ES3034145T3 - Fluid-cooled manifolds and engine systems - Google Patents

Fluid-cooled manifolds and engine systems

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ES3034145T3 ES21738662T ES21738662T ES3034145T3 ES 3034145 T3 ES3034145 T3 ES 3034145T3 ES 21738662 T ES21738662 T ES 21738662T ES 21738662 T ES21738662 T ES 21738662T ES 3034145 T3 ES3034145 T3 ES 3034145T3
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Abstract

Un colector refrigerado por fluido está configurado para refrigerar los gases de escape de un motor. Este colector incluye varios conductos de escape. Cada conducto de escape incluye un cuerpo con un extremo de entrada y un extremo de salida, un conducto de escape que atraviesa el cuerpo del conducto y un paso de refrigerante que también lo atraviesa. El colector también incluye un colector de recolección de gases de escape con varias entradas. Cada entrada del colector de recolección de gases de escape está acoplada a la abertura de salida de escape de cada conducto de escape. El colector también incluye un tubo de alimentación y un tubo de salida de refrigerante. El tubo de alimentación de refrigerante incluye varias salidas acopladas a las entradas de refrigerante de los conductos de escape. Asimismo, el tubo de salida de refrigerante incluye varias entradas acopladas a las salidas de refrigerante de los conductos de escape. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Colectores refrigerados por fluido y sistemas de motor
Antecedentes
A medida que se hace funcionar un motor de combustión interna, el escape abandona normalmente el motor a una temperatura elevada. En lugar de emitir simplemente el escape a la atmósfera y permitir que la energía se desperdicie, hay diversas maneras en las que la energía en el escape puede capturarse y utilizarse. Por ejemplo, un turbocompresor puede ser accionado por el escape para presurizar aire de admisión en el motor. Con el aire de admisión presurizado, también se puede añadir combustible adicional al motor para producir más potencia.
A medida que aumenta la potencia de salida del motor, la temperatura de escape también aumentará normalmente. Aunque los aumentos de temperatura del escape representan energía adicional que podría recapturarse, las temperaturas más altas pueden acercarse a los límites operativos, o exceder de los límites operativos, de los materiales de los componentes del escape o del turbocompresor. Por lo tanto, el turbocompresor no puede funcionar cuando la temperatura de escape excede de un umbral de funcionamiento, lo que pone un límite en la salida de potencia total del motor.
A menos que se indique lo contrario en el presente documento, la descripción proporcionada en esta sección no es técnica anterior a las reivindicaciones y no se admite que sea técnica anterior mediante su inclusión en esta sección. En el documento US 2012/0291417 A1 se divulga un componente de escape de motor que incluye una pluralidad de pasos de refrigerante que tienen flujos de refrigerante paralelos, rodeando cada paso de refrigerante al menos parcialmente un canal de escape correspondiente respectivo. El colector de escape del motor incluye además un colector de entrada de refrigerante acoplado a cada uno de los pasos de refrigerante y un colector de salida de refrigerante acoplado a cada uno de los pasos de refrigerante.
En el documento EP 2669485 A1 se divulga un conducto de escape para un motor de combustión, teniendo el conducto cilindros de combustión provistos de salidas de escape. En un paso de gas de escape están formados varios segmentos espaciadores. El paso de gas de escape está en contacto con un paso de refrigerante. Una entrada de gas de escape está sellada con el paso de gas de escape y los segmentos espaciadores. En un motor de combustión están previstas aberturas de descarga de gas de escape. Un sistema de refrigeración está provisto de una entrada de refrigerante y una salida de refrigerante. En los segmentos espaciadores está provisto un circuito cerrado de refrigerante.
En el documento DE 102016109770 A1 se divulga un colector de escape modular que comprende una pluralidad de segmentos de colector de escape conectados entre sí a lo largo de un eje común. Los segmentos del colector de escape incluyen un tubo de camisa de agua que define un paso de refrigerante líquido alrededor de cada uno de la pluralidad de segmentos del colector de escape. Un motor de combustión interna tiene un ensamble de conexión para conectar segmentos del colector de escape adyacentes. El ensamble del conector incluye una pluralidad de dispositivos de sellado anulares configurados para encajar en un primer conjunto de ranuras formadas en una porción del extremo de un primer segmento del colector de escape. El ensamble de conexión también incluye un manguito espaciador configurado para unirse a la porción del extremo del primer segmento del colector de escape para conectar el primer segmento del colector de escape y el segundo segmento del colector de escape y para conectarse a una brida radial fija formada en una porción del extremo opuesta de un segundo segmento del colector de escape.
En el documento DE 102004053463 B4 se divulga una tubería de gas de escape segmentada de tres paredes que comprende un tubo de llama para guiar el gas de escape dispuesto en una pieza intermedia. El punto de conexión de un colector con otro tubo de llama se sitúa opuesto a la pieza intermedia con el tubo de llama. La pieza intermedia comprende una primera brida y una segunda brida para su colocación en la correspondiente primera sección del colector o segunda sección del colector y un primer tubo de inserción y un segundo tubo de inserción para introducir agua y el tubo de llama.
En el documento US 7013565 B1 se divulga un colector extraíble para escapes refrigerados por líquido que incluye un miembro de retención, una placa de transferencia de refrigerante y una carcasa de colector. El miembro de retención encaja entre al menos dos conductos de camisa de escape y está unido a estos. Se forman orificios a través de la placa de transferencia de refrigerante para recibir al menos los dos conductos de camisa de escape y conductos de escape. La placa de transferencia de refrigerante está asegurada al miembro de retención con sujetadores. Hay formada al menos una abertura de refrigerante a través de cada conducto de camisa de escape sustancialmente en un extremo de este, adyacente a una cavidad de paso de refrigerante en la placa de transferencia de refrigerante. La carcasa del colector está unida a la placa de transferencia de refrigerante. El refrigerante fluye entre los conductos de escape y los conductos de camisa de escape; a través de la placa de transferencia de refrigerante; y a través de la carcasa del colector. El colector extraíble para escapes refrigerados por líquido puede extraerse de los conductos de escape extrayendo los sujetadores. Los conductos de escape pueden retenerse en una tubería.
En el documento EP 2900951 A1 se divulga una conversión marina de un motor diésel V8 “Duramax”, en el que cada grupo de cilindros tiene un colector de escape encamisado que comprende una pieza colada alargada y sólida que incluye galerías de refrigerante y una canalización de escape central. El refrigerante recirculante refrigera cada cilindro y entra luego en el colector de escape a través de agujeros separados alineados con aberturas hechas por extracción de un tapón de escarcha. Cada agujero de refrigerante del colector tiene un diámetro controlado, asegurando que la mayor parte del refrigerante pasa a lo largo de la longitud del motor y luego a lo largo del colector, pero suficiente refrigerante refrigera cada cilindro. El refrigerante atraviesa y refrigera luego una extensión de colector y un turbocompresor.
