PT1277945E

PT1277945E - Refrigerador de um sistema de recondução de gás de escape, assim como sistema de recondução de gás de escape com um refrigerador desse género

Info

Publication number: PT1277945E
Application number: PT01116718T
Authority: PT
Inventors: Bernhard Klipfel; Ralf Hoerdt
Original assignee: Cooper Standard Automotive D
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2006-12-29
Also published as: EP1277945A1; US6718956B2; US20030015184A1; EP1277945B1; ES2272382T3; ATE339610T1; DE50111008D1

Description

DESCRIÇÃO "REFRIGERADOR DE UM SISTEMA DE RECONDUÇÃO DE GÁS DE ESCAPE, ASSIM COMO SISTEMA DE RECONDUÇÃO DE GÁS DE ESCAPE COM UM REFRIGERADOR DESSE GÉNERO" Área técnica A invenção refere-se a um refrigerador de um sistema de recondução de gás de escape de acordo com o conceito genérico da reivindicação 1, assim como a um sistema de recondução de gás de escape com um refrigerador desse género.

No âmbito da técnica de motores, há muito tempo que, para a redução de emissões de substâncias poluentes, é conhecida a recondução parcial do gás de escape para o lado de ar fresco do motor. Nisto, na dependência do estado de funcionamento do motor, é necessário refrigerar o gás de escape. Simultaneamente, em particular no caso de temperatura de motor reduzida e/ou de carga de motor reduzida, uma refrigeração do gás de escape pode ser indesejada. Para este fim está geralmente previsto um bypass que contorna o refrigerador, sendo que, através de um dispositivo de válvula adequado, pode ser regulado, até que ponto o gás de escape flui pelo bypass ou pelo refrigerador.

Estado da técnica

Um refrigerador de acordo reivindicação 1 é conhecido do com o conceito genérico da documento DE 19733964 AI. 0 1 refrigerador apresenta uma caixa com ligações para a adução e evacuação de um meio de refrigeração. Além disso está previsto um tubo bypass que contorna o refrigerador de tal modo que o gás de escape reconduzido flui, pelo menos parcialmente, pelo tubo bypass e não é refrigerado. O documento JP 2000/291455 mostra um refrigerador de um sistema de recondução de gás de escape, no qual o tubo bypass está executado como tubo de parede dupla.

Apresentação da invenção A invenção tem como objectivo a criação de um refrigerador de um sistema de recondução de gás de escape, assim como de um sistema de recondução de gás de escape provido com o mesmo que, em relação à sua construção do mesmo, é simplificado. A solução deste objectivo ocorre através do refrigerador de acordo com a reivindicação 1.

Em consequência disso está previsto que o tubo bypass esteja disposto dentro da caixa, de certo modo, integrado na caixa do refrigerador, ou seja, decorrendo dentro do mesmo. Por outras palavras, a caixa do refrigerador, que apresenta a adução e a evacuação para o meio de refrigeração, particularmente o denominado tubo de revestimento do refrigerador, forma a delimitação externa do refrigerador. No exterior da caixa estão, na área do refrigerador, previstas apenas as condutas de adução e de evacuação para o meio de refrigeração. O tubo bybass não está contudo previsto no exterior da caixa ou do tubo de revestimento, mas sim, integrado no mesmo. A construção do 2 refrigerador é deste modo consideravelmente simplificada e o refrigerador pode ser formado de modo menos complexo. Em particular cria-se uma apresentação agradável, compacta do refrigerador, em cujas imediações não existem adicionais condutas, como por exemplo o tubo bypass que habitualmente está previsto em separado.

