier cambio en la sección transversal por la que fluye el gas de escape.

El miembro de válvula 7 puede consistir en un miembro integral que forma la sección en forma de cuchara 71, así como la sección de árbol 77 y/o una sección de anillo 73 para acoplarse con un cojinete antes. La sección de transición 76 y/o el resalte 78 también pueden ser parte del miembro de válvula 7 de una pieza integral. Se puede fabricar un miembro de válvula integral de una pieza en un proceso de impresión 3D.

La figura 4 muestra una primera realización de un sistema 100 de gas de escape que comprende un flujo de gas de escape y una válvula de control de sonido 1. El flujo de gas de escape c procedente del motor entra en el sistema de gas de escape 100 en un punto de entrada antes. Después de fluir a través del sistema de gas de escape 100, un flujo c' sale del sistema de gas de escape. Antes y/o después del sistema de gas de escape 100, se pueden disponer otros componentes (no se muestran con más detalle), por ejemplo, una o más junturas para dividir o unir corrientes parciales de gas de escape, por ejemplo, de un banco de cilindros, dispositivos de limpieza de gas de escape, como catalizadores, uno o más silenciadores, etc. Después del sistema de gas de escape 100 mostrado en la figura 4, se proporciona al menos una salida a la atmósfera.

Dentro del sistema de gas de escape 100, el flujo entrante c de gas de escape puede dirigirse desde una entrada central a un tramo de escape derecho 13, un tramo de escape izquierdo 23 o parcialmente a través del tramo de escape derecho 13 y el tramo de escape izquierdo 23. El guiado de la corriente de gas de escape entrante c hacia el tramo de escape izquierdo y/o derecho 13, 23 lo realiza la válvula 1. La válvula 1 puede redirigir el flujo entrante c completamente o en parte a una corriente cu a través del primer conducto 11 de la válvula 1 en el tramo de escape derecho 13. La válvula 1 puede redirigir la corriente entrante c de gas de escape completamente o en parte a una corriente C<21>a través del conducto 21 izquierdo hacia el tramo de gas de escape izquierdo 23. Como se ha descrito anteriormente, la relación de flujo a través del primer y/o segundo conducto 11, 21 y, en consecuencia, a través del tramo de escape derecho o izquierdo 13, 23 puede controlarse mediante el posicionamiento del miembro de válvula 7 dentro de la carcasa 3 de la válvula 1. Debe quedar claro que los términos "izquierda" y "derecha" se utilizan junto con las ilustraciones para facilitar la comprensión. Como la válvula 1 y el sistema de gas de escape 100 pueden diseñarse esencialmente simétricos en espejo, de modo que los términos "izquierda" y "derecha" pueden usarse indistintamente. En aras de una mejor comprensión, los términos "derecha" e "izquierda" se entenderán intercambiables con los términos "primero" y "segundo", tal como se utilizan en las reivindicaciones. Debe quedar claro que el "primer" y el "segundo" conducto, tramo, abertura, etc. se refieren a componentes distintos de una válvula o sistema. Dicho de otra manera, el uso de los términos "primero" y "segundo" implica la presencia de al menos dos o más componentes descritos.

En la realización mostrada en la figura 4, el tramo de escape derecho 13 está provisto de un elemento acústico 41. Un elemento acústico puede ser un resonador, una cámara de expansión, un resonador de Helmholtz, un silenciador, un silenciador de absorción o similares. Generalmente, se entenderá por elemento acústico 41, 43, 45 o 47 cualquier componente del sistema de gas de escape para modificar, particularmente amplificar y/o atenuar las emisiones sonoras del motor de combustión interna. El elemento acústico puede diseñarse para modificar las emisiones acústicas dentro de la primera banda de frecuencia de manera diferente a las emisiones sonoras en una segunda banda de frecuencia diferente. Por ejemplo, se puede diseñar un elemento acústico para amplificar las emisiones de sonido en una primera banda de frecuencia y para atenuar las emisiones de sonido en una segunda banda de frecuencia.