Sumario
La presente divulgación describe implementaciones que se refieren a un colector refrigerado por fluido. Beneficiosamente, las realizaciones descritas en el presente documento pueden proporcionar la capacidad de aumentar la potencia de salida de un motor sin dañar los componentes de escape del motor o un turbocompresor asociado con el motor.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un colector refrigerado por fluido para refrigerar el escape de un motor. El colector refrigerado por fluido incluye una pluralidad de canales de escape que incluyen un primer canal de escape y un segundo canal de escape, donde el primer canal de escape está desunido del segundo canal de escape. Cada uno de la pluralidad de canales de escape incluye un cuerpo de canal que tiene un extremo de entrada y un extremo de salida, una conducción de escape que se extiende a través del cuerpo de canal desde una abertura de entrada de escape en el extremo de entrada del cuerpo de canal hasta una abertura de salida de escape en el extremo de salida del cuerpo de canal, y un paso de refrigerante que se extiende a través del cuerpo de canal desde una abertura de entrada de refrigerante hasta una abertura de salida de refrigerante. El colector refrigerado por fluido también incluye un colector de recogida de escape que incluye una pluralidad de entradas. Cada entrada del colector de recogida de escape está acoplada a la abertura de salida de escape de uno respectivo de la pluralidad de canales de escape. Además, el colector refrigerado por fluido también incluye un conducto de alimentación de refrigerante y un conducto de salida de refrigerante. El conducto de alimentación de refrigerante incluye una pluralidad de salidas, donde cada salida del conducto de alimentación de refrigerante está acoplada a la entrada de refrigerante de uno respectivo de la pluralidad de canales de escape. El conducto de salida de refrigerante incluye una pluralidad de entradas, donde cada entrada del conducto de salida de refrigerante está acoplada a la salida de refrigerante de uno respectivo de la pluralidad de canales de escape. Cada canal de escape de la pluralidad de canales de escape tiene la misma conformación que los otros canales de escape de la pluralidad de canales de escape.
En una realización del colector refrigerado por fluido, para cada canal de escape de la pluralidad de canales de escape, el paso de refrigerante está dispuesto concéntricamente alrededor de la conducción de escape.
En otra realización del colector refrigerado por fluido, para cada canal de escape de la pluralidad de canales de escape, el paso de refrigerante tiene una sección transversal anular que rodea la conducción de escape y que se extiende a lo largo de la mayor parte de la longitud de la conducción de escape.
En otra realización del colector refrigerado por fluido, para cada canal de escape de la pluralidad de canales de escape, la abertura de entrada de refrigerante está dispuesta en el extremo de entrada del canal de escape y la abertura de salida de refrigerante está dispuesta en el extremo de salida del canal de escape.
En otra realización del colector refrigerado por fluido, para cada canal de escape de la pluralidad de canales de escape, la abertura de entrada de refrigerante está dispuesta en el extremo de salida del canal de escape y la abertura de salida de refrigerante está dispuesta en el extremo de entrada del canal de escape.
En otra realización del colector refrigerado por fluido, la pluralidad de canales de escape incluye un tercer canal de escape y un cuarto canal de escape.
En otra realización del colector refrigerado por fluido, cada canal de escape de la pluralidad de canales de escape está desunido de los otros canales de escape de la pluralidad de canales de escape.
En otra realización del colector refrigerado por fluido, el conducto de alimentación de refrigerante y el conducto de salida de refrigerante tienen la misma conformación.
En un segundo aspecto de la invención, en la divulgación se describe un sistema de motor. El sistema de motor incluye una pluralidad de puertos de escape que incluyen una primera agrupación de puertos de escape. El sistema de motor también incluye un primer colector refrigerado por fluido de acuerdo con el primer aspecto acoplado al motor configurado para recibir escape de la primera agrupación de puertos de escape. El primer colector refrigerado por fluido incluye una primera agrupación de canales de escape que incluye un primer canal de escape y un segundo canal de escape. El primer canal de escape está desunido del segundo canal de escape. Cada uno de la primera agrupación de canales de escape incluye un cuerpo de canal que tiene un extremo de entrada y un extremo de salida, una conducción de escape que se extiende a través del cuerpo de canal desde una abertura de entrada de escape en el extremo de entrada del cuerpo de canal hasta una abertura de salida de escape en el extremo de salida del cuerpo de canal, en donde la entrada de escape está acoplada a un puerto de escape respectivo de la primera agrupación de puertos de escape, y un paso de refrigerante que se extiende a través del cuerpo de canal desde una abertura de entrada de refrigerante hasta una abertura de salida de refrigerante. El primer colector refrigerado por fluido también incluye un colector de recogida de escape que incluye una pluralidad de entradas. Cada entrada del colector de recogida de escape está acoplada a la abertura de salida de escape de uno respectivo de la primera agrupación de canales de escape. El primer colector refrigerado por fluido también incluye un conducto de alimentación de refrigerante que incluye una pluralidad de salidas y un conducto de salida de refrigerante que incluye una pluralidad de entradas. Cada salida del conducto de alimentación de refrigerante está acoplada a la entrada de refrigerante de uno respectivo de la primera agrupación de canales de escape. Cada entrada del conducto de salida de refrigerante está acoplada a la salida de refrigerante de uno respectivo de la primera agrupación de canales de escape.
En una realización del sistema de motor, para cada canal de escape de la primera agrupación de canales de escape del primer colector refrigerado por fluido, el paso de refrigerante está dispuesto concéntricamente alrededor del paso de escape.
En otra realización del sistema de motor, para cada canal de escape de la primera agrupación de canales de escape del primer colector refrigerado por fluido, el paso de refrigerante tiene una sección transversal anular que rodea el paso de escape y que se extiende a lo largo de la mayor parte del paso de escape.
En otra realización del sistema de motor, el sistema de motor incluye además un turbocompresor, donde el primer colector refrigerado por fluido está acoplado al turbocompresor y está configurado para suministrar escape refrigerado al turbocompresor.
En otra realización del sistema de motor, la pluralidad de puertos de escape del motor incluye además una segunda agrupación de puertos de escape y el sistema de motor incluye además un segundo colector refrigerado por fluido. El segundo colector refrigerado por fluido incluye una segunda agrupación de canales de escape. Cada canal de escape de la segunda agrupación de canales de escape incluye una entrada de escape acoplada a un puerto de escape respectivo de la segunda agrupación de puertos de escape.
En otra realización del sistema de motor, cada uno de los canales de escape de la primera agrupación de canales de escape y la segunda agrupación de canales de escape tiene la misma conformación.
El sumario anterior es solamente ilustrativo y no es en modo alguno limitativo. Además de los aspectos ilustrativos, las implementaciones y los rasgos descritos anteriormente, otros aspectos, implementaciones y rasgos resultarán evidentes mediante referencia a las figuras y la siguiente descripción detallada.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos, que se incluyen para proporcionar una comprensión adicional de la divulgación, se incorporan en una parte de esta memoria descriptiva y constituyen una parte de esta, ilustran realizaciones de la divulgación, y junto con la descripción detallada sirven para explicar los principios de la divulgación. No se hace ningún intento de mostrar detalles estructurales de las realizaciones de la divulgación con más detalle de lo que puede ser necesario para una comprensión fundamental de las realizaciones de la divulgación y diversas maneras en las que puede ponerse en práctica.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un colector refrigerado por fluido de acuerdo con una realización de la divulgación.
La figura 2 muestra una vista despiezada del colector refrigerado por fluido de acuerdo con la figura 1.
La figura 3 es una vista en sección transversal de un canal de escape del colector refrigerado por fluido de acuerdo con la figura 1.
La figura 4 muestra una representación esquemática del colector refrigerado por fluido según la figura 1.
La figura 5 es una representación esquemática de un colector refrigerado por fluido de acuerdo con otra realización de la divulgación.