Nos testes ficou comprovado que o efeito a atingir, que é evitar-se largamente uma refrigeração do gás de escape que flui pelo tubo bypass, pode ser alcançado logo pelo facto do tubo bypass ser construído de modo claramente diferente dos tubos de refrigeração. Mesmo que, devido à integração no tubo de revestimento do refrigerador, dentro do qual se encontra o meio de refrigeração, por exemplo, água, ocorra uma determinada refrigeração do tubo bypass e do seu conteúdo, este efeito de refrigeração pode ser mantido comparativamente reduzido se estiver previsto um único tubo bypass com suficiente secção transversal que se estenda largamente a direito através do refrigerador. Em contrapartida, a área que deve ser perpassada pelo gás de escape para fins de refrigeração, pode ser formada de tal modo que a mesma apresente numerosas ramificações e, correspondentemente, tubos mais pequenos que são banhados pelo meio de refrigeração, de modo a obter-se o desejado efeito de refrigeração. Adicionalmente, os tubos de refrigeração podem ser prolongados, em comparação com o tubo bypass, por exemplo, através da sua formação em espiral. Deste modo, por um lado, caso o gás de escape flua pelos tubos de refrigeração pode ser alcançada suficiente refrigeração, enquanto num fluxo pelo tubo bypass, mesmo situando-se este no interior do tubo de revestimento do refrigerador, o efeito de refrigeração é largamente impedido. 3 0 tubo bypass está configurado de modo isolado em termos térmicos, de modo que a refrigeração que actua sobre o tubo bypass é comparativamente reduzida. 0 tubo bypass está previsto como tubo de parede dupla. Através do espaço intermédio entre os dois tubos é obtido o desejado efeito de isolamento.

Nisto, no caso em que entre as duas paredes de um tubo de parede dupla esteja configurado um vácuo, foram obtidos resultados com caracteristicas particularmente boas. Deste modo pode ser, em particular, eliminada a influência da convecção de um meio que se encontre entre os dois tubos. Esta forma de execução, além disso, permite a combinação particularmente favorável com um processo de produção vantajoso para o refrigerador de acordo com a invenção, pelo facto do tubo bypass e, de modo preferido, todo o refrigerador serem produzidos através de soldadura a vácuo. Neste processo, a soldadura fecha de certo modo o vácuo entre as duas paredes de um tubo bypass de parede dupla, de modo a que, sem trabalho de produção adicional, se possa produzir um tubo bypass largamente isolado em termos térmicos que permita a integração na caixa do refrigerador de acordo com a invenção e, simultaneamente, em utilização, impeça largamente uma refrigeração do gás de escape que flui pelo tubo bypass.

Formas de execução preferidas da invenção estão descritas nas reivindicações seguintes.

