Módulo de refrigeración del aire de sobrealimentación y de los gases recirculados de un motor de combustión interna de un vehículo automóvil.

Módulo de refrigeración constituido por un refrigerador del aire de sobrealimentación (2) y a un refrigerador de los gases de escape recirculados (4),

comprendiendo el refrigerador del aire de sobrealimentación una caja de entrada (14) para el aire a enfriar y una caja de salida (16) para el aire enfriado, comprendiendo el refrigerador (4) de los gases de escape recirculados una caja de entrada (50) para los gases de escape a enfriar y una caja de salida (52) para los gases de escape recirculados enfriados, presentando esta caja un conducto de salida (54) de los gases de escape recirculados, caracterizado por el hecho de que el conducto (54) desemboca directamente en la caja de salida (16) del refrigerador del aire de sobrealimentación (2).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2004/001592.

Solicitante: VALEO THERMIQUE MOTEUR S.A.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 8, RUE LOUIS-LORMAND 78321 LA VERRIERE FRANCIA.

Inventor/es: MARTINS, CARLOS, CHANFREAU,MATTHIEU, POITIER,MICHEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F02B29/04 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02B MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES DE COMBUSTION EN GENERAL (plantas de turbinas de gas F02C; plantas de motores de desplazamiento positivo de gas caliente o de productos de combustión F02G). › F02B 29/00 Motores caracterizados porestar provistos de otros dispositivos de alimentación o de barrido F02B 25/00, F02B 27/00 o F02B 33/00 - F02B 39/00; Detalles por sí mismo. › Refrigeración del aire de admisión.
  • F02D21/08 F02 […] › F02D CONTROL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION (accesorios para el control automático de la velocidad en vehículos, que actúan sobre una sola subunidad del vehículo B60K 31/00; control conjunto de subunidades del vehículo de diferente tipo o diferente función, sistemas de control de la propulsión de vehículos de carretera para propósitos distintos que el control de una sola subunidad B60W; válvulas de funcionamiento cíclico para los motores de combustión F01L; control de la lubrificación de los motores de combustión F01M; refrigeración de los motores de combustión interna F01P; alimentación de los motores de combustión con mezclas combustibles o constituyentes de las mismas, p. ej. carburadores, bombas de inyección, F02M; arranque de los motores de combustión F02N; control del encendido F02P; control de las plantas motrices de turbinas de gas, de las plantas motrices por propulsión a reacción o de las plantas motrices de productos de la combustión, ver las clases relativas a estas plantas). › F02D 21/00 Control de los motores caracterizados por su alimentación de oxígeno no extraído de aire u otro gas no combustible. › siendo el otro gas, el gas de escape del motor (circulación del gas de escape en los motores alimentados con oxígeno F02D 21/04).
  • F02M25/07
  • F02M31/20 F02 […] › F02M ALIMENTACION EN GENERAL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION CON MEZCLAS COMBUSTIBLES O CONSTITUYENTES DE LAS MISMAS.F02M 31/00 Aparatos para el tratamiento térmico del aire comburente, del combustible o de la mezcla aire-combustible (carburadores con medios de calentamiento, de refrigeración o de aislamiento térmico para el aire comburente, combustible o mezcla aire-combustible F02M 15/00; aparatos para deslicuar combustibles no líquidos por calentamiento F02M 21/06; aparatos con medios de calentamiento para combustibles no gaseosos con un punto de fusión bajo F02M 21/10; aparatos que se caracterizan por la adición de aire secundario caliente a la mezcla aire combustible F02M 23/14; aparatos de inyección de combustible caracterizados por tener medios de calentamiento, enfriamiento o de aislamiento térmico F02M 53/00). › para enfriar (refrigeración del aire de carga de los cilindros o del aire de barrido F02B 29/04).
  • F28D7/00 F […] › F28 INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL.F28D INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA OTRA SUBCLASE, EN LOS QUE LOS MEDIOS QUE INTERCAMBIAN CALOR NO ENTRAN EN CONTACTO DIRECTO (materiales de transferencia de calor, de intercambio de calor o de almacenamiento de calor C09K 5/00; calentadores de fluidos que tienen medios para producir y transferir calor F24H; hornos F27; partes constitutivas de los aparatos intercambiadores de calor de aplicación general F28F ); APARATOS O PLANTAS DE ACUMULACION DE CALOR EN GENERAL. › Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos fijos de canalizaciones tubulares para los dos medios que intercambian calor, estando cada uno de los medios en contacto con un lado de la pared de la canalización.
  • F28D9/00 F28D […] › Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos fijos de canalizaciones en forma de placas o láminas para los dos medios que intercambian calor, estando cada uno de los medios en contacto con un lado de la pared de la canalización.
  • F28F9/00 F28 […] › F28F PARTES CONSTITUTIVAS DE APLICACION GENERAL DE LOS APARATOS INTERCAMBIADORES O DE TRANSFERENCIA DE CALOR (materiales de transferencia de calor, de intercambio de calor o de almacenamiento de calor C09K 5/00; purgadores de agua o aire, ventilación F16). › Carcasas; Cabezales; Soportes auxiliares para elementos; Elementos auxiliares dentro de las carcasas.
Módulo de refrigeración del aire de sobrealimentación y de los gases recirculados de un motor de combustión interna de un vehículo automóvil.