La figura 6 es una representación esquemática de un colector refrigerado por fluido de acuerdo con otra realización de la divulgación.
La figura 7 es una representación esquemática de un colector refrigerado por fluido de acuerdo con otra realización de la divulgación.
La figura 8 es una vista en perspectiva de un sistema de motor de acuerdo con una realización de la divulgación.
La figura 9 muestra una representación esquemática del sistema de motor según la figura 8.
La figura 10 es una representación esquemática de un sistema de circulación de refrigerante.
Descripción detallada
En el presente documento se describen aparatos y sistemas ejemplares. Debe entenderse que la palabra “ejemplar” se usa en el presente documento para querer decir “que sirve como ejemplo, caso o ilustración”. Cualquier realización o rasgo descrito en el presente documento como “ejemplar” o un “ejemplo” no debe interpretarse necesariamente como preferida o ventajosa sobre otras realizaciones u otros rasgos. Las realizaciones ejemplares descritas en el presente documento no son limitantes. Se entenderá fácilmente que ciertos aspectos del aparato y los sistemas desvelados pueden disponerse y combinarse en una amplia variedad de configuraciones diferentes, todas las cuales se contemplan en el presente documento.
La figura 1 ilustra un colector 100 refrigerado por fluido de acuerdo con una realización de ejemplo de la divulgación que está configurado para recibir y refrigerar el escape de un motor. En la figura 2 se muestra una vista en despiece ordenado del colector 100 refrigerado por fluido. El colector 100 refrigerado por fluido incluye una pluralidad de canales 102A-102D de escape, que incluyen un primer canal 102A de escape, un segundo canal 102B de escape, un tercer canal 102C de escape y un cuarto canal 102D de escape. Los canales 102A-102D de escape pueden estar dispuestos en una tubería, como se muestra en la figura 1, donde el primer canal 102A de escape y el segundo canal 102B de escape están colocados hacia el centro del colector 100 refrigerado por fluido, mientras que el tercer canal 102C de escape y el cuarto canal 102D de escape están colocados en la periferia del colector refrigerado por fluido. Como se analiza con más detalle a continuación, el primer canal 102A de escape y el segundo canal 102B de escape están desunidos uno del otro.
Cada uno de las canales 102A-102D de escape puede configurarse para unirse a un motor para recibir escape del motor, como se describe con más detalle a continuación. Por ejemplo, cada canal 102A-102D de escape está configurado para unir un puerto de escape asociado con un cilindro del motor. En algunas realizaciones, el colector refrigerado por fluido está configurado de tal manera que cada canal 102A-102D de escape esté emparejado con un cilindro del motor. En otras realizaciones, cada uno de los canales de escape puede estar asociado con más de un cilindro del motor. Por otra parte, en otras realizaciones, más de un canal de escape puede estar asociado con un cilindro del motor. Por ejemplo, en algunas realizaciones, dos canales de escape pueden estar asociados con cada cilindro del motor. En tales realizaciones, un adaptador puede estar situado entre el colector refrigerado por fluido y los puertos de escape del motor con el fin de combinar o dividir el escape de los puertos de escape para introducción en el colector refrigerado por fluido.
El colector 100 refrigerado por fluido también incluye un colector 140 de recogida de escape que recibe escape de los canales 102A-102D de escape y dirige el escape aguas abajo, tal como se explica con más detalle a continuación. El colector 140 de recogida de escape incluye una pluralidad de entradas 142A-142D, como se muestra en la figura 2, que están acopladas respectivamente a los canales 102A-102D de escape. Además, el colector 100 refrigerado por fluido también incluye un conducto 150 de alimentación de refrigerante y un conducto 154 de salida de refrigerante. El conducto 150 de alimentación de refrigerante incluye una pluralidad de salidas 152A-152D, como se muestra en la figura 2, que están acopladas respectivamente a los canales 102A-102D de escape. Asimismo, el conducto 154 de salida de refrigerante incluye una pluralidad de entradas 156A-156D, también mostradas en la figura 2, que están acopladas respectivamente a los canales 102A-102D de escape. El conducto 150 de alimentación de refrigerante y el conducto 154 de salida de refrigerante pueden ser parte de un sistema de circulación de refrigerante que esté configurado para hacer circular un refrigerante a través del colector refrigerado por fluido, como se explica con más detalle a continuación. Por consiguiente, el conducto 150 de alimentación de refrigerante puede incluir una entrada 158A para recibir refrigerante que se hace circular a través del sistema de circulación de refrigerante. Además, el conducto 150 de alimentación de refrigerante puede configurarse para suministrar el refrigerante a los canales 102A-102D de escape a través de las salidas 152A-152D del conducto de alimentación. Asimismo, el conducto 154 de salida de refrigerante puede configurarse para recibir el refrigerante de los canales 102A-102D de escape a través de las entradas 156A-156D del conducto de salida e incluir una salida 158B para continuar la circulación del refrigerante a través del sistema de circulación de refrigerante.
Una vista lateral en sección transversal de uno de los canales 102 de escape (por ejemplo, el canal 102A de escape) del colector 100 refrigerado por fluido se muestra en la figura 3. Como se explica con más detalle a continuación, los canales de escape tienen todos una configuración similar. Como se muestra en la figura 3, el canal 102 de escape incluye un cuerpo 104 de canal que tiene un extremo 110 de entrada y un extremo 120 de salida. El extremo 110 de entrada puede incluir una primera superficie 112 de unión configurada para asegurarse contra el motor para rodear un puerto de escape del motor. Además, el extremo 110 de entrada también puede incluir una abertura 114 de entrada de escape que proporcione acceso de fluido a una conducción 106 de escape que se extiende a través del cuerpo 104 de canal. La abertura 114 de entrada de escape se extiende a través de la primera superficie 112 de unión. El extremo 120 de salida puede incluir una segunda superficie 122 de unión que esté unida a una entrada 142A-142D respectiva de las entradas del colector 140 de recogida de escape. En diversas realizaciones, un sello, tal como una junta, puede incluirse entre la segunda superficie 122 de unión y la entrada 142A-142D respectiva del colector 140 de recogida de escape. El extremo 120 de salida de cada canal de escape también puede incluir una abertura 124 de salida de escape que se extiende a través de la segunda superficie 122 de unión y proporciona acceso de fluido al conducto 106 de escape. Por lo tanto, la conducción 106 de escape puede discurrir a través del cuerpo 104 de canal desde la abertura 114 de entrada de escape en el extremo 110 de entrada hasta la abertura 124 de salida de escape en el extremo 120 de salida.
El canal 102 de escape también incluye un paso 108 de refrigerante que se extiende a través del cuerpo 104 de canal desde una abertura 116 de entrada de refrigerante hasta una abertura 126 de salida de refrigerante. Para recibir refrigerante desde el conducto 150 de alimentación de refrigerante, la abertura 116 de entrada de refrigerante puede estar acoplada a una respectiva de las salidas 152A-152D del conducto de alimentación (como se muestra en la figura 2). Después de pasar a través del canal 102 de escape, el refrigerante puede salir del paso 108 de refrigerante a través de la abertura 126 de salida de refrigerante y fluir hacia el conducto 154 de salida de refrigerante a través de una respectiva de las entradas 156A-156D del conducto de salida (como se muestra en la figura 2).