Em relação às condutas de adução e de evacuação do refrigerador de acordo com a invenção, previstas para o gás de escape, por principio, é concebível que o refrigerador apresente, pelo menos num dos lados, aduções ou evacuações separadas. Neste caso, o fluxo de gás de escape seria ramificado 4 mesmo antes de chegar ao refrigerador e em conformidade com a regulação de um órgão de regulação, o gás de escape iria chegar à adução dos tubos de refrigeração ou do bypass do refrigerador e, em seguida, ser sujeito a uma refrigeração ou não. Neste caso, na extremidade a jusante do refrigerador poderia estar presente uma única evacuação, dado que as condutas descritas se poderiam unir ainda dentro do refrigerador. Naturalmente que em alternativa também é concebível a presença de duas condutas de evacuação e que os percursos de fluição se unificassem por detrás do refrigerador. Além disso pode estar previsto um órgão de regulação na extremidade a jusante do refrigerador. Neste caso, a extremidade a montante do refrigerador poderia apresentar uma ou duas condutas de adução, dependendo se o fluxo de gás de escape for ramificado já antes do refrigerador ou não. Em todo o caso, também nesta forma de execução, através de um órgão de regulação na extremidade do refrigerador, pode ficar garantido que o percurso de fluição fechado, quanto muito, se encha de gás de escape, não sendo contudo perpassado, de modo a que, por exemplo, no caso em que o tubo bypass esteja fechado na sua extremidade, sejam perpassados os tubos de refrigeração e ocorra uma refrigeração do gás de escape. Independentemente das concebíveis formas de execução descritas, no âmbito da invenção é actualmente preferido que o refrigerador apresente, pelo menos, uma única conduta de adução e, além disso, de modo preferido, uma única conduta de evacuação. No sentido de separar os percursos de fluição, um do outro, portanto, o tubo bypass, por um lado, e os tubos de refrigeração, por outro, no refrigerador, de modo vantajoso, está integrado um órgão de regulação que serve para fechar, pelo menos, o tubo bypass. Fique mencionado que o órgão de regulação, por princípio, pode estar previsto de modo a fechar de modo opcional o tubo bypass ou o tubo de refrigeração ou a conduta de adução conjunta de 5 diversos tubos de refrigeração. Os testes mostram contudo que se conseguem obter resultados satisfatórios, particularmente numa adequada disposição do bypass que favoreça o fluxo, se o tubo bypass apenas puder ser fechado através do órgão de regulação. Por outras palavras, o tubo bypass é fechado para se obter um fluxo pelos tubos de refrigeração e, deste modo, uma refrigeração do gás de escape. Se o tubo bypass for aberto, a parte substancial do gás de escape flui pelo tubo bypass, enquanto uma parte comparativamente pequena do gás de escape continua a fluir pelos tubos de refrigeração. Medições demonstraram que o gás de escape, neste caso, se refrigera, naturalmente, também de modo reduzido. Para determinados casos de aplicação a diferença entre a extensão de refrigeração neste caso e o volume da refrigeração no caso em que o tubo bypass é fechado e apenas os tubos de refrigeração perpassados, é, no entanto, suficiente para influenciar a temperatura do gás de escape reconduzido.

Uma forma de execução vantajosa em relação ao órgão de regulação, de modo preferido, integrado no refrigerador de acordo com a invenção, reside no facto do órgão de regulação ser uma válvula. Esta válvula pode estar articulada numa extremidade de tal modo que a mesma feche o tubo bypass ou a conduta de adução para os tubos de refrigeração em duas posições distintas. Alternativamente, a válvula pode estar constituída em forma de uma válvula de estrangulamento e estar articulada numa área central, de modo a que deste modo, por exemplo, apenas o tubo bypass possa ser fechado, quando o fechamento dos tubos de refrigeração, como assim descrito, não for absolutamente necessário. 6

Um único órgão de regulação, que está apenas previsto para fechar o tubo bypass, é particularmente suficiente naquela forma de execução preferida em que o refrigerador apresente uma única conduta de adução para o gás de escape a reconduzir e o tubo bypass, visto em termos fluidicos, se encontre de tal modo no prolongamento da conduta de adução que o "caminho de menor resistência" para o gás de escape é fluir pelo tubo bypass. Isto significa em pormenor que, se a conduta de adução estiver disposta de modo central, também o tubo bypass estará disposto de modo central. Por outras palavras, o tubo bypass, tal como os tubos de refrigeração circundantes, está de tal modo configurado na ligação a uma denominada placa de orifício que o gás de escape introduzido no refrigerador, tendo uma resistência ao fluxo comparativamente reduzida, se depara com a abertura, encontrando-se atrás desta o tubo bypass, de modo que a parte essencial do gás de escape flui pelo mesmo. Em contrapartida, o gás de escape, no caso em que é desejada uma refrigeração e o tubo bypass esteja fechado pelo órgão de regulação, depara-se com a abertura fechada e correspondentemente flui pelos tubos de refrigeração dispostos em paralelo. No entanto, o mesmo efeito também pode ser obtido naquela forma de execução em que o tubo bypass não se encontre no centro do refrigerador, mas sim, no bordo deste, pelo facto da conduta de adução, neste caso, estar formada de modo tão oblíquo que o gás de escape flui primeiro de modo oblíquo para dentro do refrigerador, no essencial, na direcção do tubo bypass, de modo a que, com o tubo bypass aberto, represente o caminho de menor resistência para fluir pelo mesmo. Um órgão de regulação comparativamente simples que feche apenas o tubo bypass também é suficiente neste caso. De resto, neste caso, o cone, que se consegue reconhecer nas figuras (compare a figura 3 e 4), que se liga à conduta de adução do refrigerador estaria formado de modo tão oblíquo que o 7 desejado fluxo na direcção do tubo bypass que se encontra num bordo, fica garantido. Correspondentemente fica mais uma vez mencionado que, de acordo com uma forma de execução preferida, o órgão de regulação está previsto de modo a que apenas feche o bypass. 0 diâmetro do refrigerador de acordo com a invenção, particularmente do seu tubo de revestimento, consegue ser mantido comparativamente pequeno, sendo que o necessário efeito de refrigeração é alcançado se o tubo bypass estiver disposto na caixa de modo bastante central. Se esta disposição for combinada com uma conduta de adução bastante central, podem ficar garantidas aquelas condições de fluição favoráveis que, tal como acima exposto, tornem necessário apenas um fechamento do bypass, quando o gás de escape deve ser refrigerado. No entanto, caso se pretenda contornar o refrigerador e o tubo bypass for aberto, os tubos de refrigeração podem ficar abertos.