En la realización de un sistema de escape 100 que se muestra en la figura 4, el tramo de escape izquierdo 23 consiste en una tubería que no está provista de un elemento acústico. Debe quedar claro que el segundo tramo de escape 23 o el izquierdo, como alternativa, también puede estar provisto de un elemento acústico (no mostrado).

Después de la válvula 1 que divide el flujo entrante c en el primer flujo cu a través del primer conducto 13 y en un segundo flujo c<21>a través del segundo tramo 23, se dispone una juntura de unificación 50 donde el primer flujo C<11>y el segundo flujo c<21>se reincorporan al flujo unido c' en el tramo de salida 51 del sistema de escape. En el tramo de salida del sistema de escape 51, se puede disponer un elemento acústico común adicional (no mostrado en detalle). Los tramos izquierdo y derecho 13, 23 junto con la juntura de unificación 50 pueden diseñarse para formar un elemento acústico diseñando la tubería del primer tramo 13 para que difiera en longitud de la tubería del segundo tramo 23 entre la válvula 1 y la juntura 50. La diferencia de longitud del primer tramo 13 y el segundo tramo 23 puede diseñarse en correspondencia con frecuencias predefinidas de emisión de sonido del motor de combustión interna para lograr efectos de interferencia negativos y/o positivos para modificar el sonido. Si los tramos primero y segundo 13 y 23 junto con la juntura 50 están diseñados para formar un elemento acústico, los tramos individuales 13 y 23 pueden estar provistos o no de elementos acústicos adicionales.

El sistema de gas de escape 200 mostrado en la figura 5 recibe dos corrientes entrantes diferentes a, b. Preferiblemente, la primera corriente a de gas de escape procede exclusivamente de un primer grupo de cilindros y la segunda corriente b procede exclusivamente de un segundo grupo de cilindros de un motor de combustión interna. A este respecto, se hace referencia a la solicitud de patente del solicitante EP 3 141 720 A1, en particular, a los párrafos [0002], [0007], [0008], [0026], [0043], [0044] y [0108]. El sistema de escape 200 comprende una primera válvula de control de flujo de gas de escape y de sonido 1a para el primer flujo entrante a y una segunda válvula 1b para el segundo flujo b. Cada una de las válvulas 1a y 1b tiene una segunda salida 20 respectiva que conduce a una línea 23a de derivación respectiva, 23b para descargar un flujo a<21>, b<21>, posiblemente a través de un componente de procesamiento de gas de escape o un elemento acústico (no mostrado con más detalle) a la atmósfera, mezclando o preferiblemente no mezclando la corriente de escape de derivación a<21>, b23 con gas de escape procedente de la otra corriente entrante respectiva b o a.

Cada una de la primera y la segunda válvula 1a, 1b tiene una primera salida 10 respectiva conectada a un primer tramo 13a respectivo, 13b, conduciendo ambos tramos 13a, 13b a un elemento acústico común singular 43. En el elemento acústico común 43, las emisiones acústicas que viajan con las dos corrientes entrantes a y b pueden modificarse. El elemento acústico común 43 puede seleccionarse del grupo de elementos acústicos descritos anteriormente. Asimismo, el elemento acústico común 43 puede realizarse como un dispositivo común de limpieza de gas de escape y/o silenciador como se describe en el documento EP 3118 429 A1, en donde deberá quedar claro que se utilizará una válvula de acuerdo con la presente invención antes del dispositivo común de limpieza de gas de escape y/o silenciador en lugar de los dispositivos de cierre (números de referencia 43, 45 del documento EP 3118 429 A1).

El elemento acústico común 43 tiene uno o más conductos de salida 44a, 44b para guiar una o más corrientes posiblemente mixtas ab, ba del gas de escape directa o indirectamente hacia la atmósfera.