Con referencia adicional a la figura 3, en algunas realizaciones, el paso 108 de refrigerante de cada uno de los canales 102 de escape puede estar dispuesto concéntricamente alrededor de la conducción 106 de escape. Por ejemplo, la conducción 106 de escape de cada canal 102 de escape puede extenderse desde el extremo 110 de entrada hasta el extremo 120 de salida a lo largo de una trayectoria a través del cuerpo 104 de canal, y el paso 108 de refrigerante puede rodear concéntricamente la conducción 106 de escape a lo largo de la trayectoria desde el extremo 110 de entrada hasta el extremo 120 de salida. Así mismo, la conducción 106 de escape puede estar definida dentro de una pared 130 interior que esté formada por una porción del cuerpo 104 de canal. La pared 130 interior puede estar rodeada luego por una pared 132 exterior del cuerpo 104 de canal, definiendo de este modo el paso 108 de refrigerante entre la pared 130 interior y la pared 132 exterior. Por consiguiente, el paso 108 de refrigerante está colocado concéntricamente alrededor de la conducción 106 de escape. Tener el paso 108 de refrigerante dispuesto concéntricamente alrededor de la conducción 106 de escape permite una gran área de transferencia de calor entre la conducción 106 de escape y el paso 108 de refrigerante. Por consiguiente, tal configuración puede proporcionar más transferencia de calor desde el escape dentro de la conducción 106 de escape al refrigerante en el paso 108 de refrigerante que un paso de refrigerante sin una configuración concéntrica que funcione en condiciones similares.
En algunas realizaciones, el paso 108 de refrigerante de cada canal 102 de escape tiene una sección transversal anular que rodea la conducción 106 de escape y se extiende a lo largo de la mayor parte de la longitud de la conducción 106 de escape. En otras palabras, en algunas realizaciones, el paso 108 de refrigerante rodea completamente la conducción 106 de escape sin ninguna conexión entre la pared 130 interior y la pared 132 exterior del cuerpo de canal. Así mismo, en algunas realizaciones, la sección transversal anular del paso 108 de refrigerante se extiende sustancialmente sobre toda la conducción 106 de escape, excepto en los extremos del canal 102 de escape alrededor de la abertura 114 de entrada de escape y la abertura 124 de salida de escape. En otras realizaciones, las particiones pueden extenderse entre la pared 130 interior y la pared 132 exterior de manera que el paso 108 de refrigerante no sea completamente anular a lo largo de la mayor parte de la conducción 106 de escape. Tales particiones pueden proporcionar estabilidad adicional o controlar la dirección de flujo de cualquier refrigerante que discurra a través del paso 108 de refrigerante.
En algunas realizaciones, la abertura 116 de entrada de refrigerante del paso 108 de refrigerante de cada canal 102 de escape puede estar dispuesta en el extremo 110 de entrada del canal 102 de escape y la abertura 126 de salida de refrigerante puede estar dispuesta en el extremo 120 de salida del canal 102 de escape. En tal configuración, el escape y el refrigerante discurrirán en paralelo a través del canal 102 de escape. En otras realizaciones, la abertura 116 de entrada de refrigerante del paso 108 de refrigerante de cada canal 102 de escape puede estar dispuesta en el extremo 120 de salida del canal 102 de escape y la abertura 126 de salida de refrigerante puede estar dispuesta en el extremo 110 de entrada del canal de escape, de manera que el escape y el refrigerante discurran en contracorriente. Proporcionar la abertura 116 de entrada de refrigerante y la abertura 126 de salida de refrigerante en los extremos del canal 102 de escape permite un área mayor de contacto térmico entre la conducción 106 de escape y el paso 108 de refrigerante. Aún, en otras realizaciones, debido a restricciones geométricas u otras, la abertura 116 de entrada de refrigerante y/o la abertura 126 de salida de refrigerante pueden estar dispuestas en otra ubicación, tal como hacia el centro del canal 102 de escape.
En algunas realizaciones, la abertura 116 de entrada de refrigerante está configurada de tal manera que el refrigerante que fluye a través de la abertura 116 de entrada de refrigerante fluye perpendicular a la pared 130 interior que define la conducción 106 de escape para incidir sobre la pared 130 interior. Además, en algunas realizaciones, el paso 108 de refrigerante está configurado para formar un flujo de remolino de refrigerante dentro del paso 108 de refrigerante, de tal manera que el refrigerante se arremolina alrededor de la conducción 106 de escape. Estas y otras configuraciones del patrón de flujo de refrigerante dentro del paso 108 de refrigerante pueden ayudar a promover la transferencia de calor entre el escape y el refrigerante.
En algunas realizaciones, el colector refrigerado por fluido incluye cuatro canales de escape. Por ejemplo, el colector 100 refrigerado por fluido mostrado en la figura 1 tiene cuatro canales 102A-102D de escape dispuestos en una fila. El primer canal 102A de escape y el segundo canal 102B de escape están colocados hacia el centro de la fila de canales 102A-102D de escape, mientras que el tercer canal 102C de escape y el cuarto canal 102D de escape están colocados en los extremos de la fila de canales 102A-102D de escape. También se muestra una representación esquemática del colector 100 refrigerado por fluido en la figura 4 para comparación con representaciones esquemáticas de otros colectores refrigerados por fluido analizados a continuación. La figura 4 ilustra los cuatro canales 102A-102D de escape. Cada uno de los canales 102A-102D de escape suministra escape del motor al colector 140 de recogida de escape. A medida que el escape pasa a través de los canales 102A-102D de escape, se refrigera por el refrigerante que circula a través de los canales 102A-102D de escape. Además, el refrigerante se recibe en los canales 102A-102D de escape desde un conducto 150 de alimentación de refrigerante que está acoplado a cada uno de los canales 102A-102D de escape. Asimismo, el refrigerante vuelve al sistema de circulación de refrigerante a través del conducto 154 de salida de refrigerante, que también está acoplado a cada uno de los canales 102A-102D de escape.
En otras realizaciones, el colector refrigerado por fluido incluye un número diferente de canales de escape. Por consiguiente, tales realizaciones pueden configurarse para funcionar con motores con un número diferente de puertos de escape. Por ejemplo, la figura 5 muestra una representación esquemática de un colector 500 refrigerado por fluido que incluye solo dos canales de escape, incluyendo el primer canal 502A de escape y el segundo canal 502B de escape. T anto el primer canal 502A de escape como el segundo canal 502B de escape suministran escape desde el motor al colector 540 de recogida de escape. De nuevo, a medida que el escape pasa a través de los canales 502A-502B de escape, se refrigera por el refrigerante que circula a través de los canales 502A-502B de escape. Un conducto 550 de alimentación de refrigerante está acoplado tanto al primer canal 502A de escape como al segundo canal 502B de escape para suministrar refrigerante a ambos canales 502A-502B de escape. Asimismo, el refrigerante vuelve al sistema de circulación de refrigerante a través del conducto 554 de salida de refrigerante, que también está acoplado a ambos canales 502A-502B de escape.