Embora o refrigerador de acordo com a invenção forme um componente único de um sistema de recondução de gás de escape é prevista, de acordo com a invenção, a disponibilização de um sistema de recondução de gás de escape completo que apresente o refrigerador de acordo com a invenção numa das formas de execução anteriormente descritas.

Fica ainda mencionado, por fim, que a invenção também pode ser vista num processo, no qual o tubo bypass é integrado na caixa, particularmente, no tubo de revestimento de um refrigerador. 0 tubo bypass é neste caso de modo preferido configurado como tubo de parede dupla e pelo menos o tubo bypass, de modo preferido, todo o refrigerador, são produzidos através de soldadura a vácuo. 8

Deste modo consegue ser obtida a vantagem de através da solda solidificada, de certo modo, o vácuo entre as duas paredes do tubo bypass de parede dupla ser conservado e o tubo bypass poder ser configurado de modo isolado em termos térmicos com recursos extremamente reduzidos.

Breve descrição dos desenhos

Em seguida a invenção é explicada mais ao pormenor mediante formas de execução representadas a titulo de exemplo nos desenhos. Mostram:

Fig. 1 uma vista lateral do refrigerador de acordo com a invenção;

Fig. 2 uma vista em secção transversal do refrigerador de acordo com a invenção;

Fig. 3 uma vista em secção longitudinal da área da conduta de adução do refrigerador de acordo com a invenção numa primeira posição do órgão de regulação;

Fig. 4 uma vista em secção longitudinal da área da conduta de adução do refrigerador de acordo com a invenção numa segunda posição do órgão de regulação;

Fig. 5 uma vista em secção transversal de uma segunda forma de execução do refrigerador de acordo com a invenção; e 9

Fig. 6 uma vista em secção longitudinal da área da conduta de adução do refrigerador de acordo com a invenção de acordo com a segunda forma de execução.