En la realización de un sistema de gas de escape 200 ilustrado en la figura 5, las válvulas primera y segunda 1a, 1b pueden controlarse de forma idéntica, exclusivamente de forma diferente o independiente. La guía y/o división del flujo entrante a, b de gas de escape en una primera corriente an, bu y/o una segunda corriente a<21>, b<21>, respectivamente. Cada válvula 1a, 1b puede controlarse colocando el miembro de válvula 7 dentro de la carcasa 3 de la válvula descrita anteriormente. Solo una válvula 1a o 1b, o ambas válvulas 1a y 1b pueden diseñarse para guiar el gas de escape exclusivamente a través del segundo conducto 21 respectivo a la línea de derivación 23a, 23b. Solo una válvula 1a o 1 b o ambas válvulas 1a y 1b pueden controlarse para guiar el gas de escape entrante a y/o b exclusivamente a través de sus primeros conductos 11 respectivos al elemento acústico común 43. Solo una válvula 1a o 1b o ambas válvulas 1a y 1b pueden controlarse para guiar el gas de escape entrante a y/o b, de modo que se divida en una primera corriente respectiva au y/o bu y en un segundo flujo respectivo<321>y/o b<21>. Las válvulas primera y segunda 1a y 1b respectivas se pueden controlar dependiendo de la configuración del motor, un ajuste de rendimiento y/o un ajuste de salida de sonido deseado para guiar el gas de escape procedente del motor de combustión interna a través del sistema de gas de escape para una modificación deseada de la emisión acústica, rendimiento del motor y/o rendimiento de limpieza.

En la figura 6 se muestra una realización adicional de un sistema de escape 300. El sistema de escape 300 de la figura 6 difiere del sistema de escape 200 mostrado en la figura 5 en que los conductos de salida 44a y 44b están dispuestos para guiar el gas de escape procedente del elemento acústico común 43 para unirse con el gas de escape que fluye a través de las trayectorias de derivación 23a y 23b. La línea de derivación de escape derecha 23 y el conducto de salida derecho 44a están unidos en una juntura 50a donde una corriente de gas de escape a<21>se puede unir con una corriente de gas de escape que sale del elemento acústico común 43 para realizar una corriente de salida mixta ab'. El diseño con la parte del tramo izquierdo puede ser esencialmente simétrico al espejo, de modo que una corriente b<21>a la segunda línea de derivación 23 se una a la corriente de gas de escape procedente del elemento acústico común 43 a través del conducto de salida izquierdo 44b en la juntura izquierda 50b para realizar otra corriente de gas de escape mezclada ba'.

Si una juntura 50, 50a, 50b como se describe con respecto a las realizaciones de los sistemas de escape 100 o 300 de la figura 4 o la figura 6, se pueden lograr modificaciones acústicas incluso si una de las líneas antes de las junturas 50, 50a o 50b no recibe una corriente entrante usándola como cámara de eco o cámara de resonancia.

La figura 7 muestra otra realización de un sistema 400 de gas de escape. El sistema de gas de escape 400 puede ser un subconjunto dentro de un sistema de gas de escape más grande, por ejemplo, un sistema de gas de escape 100, 200 o 300 como se ha descrito anteriormente. El sistema de gas de escape 400 comprende una línea principal 55 que recibe una corriente d de gas de escape directa o indirectamente de un motor. La línea principal 55 descarga una corriente de gas de escape d' directa o indirectamente hacia la atmósfera. Una línea principal 55 puede entenderse como un tramo de escape derecho o izquierdo 13, 13a, 13b, 23, 23a y/o 23b como se ha descrito anteriormente. Como alternativa o adicionalmente, la línea principal 55 puede entenderse como una línea antes de una válvula 1, 1a y/o 1b y/o una línea de derivación 23a y/o 23b, y/o un conducto de salida 44a y/o 44b, y/o una línea de salida común 54, 54a y/o 54b.