Como otro ejemplo, la figura 6 muestra una representación esquemática de un colector 600 refrigerado por fluido que incluye seis conductos de escape. De manera similar al colector 100 refrigerado por fluido, el colector 600 refrigerado por fluido incluye un primer canal 602A de escape y un segundo canal 602B de escape que están ubicados en el centro de una fila de canales 602A-602F de escape. Además, un tercer canal 602C de escape y un cuarto canal 602D de escape están dispuestos en el extremo de la fila de los canales 602A-602F de escape. Es más, un quinto canal 602E de escape y un sexto canal 602F de escape están situados en posiciones intermedias entre el centro y los extremos de la fila. Cada uno de los canales 602A-602D de escape suministra escape del motor al colector 640 de recogida de escape. A medida que el escape pasa a través de los canales 602A-602D de escape se refrigera al circular refrigerante a través de los canales 602A-602F de escape. Además, el refrigerante se recibe en los canales 602A-602F de escape desde un conducto 650 de alimentación de refrigerante que está acoplado a cada uno de los canales 602A-602F de escape. Asimismo, el refrigerante vuelve al sistema de circulación de refrigerante a través del conducto 654 de salida de refrigerante, que está acoplado a cada uno de los canales 602A-602F de escape.
En algunas realizaciones, el primer canal de escape se desune del segundo canal de escape. Por ejemplo, en cada una de las realizaciones del colector 100, 500, 600 refrigerado por fluido mostrado en las figuras 1-6, el primer canal 102A, 502A, 602A de escape se desune del segundo canal 102B, 502B, 602B de escape respectivo. El término “desunido”, como se usa en el presente documento, se refiere a una situación en la que dos componentes ni están acoplados directamente entre sí, ni son parte de una construcción más grande formada como una única pieza integral. Por lo tanto, los primeros y segundos canales de escape desunidos, por ejemplo, 102A, 102B, ni están acoplados directamente entre sí, ni forman parte de una construcción más grande que incluya los canales de escape, por ejemplo, 102A, 102B, en una sola pieza integral. Además, en algunas realizaciones, los canales de escape desunidos están separados entre sí por un espacio. En otras realizaciones, los canales de escape desunidos pueden colindar entre sí mientras no estén acoplados directamente entre sí.
En algunas realizaciones, cada uno de los canales 102A-102D de escape se desune de todos los otros canales 102A-102D de escape del colector 100 refrigerado por fluido. Por ejemplo, en el colector 100 refrigerado por fluido, los canales 102A-102D de escape están dispuestos en una fila, pero ninguno de los canales 102A-102D de escape están unidos entre sí. Por el contrario, cada canal 102A-102D de escape se desune de los otros. En su lugar, los canales 102A-102D de escape están conectados entre sí a través de su unión al colector 140 de recogida de escape, el conducto 150 de alimentación de refrigerante y el conducto 154 de salida de refrigerante.
El uso de los conductos 102A-102D de escape que están desunidos entre sí permite que la porción del colector 100 refrigerado por fluido que incluye dos trayectorias de fluido diferentes, es decir, los conductos 102A-102D de escape que incluyen tanto la conducción 106 de escape como el paso 108 de refrigerante, se fabriquen como una agrupación de componentes individuales más pequeños. La inclusión de pasos separados que acomoden diferentes fluidos dentro del cuerpo de un colector es complicada. Además, proporcionar un solo colector grande con diversos pasos para diferentes corrientes de escape, así como pasos adicionales para canales de refrigerante que refrigeren las corrientes de escape, añadiría una complejidad considerable. Diseñando el colector como varios componentes diferentes, incluyendo canales de escape individuales y desunidos que incluyen cada uno una única conducción 106 de escape, puede simplificarse la fabricación.
En otras realizaciones, al menos algunos de los canales de escape están unidos entre sí. Por ejemplo, la figura 7 representa una realización de un colector 700 refrigerado por fluido que incluye cuatro canales 702A-702D de escape dispuestos en una fila, similar al colector 100 refrigerado por fluido mostrado en la figura 1. El primer canal 702A de escape y el segundo canal 702B de escape están colocados hacia el centro de la fila, mientras que el tercer canal 702C de escape y el cuarto canal 702D de escape están colocados en los extremos de la fila. Como con las realizaciones descritas previamente, cada uno de los canales 702A-702D de escape suministra escape desde el motor al colector 740 de recogida de escape, recibe refrigerante desde un conducto 750 de alimentación de refrigerante y devuelve el refrigerante a un conducto 754 de salida de refrigerante. De manera similar a las otras realizaciones, el primer canal 702A de escape se desune del segundo canal 702B de escape. Sin embargo, el primer canal 702A de escape está unido al tercer canal 702C de escape, tal como se identifica en las regiones 703A. En particular, el primer canal 702A de escape está unido al tercer canal 702C de escape en el extremo de entrada y en el extremo de salida. Por ejemplo, el primer canal 702A de escape puede formarse en una única pieza integral con el tercer canal 702C de escape. El segundo canal 702B de escape también puede estar unido al cuarto canal 702D de escape, tal como se identifica en las regiones 703B. Por ejemplo, el segundo canal 702B de escape puede formarse en una única pieza integral con el cuarto canal 702D de escape, tal como se muestra en la figura 7. En algunas realizaciones, los canales de escape están unidos entre sí en pares, permitiendo construir un colector refrigerado por fluido con cualquier número par de canales de escape.
En contraste con la realización de la figura 1, donde todos los canales 102A-102D de escape están desunidos entre sí, y la realización de la figura 7, donde algunos de los canales 702A-702D de escape están unidos entre sí, en otras realizaciones, todos los canales de escape están unidos entre sí. Por ejemplo, en algunas realizaciones, todos los canales de escape del colector refrigerado por fluido forman una única pieza integral.
Cada uno de los conductos 102A-102D de escape tiene la misma conformación. Por ejemplo, cada uno de los canales 102A-102D de escape en el colector 100 refrigerado por fluido, mostrado en las figuras 1 y 2 tienen la misma conformación. Dos componentes que tienen la “misma conformación”, como se usa la expresión en el presente documento, se refiere a componentes que se fabrican usando el mismo método o las mismas herramientas, de modo que los componentes son intercambiables. Por ejemplo, dos componentes que tienen la misma conformación pueden moldearse o colarse en el mismo troquel. Las diferencias entre componentes que tienen la misma conformación pueden basarse en tolerancias de fabricación o variaciones causadas por la instalación.
El uso de los canales 102A-102D de escape que tienen la misma conformación simplifica la fabricación, ya que un componente más pequeño y menos complicado puede reproducirse varias veces para formar una porción sustancial del colector 100 refrigerado por fluido. Así mismo, en colectores refrigerados por fluido donde cada uno de los conductos de escape tiene la misma conformación, el colector refrigerado por fluido puede rediseñarse añadiendo o extrayendo uno o más canales de escape. Por consiguiente, se puede lograr alojar motores con diferentes números de cilindros sin rediseñar todo el colector.
Aunque hay ventajas en tener cada canal de escape con la misma conformación, en algunas realizaciones no reivindicadas, los canales 102A-102D de escape pueden tener diferentes configuraciones y diferentes conformaciones. Por ejemplo, en algunas realizaciones no reivindicadas, los canales 102A-102D de escape pueden doblarse en diferentes ángulos, o tener dobleces con diferentes radios de curvatura. Otros aspectos de la conformación y la configuración de los canales 102A-102D de escape también pueden diferir. Las diferencias en las geometrías de los canales de escape pueden ser beneficiosas para cumplir con las restricciones de espacio o por otras razones.