Descrição pormenorizada de formas de execução preferidas da invenção

Na figura 1 reconhece-se primeiro o refrigerador 10 de acordo com a invenção num vista lateral. O refrigerador 10 apresenta uma caixa 12 em forma de um tubo de revestimento. Nas duas extremidades da caixa estão previstas flanges 14 que servem para ligar o refrigerador de acordo com a invenção a secções de um sistema de recondução de gás de escape que se encontrem antes ou depois. Através do tubo 12 de revestimento estendem-se, tal como no seguinte ainda será exposto mais ao pormenor, pelo menos um tubo bypass e pelo menos um tubo de refrigeração. Correspondentemente, tal como se consegue reconhecer logo na vista lateral da figura 1, não se encontram quaisquer tubos na parte exterior do tubo 12 de revestimento do refrigerador. Pelo contrário, particularmente o tubo bypass está integrado no tubo 12 de revestimento do refrigerador. O tubo 12 de revestimento do refrigerador está vedado nas suas extremidades de tal modo que no seu interior, através de uma conduta 16 de adução ou de evacuação, pode ser canalizado meio de refrigeração, por exemplo água, que banha todos os tubos que se estendem através do tubo 12 de revestimento. Particularmente os tubos de refrigeração e o seu conteúdo são deste modo refrigerados, de modo que o gás de escape que flui por dentro é refrigerado. O tubo bypass também recebe uma refrigeração. Esta, no entanto, devido às medidas no seguinte ainda descritas mais ao pormenor, é claramente menos vasta do que no caso em que o gás de escape flui pelos tubos de 10 refrigeração, de modo que o refrigerador pode ser contornado no sentido de um bypass.

Da figura 2 resulta a construção interior do refrigerador 10 e o conteúdo do seu tubo 12 de revestimento para uma primeira forma de execução preferida. De modo bastante central no tubo 12 de revestimento encontra-se o tubo 18 bypass que no caso mostrado está previsto como tubo de parede dupla, sendo que entre as duas paredes se encontra um vácuo. Através deste isolamento térmico, assim como pelo facto de, no caso do tubo bypass, se tratar de um tubo que se estende largamente a direito através do tubo 12 de revestimento, o gás de escape, quando flui pelo tubo 18 bypass, recebe uma refrigeração comparativamente reduzida. Em contrapartida, nas imediações do tubo 18 bypass estão previstos numerosos tubos 20 de refrigeração que representam ramificações de uma conduta de adução de tubo de refrigeração central preferida. Só pelo facto de estarem presentes numerosos tubos 20 de refrigeração que apresentam uma secção transversal mais pequena do que o tubo 18 bypass e, para além disso, não estão termicamente isolados, ocorre, no caso em que o gás de escape flui pelos tubos 20 de refrigeração, o desejado efeito de refrigeração. Complementarmente, os tubos de refrigeração, o que não se pode reconhecer na figura 2, podem ser de formação em espiral, de modo a serem prolongados. Deste modo, o tempo de permanência do gás de escape nos tubos de refrigeração é aumentado e pode ocorrer uma refrigeração mais vasta.

Para a área de fluxo de adução da forma de execução do refrigerador de acordo com a figura 1 e 2, é mostrado pela figura 3, como, no refrigerador, está integrado um órgão de regulação em forma de uma válvula 22 de estrangulamento 11 giratória. A integração do órgão 22 de regulação no refrigerador significa gue o refrigerador apresenta uma única conduta 24 de adução, através de qual o gás de escape a ser reconduzido é conduzido para o refrigerador. Na área do refrigerador, mostrada na figura 3, ocorre a ramificação entre o tubo 18 bypass disposto de modo bastante central e a área de refrigeração contornada, a qual está configurada na área do tubo 12 de revestimento em forma de numerosos tubos 20 de refrigeração. De acordo com a forma de execução mostrada, o órgão 22 de regulação está geralmente previsto na forma de uma válvula de estrangulamento, a qual é giratória em torno de um eixo giratório disposto na sua área central, de tal modo que o tubo 18 bypass pode ser aberto através de uma orientação da válvula 22 de estrangulamento em direcção do fluxo, como mostrado na figura 3. Fica mencionado que nesta forma de execução, também no caso em que o tubo 18 bypass é aberto, a área de refrigeração circundante, assim como os tubos 20 de refrigeração ficam abertos. No entanto, dado o tubo 18 bypass se encontrar de modo bastante central no tubo 12 de revestimento, o gás de escape a ser reconduzido flui maioritariamente pelo tubo 18 bypass e recebe uma refrigeração extremamente reduzida. A temperatura da quantidade de gás de escape comparativamente reduzida que flui pelos tubos de refrigeração é, neste caso, levemente reduzida, de modo a não ocorrer nenhuma refrigeração digna de menção, tal como isto é desejado pela abertura do bypass e pelo contorno do refrigerador alcançado deste modo.