En el sistema de gas de escape 400 mostrado en la figura 7, un tramo lateral de no retorno 5' está conectado al tramo principal 55. El gas de escape que entra en el tramo lateral de no retorno 5' desde el tramo principal 55 no puede salir a la atmósfera directamente desde el tramo lateral de no retorno 5', sino que debe volver a entrar en el tramo principal 55 antes de poder salir directa o indirectamente a la atmósfera. En el sistema de gas de escape 400, una válvula 1 de control de flujo de gas y de sonido de escape está dispuesta dentro del tramo 5' del lado del no retorno. Cada una de las salidas 10, 20 de la válvula 10 está conectada a un elemento acústico de no retorno 45, 47 respectivo. Los elementos acústicos de no retorno 45, 47 pueden seleccionarse de un grupo de elementos acústicos de no retorno, como se ha descrito anteriormente. Preferiblemente, el primer elemento acústico de no retorno 45 y el segundo elemento acústico de no retorno 47 realizan diferentes modificaciones acústicas. Por ejemplo, el primer elemento 45 acústico de no retorno puede diseñarse para amplificar la emisión de sonido mientras que el segundo elemento 47 acústico de no retorno puede diseñarse para atenuar las emisiones de sonido. Como alternativa o adicionalmente, el primer elemento acústico de no retorno 45 puede diseñarse para amplificar la emisión de sonido de una primera banda de frecuencia, mientras que el segundo elemento acústico de no retorno 47 está diseñado para amplificar las emisiones de sonido a una segunda banda de frecuencia. Cualquier gas de escape que haya entrado en uno de los elementos acústicos de no retorno 45, 47 puede ventilar exclusivamente a la atmósfera a través de la línea principal 55, preferiblemente invirtiendo el flujo de gas de escape procedente del respectivo elemento acústico de no retorno 45, 47 a través de la válvula 1 mencionada anteriormente. La válvula 1 puede controlarse para dividir una corriente de gas de escape procedente del tramo del lado del no retorno 5' en una primera corriente du y en una segunda corriente d<21>. El control y los posibles ajustes de la válvula 1 corresponden a los descritos anteriormente.

Las características divulgadas en la descripción anterior, en las figuras y en las reivindicaciones pueden ser significativas de la realización de la invención en sus diferentes realizaciones, tanto individualmente como en cualquier combinación de las mismas.