En algunas realizaciones, cada canal 102 de escape tiene una configuración simétrica y es sustancialmente simétrica alrededor de un plano central del canal de escape. Por ejemplo, la conducción 106 de escape puede seguir el plano central del canal 102 de escape y estar rodeado por el paso 108 de refrigerante a ambos lados del plano central. Además, en algunas realizaciones, tanto la abertura 116 de entrada de refrigerante como la abertura 126 de salida de refrigerante pueden colocarse en el plano central del canal 102 de escape. Al proporcionar a los canales 102A-102D de escape una configuración simétrica, los canales 102A-102D de escape pueden funcionar independientemente de la orientación y la posición totales del colector refrigerado por fluido con respecto al motor. Por lo tanto, los canales 102A-102D de escape pueden implementarse en un colector 100 refrigerado por fluido configurado para acoplarse al lado derecho de un motor, o los mismos canales 102A-102D de escape pueden implementarse en un colector 100 refrigerado por fluido configurado para acoplarse al lado izquierdo de un motor.
En algunas realizaciones, el plano central de cada uno de los canales 102A-102D de escape puede ser paralelo dentro del colector 100 refrigerado por fluido. Al proporcionar a los canales 102A-102D de escape una alineación paralela a través del colector 100 refrigerado por fluido, el tamaño del colector 100 refrigerado por fluido puede modificarse para cooperar con motores con más o menos cilindros simplemente añadiendo o extrayendo canales de escape. La posición o el ángulo relativo de un canal de escape no necesita modificarse con respecto a los canales de escape vecinos a medida que cambia el número de canales de escape, ya que la orientación respectiva es siempre paralela.
En algunas realizaciones, el conducto 150 de alimentación de refrigerante y el conducto 154 de salida de refrigerante pueden tener la misma conformación. Tal configuración simplifica la fabricación del colector 100 refrigerado por fluido, ya que tanto el conducto 150 de alimentación de refrigerante como el conducto 154 de salida de refrigerante pueden estar formados por la misma parte, similar a los diversos canales 102A-102D de escape.
Los componentes descritos anteriormente del colector 100 refrigerado por fluido pueden estar compuestos por una variedad de materiales diferentes. Por ejemplo, los componentes pueden estar formados de metal, tal como acero o aluminio. Asimismo, los componentes descritos anteriormente pueden estar formados de un material plástico. Además, en algunas realizaciones, diferentes componentes están formados de diferentes materiales. Por ejemplo, en algunas realizaciones, los canales 102A-102D de escape pueden estar formados de acero, mientras que el conducto 150 de alimentación de refrigerante y el conducto 154 de salida de refrigerante están formadas de plástico. El colector 100 refrigerado por fluido puede incluir componentes adicionales a los que se han descrito, tales como sujetadores, sellos, sensores o cualquier otro componente que pueda ser ventajoso.
El colector 100 refrigerado por fluido puede fabricarse usando una variedad de diferentes métodos. Por ejemplo, los canales 102 de escape pueden moldearse o colarse. Asimismo, el colector 140 de recogida de escape, el conducto 150 de alimentación de refrigerante y el conducto 154 de salida de refrigerante también pueden moldearse o colarse. Además, cada uno de estos componentes puede mecanizarse a partir de un bloque de material, o fabricarse mediante un proceso de fabricación aditiva. También son posibles otros métodos de fabricación.
En otro aspecto, la divulgación proporciona un sistema de motor. La figura 8 ilustra un sistema 860 de motor de acuerdo con una realización de la divulgación. El sistema 860 de motor incluye un motor 862, al menos un colector 800 refrigerado por fluido, un turbocompresor 866 y un radiador 868. En la figura 9 se muestra una representación esquemática del sistema 860 de motor para ilustrar diversos rasgos de la realización representada. El sistema 860 de motor, como se muestra en la figura 9, incluye un motor 862 que incluye una pluralidad de puertos 864A-864H de escape, que incluyen una primera agrupación de puertos 864A-864D de escape. Un primer colector 800 refrigerado por fluido está acoplado al motor 862 y configurado para recibir escape de la primera agrupación de puertos 864A-864D de escape. El primer colector 800 refrigerado por fluido puede configurarse de acuerdo con cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente. Por ejemplo, el primer colector 800 refrigerado por fluido puede incluir una primera agrupación de canales 802A-802D de escape que están desunidos entre sí. Cada uno de la primera agrupación de canales 802A-802D de escape del primer colector 800 refrigerado por fluido está acoplado a uno respectivo de la primera agrupación de puertos 864A-864D de escape del motor 862.
El primer colector 800 refrigerado por fluido también incluye un colector 840 de recogida de escape incluyendo una pluralidad de entradas 842A-842D, donde cada entrada 842A-842D del colector 840 de recogida de escape está acoplada a una abertura de salida de escape de uno respectivo de la primera agrupación de conductos 802A-802D de escape. El primer colector 800 refrigerado por fluido también incluye un conducto 850 de alimentación de refrigerante y un conducto 854 de salida de refrigerante. Como se ha descrito anteriormente con respecto a diversas realizaciones del colector refrigerado por fluido, el conducto 850 de alimentación de refrigerante está configurado para suministrar refrigerante a la primera agrupación de canales 802A-802D de escape y el conducto 854 de salida de refrigerante está configurado para recibir refrigerante de la primera agrupación de canales 802A-802D de escape.
En algunas realizaciones del sistema 860 de motor, el motor 862 incluye una segunda agrupación de puertos 864E-864H de escape. Un segundo colector 801 refrigerado por fluido puede estar acoplado al motor 862 y configurado para recibir escape de la segunda agrupación de puertos 864E-864H de escape. El segundo colector 801 refrigerado por fluido puede configurarse de acuerdo con cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente. Por ejemplo, cada uno de la segunda agrupación de canales 802E-802H de escape del segundo colector 801 refrigerado por fluido puede acoplarse a uno respectivo de la segunda agrupación de puertos 864E-864H de escape del motor 862. Además, el segundo colector 801 refrigerado por fluido también puede incluir un colector 841 de recogida de escape que incluya una pluralidad de entradas 843A-843D, en el que cada entrada 843A-843D del colector 841 de recogida de escape está acoplada a una abertura de salida de escape de uno respectivo de la segunda agrupación de canales 802E-802H de escape. El segundo colector 800 refrigerado por fluido también puede incluir un conducto 851 de alimentación de refrigerante y un conducto 855 de salida de refrigerante. Como se ha descrito anteriormente con respecto a diversas realizaciones del colector refrigerado por fluido, el conducto 851 de alimentación de refrigerante puede configurarse para suministrar refrigerante a la segunda agrupación de canales 802E-802H de escape y el conducto 855 de salida de refrigerante puede configurarse para recibir refrigerante de la primera agrupación de canales 802E-802H de escape. Un segundo colector 801 refrigerado por fluido puede ser particularmente útil cuando los puertos 864A864H de escape del motor 862 están dispuestos en dos grupos, por ejemplo, en un motor V8, donde los puertos 864A-864H de escape están dispuestos a cada lado del motor 862.