Na figura 4 é mostrada a posição fechada da válvula 22 de estrangulamento, na qual a válvula 22 de estrangulamento fecha o tubo 18 bypass. Nesta posição, todo o gás de escape flui pelos tubos 20 de refrigeração e ocorre a desejada refrigeração do gás de escape reconduzido. Fica mencionado que, através de 12 posicionamentos intermédios facultativos da válvula 22 de estrangulamento entre as posições mostradas nas figuras 3 e 4, pode ocorrer uma regulação do fluxo pelo bypass e, deste modo, da redução da temperatura do gás de escape reconduzido.

Em secção transversal é mostrada na figura 5 uma forma de execução alternativa do refrigerador inventado. Neste caso, o tubo 18 bypass não se encontra no tubo 12 de revestimento de modo central, mas sim, no bordo deste. A restante área do tubo 12 de revestimento é ocupada por tubos 20 de refrigeração. O modo de actuação, no essencial, é igual ao modo da forma de execução antecedente descrita, com a excepção da área da conduta de adução dever ser de configuração diferente.

Isto está mostrado na figura 6. Tal como esta representação torna claro, a forma de execução da figura 5 adequa-se particularmente a uma modificação do órgão de regulação, através do qual devem ser fechados o tubo 18 bypass ou os tubos 20 de refrigeração. Por outras palavras, contrariamente à forma de execução das figuras 3 e 4, os tubos 20 de refrigeração são fechados quando o tubo 18 bypass estiver aberto. De acordo com a forma de execução da figura 6, isto é alcançado através de uma válvula que na sua extremidade está disposta, de modo basculante, numa área entre o tubo 18 bypass e uma área de conduta de adução conjunta para os tubos 2 0 de refrigeração. Na posição mostrada na figura 6, o tubo 18 bypass encontra-se fechado. Na posição alternativa, quando a válvula 22 for basculada para baixo, a área de conduta de adução conjunta é fechada aos tubos de refrigeração. Por fim, fica mencionado que a forma de execução de um órgão 22 de regulação de acordo com a figura 6 também pode ser combinada com uma secção transversal de refrigerador de acordo com a figura 2. Nisto, o tubo 18 bypass é 13 formado de modo tão curvado na secção inicial do refrigerador, portanto, no essencial, na parte mostrada na figura 6, que o mesmo atinge o centro do tubo 12 de revestimento e, desse modo, na continuação do decurso do tubo 12 de revestimento, se estende através do mesmo aproximadamente ao centro.

Lisboa, 16 de Outubro de 2006 14

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Refrigerador (10) de um sistema de recondução de gás de escape com: uma caixa (12) com ligações (16) para a adução e evacuação de meio de refrigeração, - pelo menos um tubo (18) bypass, disposto dentro da caixa (12) , - sendo que o tubo (18) bypass é um tubo de parede dupla, caracterizado por entre as duas paredes do tubo (18) de parede dupla estar configurado um vácuo.
2. Refrigerador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o refrigerador apresentar uma única conduta de adução e/ou de evacuação para o gás de escape a ser reconduzido, assim como um órgão (22) de regulação para fechar, pelo menos, o tubo (18) bypass.
3. Refrigerador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o órgão de regulação ser uma válvula (22).
4. Refrigerador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o refrigerador apresentar uma única conduta de adução para o gás de escape a ser reconduzido e 0 tubo (18) bypass, visto em termos fluidicos, se encontrar no prolongamento da conduta de adução. 1
5. Refrigerador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o tubo (18) bypass estar disposto na caixa (12) de modo bastante central. um das
6. Sistema de recondução de gás de escape com pelo menos refrigerador (10) de acordo com qualquer uma reivindicações anteriores. Lisboa, 16 de Outubro de 2006 2