Lista de símbolos de referencia

1, 1a, 1b válvula de control

3 carcasa

5 entrada

5a tramo de escape derecho

5b tramo de escape izquierdo

5' tramo lateral de no retorno

7 miembro de válvula

8 accionador

10 primera salida

11 primer conducto

13, 13a, 13b primer tramo

15, 25 superficie de conducto

20 segunda salida

21 segundo conducto

23, 23a, 23b segundo tramo

31 cojinete radial

32 casquillo deslizante

35 hueco

37 cojinete axial central

4b 43, 45, 47 elemento acústico

44a, 44b conducto de salida

50, 50a, 50b juntura

51 tramo de salida

54, 54a, 54b línea de salida

55 línea principal

71 sección en forma de cuchara

73 sección de anillo

74 superficie exterior

75 superficie interior

76 sección de transición

77 sección de árbol

78 resalte

79 superficie de transición

100, 200, 300, 400 sistema de gas de escape

a1, a2 desplazamiento angular

Pextensión circunferencial

Av eje de válvula

A<5>, A<10>, A<20>línea central

a, b flujo entrante

a21, b21, a23, b23 flujo de descarga

ab, ba, ab', ba' flujo mixto

C, C', C<11>, C<21>flujo de gas de escape

d, dn, d21 flujo de gas de escape

D5, d7 diámetro interno

Q área de flujo

R7, R10, R20radio de curvatura

Claims

REIVINDICACIONES

1. Válvula de control de flujo de gas y de sonido (1) para un sistema de escape de un motor de combustión interna que comprende una carcasa en forma de Y (3) que incluye una entrada (5), una primera salida (10) y una segunda salida (20) y un miembro de válvula (7) dispuesto dentro de la carcasa (3) para formar un primer conducto (11) que conecta la entrada (5) a la primera salida (10) y/o un segundo conducto (21) desde la entrada (5) hasta la segunda salida (20), en donde el miembro de válvula (7) se puede mover con respecto a la carcasa (3) entre una primera posición predeterminada en la que el miembro de válvula (7) cierra el segundo conducto (21) y una segunda posición predeterminada en la que el miembro de válvula (7) cierra el primer conducto (11), en donde el miembro de válvula (7) puede girar alrededor de un eje de válvula (Av) alineado paralelo a una línea central (As) de la entrada (5) caracterizado por un actuador (8) para manipular el miembro de válvula (7), en donde el actuador (8) está configurado para disponer el miembro de válvula (7) en al menos una posición intermedia entre la primera y segunda posición predeterminada de manera que el miembro de válvula (7) esté colocado para guiar el flujo de gas de escape y el sonido desde la entrada (5) a la primera salida (10) y la segunda salida (20), mientras se cubre parcialmente el primer conducto (11) y el segundo conducto (21).

2. Válvula de control de flujo de gas y de sonido según la reivindicación 1, caracterizada por que el miembro de válvula (7) comprende una sección en forma de cuchara (71) para guiar el gas de escape procedente de la entrada (5) a través del primer conducto (11) y/o el segundo conducto (21), en donde la sección en forma de cuchara (71) está dimensionada de modo que cubra el segundo conducto (21) en la primera posición predeterminada y de modo que cubra el primer conducto (11) en la segunda posición predeterminada.

3. Válvula de control de flujo de gas y de sonido según la reivindicación 2, caracterizada por que la sección en forma de cuchara (71) se extiende en la dirección circunferencial alrededor del eje de válvula (A<v>) en al menos 170° a lo largo de una extensión axial a lo largo del eje de válvula (A<v>) de más de 3 cm.

4. Válvula de control de flujo de gas y de sonido según la reivindicación 2 o 3, caracterizada por que una superficie interior (75) de la sección en forma de cuchara (71) define una trayectoria de flujo curvada para el gas de escape que define un radio de curvatura (R<7>), en donde la sección en forma de cuchara (71) está formada de modo que defina una sección transversal aproximadamente constante de la trayectoria de flujo en las posiciones predeterminadas primera y segunda.

5. Válvula de control de flujo de gas y de sonido según la reivindicación 4, caracterizada por que las líneas centrales (A<10>, A<20>) de las salidas (10, 20) están dispuestas con un desplazamiento angular entre 10° y 120° con respecto a la línea central (A<5>) de la entrada (5) y/o el eje de válvula (Av), en donde la carcasa (3) define un primer radio de curvatura (R<10>) que va desde la entrada (5) hasta la primera salida (10) y un segundo radio de curvatura (R<20>) que va desde la entrada (5) hasta la segunda salida (20), en donde en la primera o en la segunda posición predeterminada el radio de curvatura (R<7>) del miembro de válvula (7) corresponde al primer o al segundo radio de curvatura (R<10>, R<20>) respectivo.

6. Válvula de control de flujo de gas y de sonido según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizada por que la sección en forma de cuchara (71) define una superficie interior (75) que, en la primera o en la segunda posición predeterminada, se fusiona con una superficie de conducto interior (15, 25) del primer o del segundo conducto abierto respectivo (11, 21) para definir un límite para la trayectoria de flujo de gas de escape que se asemeja a la de una tubería acodada que comprende exactamente un acodamiento y/o se forma sin obstáculos dentro del conducto abierto (11,21).

7. Válvula de control de flujo de gas y de sonido según la reivindicación 6, caracterizada por que la trayectoria de gas de escape que fluye desde la entrada (5) a lo largo del miembro de válvula (7) hasta la primera o la segunda salida (10, 20) a través del conducto (11, 21) respectivo define un área de sección transversal esencialmente constante, en donde un embudo de entrada está dispuesto antes de la entrada (5) para guiar la trayectoria procedente de otra sección transversal, como una sección transversal elíptica, hasta el área de sección transversal de la entrada.

8. Válvula de control de flujo de gas y de sonido según la reivindicación 6 o 7, caracterizada por que hay un hueco (35) definido en la dirección radial con respecto al eje de válvula (A<v>) entre una superficie radialmente exterior (74) de la sección de cuchara (71) y la carcasa (3) al menos parcialmente a lo largo de la extensión axial de la sección de cuchara (71).