En algunas realizaciones del sistema de motor, cada uno de los canales 802A-802H de escape tanto de la primera agrupación como de la segunda agrupación tiene la misma configuración. Por consiguiente, el primer colector 800 refrigerado por fluido y el segundo colector 801 refrigerado por fluido pueden estar formados por ocho canales 802 de escape que están todos fabricados como la misma pieza. Asimismo, en algunas realizaciones, el colector 840 de recogida de escape del primer colector 800 refrigerado por fluido y el colector 841 de recogida de escape del segundo colector 801 refrigerado por fluido pueden tener la misma conformación y fabricarse como la misma pieza. Además, en algunas realizaciones, el conducto 850 de alimentación de refrigerante del primer colector 800 refrigerado por fluido y el conducto 851 de alimentación de refrigerante del segundo colector 801 refrigerado por fluido pueden tener la misma conformación y fabricarse como la misma pieza. De manera similar, en algunas realizaciones, el conducto 854 de salida de refrigerante del primer colector 800 refrigerado por fluido y el conducto 851 de alimentación de refrigerante del segundo colector 801 refrigerado por fluido también pueden tener la misma conformación y fabricarse como la misma pieza. De hecho, en algunas realizaciones, cada uno de los conductos 850 de alimentación de refrigerante del primer colector 800 refrigerado por fluido, el conducto 851 de alimentación de refrigerante del segundo colector 801 refrigerado por fluido, el conducto 854 de salida de refrigerante del primer colector 800 refrigerado por fluido y el conducto 851 de alimentación de refrigerante del segundo colector 801 refrigerado por fluido, pueden tener todos la misma conformación y fabricarse como la misma pieza. La similitud de la conformación de estos componentes y la capacidad de usar la misma parte en ambos colectores y/o como más de un componente de ambos colectores simplifica la fabricación, ya que la lista total de componentes se reduce y la complejidad de cada parte también se reduce. En lugar de un sistema que tenga más componentes únicos, o componentes más complejos más grandes, el sistema puede fabricarse a partir de la reutilización de varios componentes más pequeños y simples.
En algunas realizaciones, el sistema 860 de motor puede incluir un turbocompresor 866, donde el primer colector 800 refrigerado por fluido está acoplado al turbocompresor 866 y está configurado para suministrar escape refrigerado al turbocompresor 866. Refrigerando el escape antes de suministrar el escape al turbocompresor 866, el motor 862 puede funcionar con cargas de potencia más altas. Por el contrario, si el escape se suministra directamente al turbocompresor 866 cuando el motor 862 está funcionando a cargas altas, la temperatura de escape puede ser lo suficientemente alta como para dañar los componentes del turbocompresor 866. Por ejemplo, en algunos casos, cuando un motor 862 funciona con un turbocompresor 866 a altas cargas, la temperatura de escape puede ser mayor que 700 °C. Muchos materiales comúnmente usados en turbocompresores no pueden resistir tales altas temperaturas y comenzarán a agrietarse o fundirse. La reducción de la temperatura del escape permite que el motor continúe funcionando a cargas altas sin dañar el motor o turbocompresor.
En algunas realizaciones, los colectores 800, 801 refrigerados por fluido pueden reducir la temperatura del escape en más de 100 °C. Tal disminución de temperatura puede permitir que el motor funcione a alta potencia de salida sin dañar el turbocompresor. Como ejemplo, un motor V8 de 8,8 l que funciona mientras se usa un turbocompresor y un par de colectores refrigerados por fluido de la divulgación puede funcionar a más de 200 kW sin dañar el turbocompresor.
En algunas realizaciones, el sistema 860 de motor puede incluir un radiador 868. El radiador 868 puede usarse para reducir la temperatura del refrigerante procedente de los canales 802A-802H de escape y permitir que el refrigerante a menor temperatura se recircule de vuelta a los canales 802A-802H de escape. La temperatura más baja del refrigerante permite que el refrigerante extraiga una mayor cantidad de energía del escape dentro de los colectores 800, 801 refrigerados por fluido.
En otro aspecto no de acuerdo con la invención, la divulgación proporciona un sistema de circulación de refrigerante para un motor. La figura 10 muestra una representación esquemática de un sistema 1070 de circulación de refrigerante. El sistema 1070 de circulación de refrigerante puede incluir una bomba 1072 configurada para hacer circular refrigerante a través del sistema 1070 de circulación de refrigerante. El sistema 1070 de circulación de refrigerante también puede incluir una primera tubería 1074 de refrigeración que esté en comunicación fluida con la bomba 1072. La primera tubería 1074 de refrigeración puede incluir pasos 1076 de refrigerante de motor que se extiendan a través de una porción de un motor 1062, tal como el bloque 1078 de motor y la culata 1080 del motor. La primera tubería 1074 de refrigeración puede conducir a un primer empalme 1082 donde está dispuesto un primer termostato 1084. El primer termostato 1084 puede estar configurado para dirigir una porción del flujo desde la primera tubería 1074 de refrigeración a una primera tubería 1086 de retorno frío o una primera tubería 1088 de retorno caliente. La primera tubería 1086 de retorno frío puede extenderse desde el primer empalme 1082 de vuelta a la bomba 1072. Por otro lado, la primera tubería 1088 de retorno caliente puede extenderse desde el primer empalme 1082 a través de un intercambiador 1068 de calor, tal como un radiador, que está configurado para refrigerar el refrigerante en la primera tubería 1088 de retorno caliente.
El primer termostato 1084 permite que el refrigerante continúe circulando a través de los pasos 1076 de refrigerante del motor y vuelva a la bomba 1072 sin pasar a través del intercambiador 1068 de calor hasta que el refrigerante alcance una temperatura predeterminada. Una vez que la temperatura del refrigerante está a la temperatura predeterminada, o por encima de esta, en el primer termostato 1084, el primer termostato 1084 enviará al menos una porción del refrigerante a través del intercambiador 1068 de calor antes de que se devuelva a la bomba 1072 y al motor 1062.
El sistema 1070 de circulación de refrigerante también puede incluir una segunda tubería 1090 de refrigeración que esté en comunicación fluida con la bomba 1072 e incluya pasos 1008 de refrigerante del colector que se extiendan a través de un primer colector 1000 de escape refrigerado. La segunda tubería 1090 de refrigeración puede conducir a un segundo empalme 1092 donde se dispone un segundo termostato 1094. El segundo termostato 1094 puede configurarse para dirigir una porción del flujo desde la segunda tubería 1090 de refrigeración a una segunda tubería 1096 de retorno frío o una segunda tubería 1098 de retorno caliente. La segunda tubería 1086 de retorno frío puede extenderse desde el segundo empalme 1092 de vuelta a la bomba 1072. Por otro lado, la segunda tubería 1098 de retorno caliente puede extenderse desde el segundo empalme 1092 a través del intercambiador 1068 de calor que está configurado para refrigerar el refrigerante en la segunda tubería 1098 de retorno caliente.
De manera similar al primer termostato 1084, el segundo termostato 1094 permite que el refrigerante continúe circulando a través de los pasos 1008 de refrigerante del colector y vuelva a la bomba 1072 sin pasar a través del intercambiador 1068 de calor hasta que el refrigerante alcance una temperatura predeterminada. Una vez que la temperatura del refrigerante está a la temperatura predeterminada, o por encima de esta, en el segundo termostato 1094, el segundo termostato 1094 enviará al menos una porción del refrigerante a través del intercambiador 1068 de calor antes de que se devuelva a la bomba 1072 y los pasos 1008 de refrigerante del colector.