Fragmento de la descripción:

Módulo de refrigeración del aire de sobrealimentación y de los gases recirculados de un motor de combustión interna de un vehículo automóvil.

La invención se refiere a un módulo de refrigeración constituido por un refrigerador del aire de sobrealimentación y a un refrigerador de los gases de escape recirculados, comprendiendo el refrigerador del aire de sobrealimentación una caja de entrada para el aire a enfriar y una caja de salida para el aire enfriado, comprendiendo el refrigerador de los gases de escape recirculados una caja de entrada para los gases de escape a enfriar y una caja de salida para los gases de escape recirculados enfriados, presentando esta caja un conducto de salida de los gases de escape recirculados.

Con el fin de aumentar la potencia específica de los motores térmicos de los vehículos automóviles, es conocida su alimentación con aire de alimentación comprimido con la ayuda de un compresor accionado por los gases de escape. Sin embargo, esta compresión tiene como finalidad llevar el aire de alimentación a una temperatura elevada. Por esta razón, el aire de alimentación debe ser enfriado previamente antes de su introducción en las cámaras de combustión del motor. Este enfriamiento se efectúa de manera clásica en un refrigerador de aire, llamado refrigerador de aire de sobrealimentación.

Por otro lado, con el fin de cumplir con las normas de contaminación cada vez más estrictas, es conocida la recirculación de una parte de los gases de escape y el mezclado con los gases de admisión fríos con el fin de reducir la temperatura de combustión en el motor. Sin embargo, estos gases de escape recirculados están a una temperatura elevada, pudiendo llegar a alrededor de 500ºC, de manera que deben ser refrigerados igualmente. De manera clásica, este enfriamiento se realiza por un conducto a través de un refrigerador de los gases de escape recirculados.

Con el fin de reducir las dimensiones de estos dos refrigeradores, es conocido (DE 19 853 455) su alojamiento en una única caja. Este documento describe un módulo constituido por un refrigerador de aire de sobrealimentación alojado en una caja y un refrigerador de aire de los gases de escape recirculados montados sobre el refrigerador de aire de sobrealimentación. La principal característica de este módulo es la presencia de un dispositivo en forma de embudo dispuesto en la interface de las salidas del aire de alimentación y de los gases recirculados. La salida de los gases de escape recirculados está más abajo de la salida del aire. Los dos refrigeradores comprenden cada uno su propia conexión con el circuito de refrigeración principal del vehículo.