9. Válvula de control de flujo de gas y de sonido (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el miembro de válvula (7) está montado de forma giratoria en la carcasa (3) con un cojinete antes, como un casquillo deslizante (32), en la entrada (5), en donde el miembro de válvula (7) incluye una sección de anillo (73) que rodea coaxialmente el eje de válvula (Av) y se acopla al cojinete antes.

10. Válvula de control de flujo de gas y de sonido (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el extremo antes del miembro de válvula (7) y la entrada (5) están alineados de forma concéntrica y/o tienen preferiblemente diámetros interiores idénticos (D<5>, D<7>) correspondientes entre sí.

11. Sistema de gas de escape (100, 200, 300, 400) de un motor de combustión interna que comprende:

al menos una válvula de control de flujo de gas y de sonido (1, 1a, 1b) según una de las reivindicaciones anteriores, dispuesta en una juntura de distribución entre el motor y al menos un elemento acústico (41,43, 45, 47), en donde un primer tramo (13, 13a, 13b) conectado a la primera salida (10) y un segundo tramo (23, 23a, 23b) conectado a la segunda salida (20), en donde cada tramo (13, 13a, 13b, 23, 23a, 23b) comprende al menos un elemento acústico (41, 43, 45, 47), como un resonador, una cámara de expansión, un resonador de Helmholtz, un silenciador, un silenciador de absorción o similares.

12. Sistema de gas de escape (100, 200, 300) de la reivindicación 11, que comprende, además, al menos una juntura de unificación (50, 50a, 50b) después de la juntura de distribución donde se vuelven a unir los tramos primero y segundo (13, 13a, 13b, 23, 23a, 23b).

13. Sistema de gas de escape (200, 300) según la reivindicación 11 o 12, que comprende un tramo de escape derecho (5a) para el gas de escape procedente de un primer grupo de cilindros del motor y un tramo de escape izquierdo (5b) para el gas de escape procedente del segundo grupo de cilindros del motor, comprendiendo cada uno de los tramos derecho e izquierdo (5a, 5b) al menos una válvula de control de flujo de gas y de sonido (1 a, 1 b), comprendiendo el sistema de gas de escape, además, al menos un dispositivo común de manipulación de gas de escape (43), como un dispositivo de limpieza de gas de escape y/o silenciador, conectado a las primeras salidas (10) de la válvula (1) respectiva del tramo de escape izquierdo y derecho (5a, 5b), de modo que el gas de escape procedente de los tramos de escape derecho e izquierdo (5a, 5b) se unifique dentro de dicho dispositivo común de manipulación de gas de escape (43).

14. Sistema de gas de escape (200, 300) de la reivindicación 13, caracterizado por que el tramo de escape derecho (5a) y el tramo de escape izquierdo (5b) comprenden cada uno al menos una línea de derivación (23a, 23b) conectada a las segundas salidas (20) respectivas de la válvula (1a, 1b) respectiva, en donde el dispositivo común de manipulación de gas de escape (43) está conectado a al menos una línea de descarga (44a, 44b) que conduce a al menos una de las líneas de derivación.

15. Sistema de gas de escape (400) según una de las reivindicaciones 11 a 14, en donde la al menos una válvula de control de flujo de gas y de sonido (1) está dispuesta en un tramo lateral de no retorno (5') y conectada con su entrada a un tramo principal (55) y con cada una de sus salidas (10, 20) a al menos un elemento acústico de no retorno (45, 47) respectivo diseñado como un elemento de no retorno para redirigir el gas de escape hacia la válvula de control de flujo de gas y de sonido y a través de la misma, en donde cada uno de los elementos acústicos de no retorno (45, 47) puede ventilar exclusivamente a la atmósfera a través del tramo principal (55) invirtiendo el flujo de gas de escape procedente del elemento acústico de no retorno (45, 47) a través de la al menos una válvula de control de flujo de gas (1).