El refrigerante puede ser cualquiera de un número de fluidos de transferencia de calor configurados para circular a través del sistema de circulación de refrigerante y refrigerar el escape. El refrigerante puede ser un líquido, un gas o un flujo de dos fases. El refrigerante incluye agua. Además, el refrigerante puede incluir aditivos, tales como aditivos anticorrosivos y aditivos anticongelantes.
La segunda tubería 1090 de refrigeración puede incluir pasos 1076 de refrigerante de motor además de los pasos 1008 de refrigerante del colector. Por ejemplo, la segunda tubería 1090 de refrigeración puede incluir pasos a través del bloque 1078 de motor antes de que la segunda tubería 1090 de refrigeración se desvíe hacia los pasos 1008 de refrigerante del colector a través del colector 1000 refrigerado por fluido.
La primera tubería 1074 de refrigeración puede tener una primera porción que incluya los pasos 1008 de refrigerante del colector que se extienden a través del primer colector 1000 refrigerado por fluido. Además, la primera tubería 1080 de refrigeración también puede incluir una segunda porción que incluya los pasos 1009 de refrigerante del colector que se extienden a través del segundo colector 1001 refrigerado por fluido. La primera porción de la primera tubería 1080 de refrigeración puede discurrir paralela a la segunda porción de la primera tubería 1080 de refrigeración.
El sistema 1070 de circulación de refrigerante puede incluir un intersticio aguas abajo del (de los) colector(es) refrigerado(s) por fluido. El intersticio puede estar configurado para evitar desviar demasiado refrigerante del motor y para aumentar la presión del refrigerante en los colectores refrigerados por fluido. Debido a la mayor presión del refrigerante, la temperatura de ebullición del refrigerante puede aumentarse, de manera que se reduzca el cambio de fase del refrigerante y se mejore la transferencia de calor al refrigerante.
Los ejemplos dados anteriormente son meramente ilustrativos y no son una lista exhaustiva de todas las realizaciones, aplicaciones o modificaciones posibles de la invención. Por lo tanto, diversas modificaciones y variaciones del aparato y los sistemas descritos serán evidentes para los expertos en la técnica sin apartarse del alcance de la invención, como se define en las reivindicaciones adjuntas. Aunque la divulgación se ha descrito en relación con realizaciones específicas, debe entenderse que las reivindicaciones no deben limitarse indebidamente a tales realizaciones específicas.

Claims (9)

Reivindicaciones
1. Un colector (100) refrigerado por fluido para refrigerar el escape de un motor, comprendiendo el colector (100) refrigerado:
una pluralidad de conductos (102A-102D) de escape que incluyen un primer canal (102A) de escape y un segundo canal (102B) de escape, en donde el primer canal (102A) de escape se desune del segundo canal (102B) de escape, comprendiendo cada uno de la pluralidad de canales (102A-102D) de escape:
un cuerpo (104) de canal que tiene un extremo (110) de entrada y un extremo (120) de salida,
una conducción (106) de escape que se extiende a través del cuerpo (104) de canal desde una abertura (114) de entrada de escape en el extremo (110) de entrada del cuerpo (104) de canal hasta una abertura (124) de salida de escape en el extremo (120) de salida del cuerpo (104) de canal, y
un paso (108) de refrigerante que se extiende a través del cuerpo (104) de canal desde una abertura (116) de entrada de refrigerante hasta una abertura (126) de salida de refrigerante,
un colector (140) de recogida de escape que incluye una pluralidad de entradas (142A-142D), en donde cada entrada del colector (140) de recogida de escape está acoplada a la abertura (124) de salida de escape de uno respectivo de la pluralidad de canales (102A-102D) de escape,
un conducto (150) de alimentación de refrigerante que incluye una pluralidad de salidas (152A-152D), en donde cada salida del conducto (150) de alimentación de refrigerante está acoplada a la entrada (116) de refrigerante de uno respectivo de la pluralidad de canales (102A-102D) de escape, y
un conducto (154) de salida de refrigerante que incluye una pluralidad de entradas (156A-156D), en donde cada entrada del conducto (154) de salida de refrigerante está acoplada a la salida (126) de refrigerante de uno respectivo de la pluralidad de canales (102A-102D) de escape,
en donde cada canal de escape de la pluralidad de canales (102A-102D) de escape tiene la misma conformación que los otros canales (102A-102D) de escape de la pluralidad de canales (102A-102D) de escape.
2. El colector (100) refrigerado por fluido de acuerdo con la reivindicación 1, en donde para cada canal de escape de la pluralidad de canales (102A-102D) de escape, el paso (108) de refrigerante está dispuesto concéntricamente alrededor de la conducción (106) de escape o tiene una sección transversal anular que rodea la conducción (106) de escape y que se extiende a lo largo de la mayor parte de la longitud de la conducción (106) de escape.
3. El colector (100) refrigerado por fluido de acuerdo con la reivindicación 1, en donde para cada canal de escape de la pluralidad de canales (102A-102D) de escape, la abertura (116) de entrada de refrigerante está dispuesta en el extremo (110) de entrada del canal (102) de escape y la abertura (126) de salida de refrigerante está dispuesta en el extremo (120) de salida del canal (102) de escape, o la abertura (116) de entrada de refrigerante está dispuesta en el extremo (120) de salida del canal (102) de escape y la abertura (126) de salida de refrigerante está dispuesta en el extremo (110) de entrada del canal (102) de escape.
4. El colector (100) refrigerado por fluido de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pluralidad de canales (102A-102D) de escape incluye un tercer canal (102C) de escape y un cuarto canal (102D) de escape, estando cada canal de escape de la pluralidad de canales (102A-102D) de escape opcionalmente desunido de los otros canales (102A-102D) de escape de la pluralidad de canales (102A-102D) de escape.
5. El colector (100) refrigerado por fluido de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el conducto (150) de alimentación de refrigerante y el conducto (154) de salida de refrigerante tienen la misma conformación.
6. Un sistema (860) de motor que comprende:
un motor (862) que comprende una pluralidad de puertos (864A-864H) de escape que incluyen una primera agrupación de puertos (864A-864D) de escape, y
un primer colector (100) refrigerado por fluido de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 acoplado al motor (862) y configurado para recibir escape de la primera agrupación de puertos (864A-864D) de escape, siendo la pluralidad de canales (802A-802D) de escape una primera agrupación de canales de escape y en donde cada entrada (114) de escape está acoplada a un puerto de escape respectivo de la primera agrupación de puertos (864A-864D) de escape.
7. El sistema (860) de motor de acuerdo con la reivindicación 6 que comprende además un turbocompresor (866), en donde el primer colector (100) refrigerado por fluido está acoplado al turbocompresor (866) y está configurado para suministrar escape refrigerado al turbocompresor (866).
8. El sistema (860) de motor de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la pluralidad de puertos (864A-864H) de escape del motor (860) incluye además una segunda agrupación de puertos (864E-864H) de escape, y en donde el sistema (860) de motor comprende además un segundo colector (100) refrigerado por fluido que incluye una segunda agrupación de conductos (802E-802H) de escape, incluyendo cada canal de escape de la segunda agrupación de canales (802E-802H) de escape una entrada (114) de escape acoplada a un puerto de escape respectivo de la segunda agrupación de puertos (864E-864H) de escape.
9. El sistema de motor de acuerdo con la reivindicación 8, en donde cada uno de los canales de escape de la primera agrupación de canales (802A-802D) de escape y la segunda agrupación de canales (802E-802H) de escape tiene la misma conformación.
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