No obstante, un módulo de refrigeración de este tipo no permite una regulación de temperatura del aire de admisión, y más particularmente del mezclado de aire y de gases recirculados. Los intercambiadores están dimensionados de manera que, en los peores casos encontrados en rodaje, las temperaturas de salida no sobrepasen un nivel definido. Sin embargo, en la mayoría de los otros casos, la temperatura de entrada de los gases en su admisión en las cámaras de combustión del motor, es experimentada y no regulada.

Para cumplir con unas normas futuras de contaminación cada vez más vinculantes, se siente la necesidad de regular de manera más precisa la temperatura del mezclado del aire de admisión y de los gases recirculados admitidos en el motor. La invención tiene precisamente por objeto un módulo de refrigeración que responde a estos objetivos.

Estos objetivos son alcanzados, conforme a la invención, por el hecho de que el conducto de salida de los gases de escape recirculados desemboca directamente en la caja de salida del aire de admisión enfriado.

Gracias a esta característica, el mezclado del aire de admisión y de los gases recirculados se efectúa aguas arriba de los tubos de admisión. Los gases pueden ser mezclados y en consecuencia su temperatura se homogeneiza, de manera que la temperatura del mezclado disminuye.

Según una realización preferida, el refrigerador de los gases recirculados comprende una entrada en derivación de los gases recirculados que permite a estos últimos llegar a la caja de salida del refrigerador del aire de sobrealimentación sin haber sido enfriados y al menos una válvula de distribución de los gases recirculados que los reparte en proporciones regulables entre la caja de entrada del refrigerador de los gases recirculados y la entrada en derivación de los gases recirculados.

De la misma manera, el refrigerador del aire de sobrealimentación comprende una entrada en derivación del aire de sobrealimentación que permite a este aire de sobrealimentación llegar a la caja de salida del refrigerador del aire de sobrealimentación sin haber sido enfriado, una válvula de distribución del aire de sobrealimentación que reparte el aire de sobrealimentación en proporciones regulables entre la caja de entrada del refrigerador del aire de sobrealimentación y la entrada en derivación del aire de sobrealimentación.

Gracias a estas características, se puede jugar con la proporción de aire de alimentación enfriado y no enfriado así como sobre la proporción de los gases recirculados enfriados y no enfriados. Esto permite una gestión precisa de la temperatura final del mezclado de modo que se revisa lo más posible un valor ideal con el fin de mejorar la combustión y reducir la contaminación.

Según una realización preferida, el refrigerador del aire de sobrealimentación comprende un deflector de los gases de escape recirculados dispuesto frente al conducto de salida de los gases recirculados con el fin de dirigir estos gases hacia la caja de salida del refrigerador del aire de sobrealimentación.

Preferentemente, el deflector de los gases de escape recirculados está fijado sobre una pared extrema del refrigerador del aire de sobrealimentación.

Gracias a esta característica, se evita el atascamiento del haz de intercambio de calor del refrigerador del aire de sobrealimentación por los hollines contenidos en los gases de escape recirculados.

Unas características opcionales complementarias o alternativas de la invención son enumeradas a continuación:

- el refrigerador del aire de sobrealimentación comprende una carcasa que aloja un haz de intercambio de calor, comprendiendo esta carcasa una cara de fijación que presenta una superficie agrandada sobre la cual el refrigerador de los gases recirculados está fijado. Esta característica permite un montaje más sencillo del refrigerador de los gases recirculados;
- la carcasa del refrigerador del aire de sobrealimentación está cerrada por una caja de entrada y una caja de salida moldeadas en material plástico o metal;
- el refrigerador de los gases recirculados comprende una carcasa constituida por dos semicárteres que alojan un haz de intercambio de calor y que delimitan por una parte y por otra de este haz unos espacios libres con el fin de constituir una cajas de entrada y de salida para los gases recirculados;
- el haz de intercambio de calor de los gases recirculados está constituido por un apilamiento de placas que determinan entre sí unos canales de circulación de los gases a enfriar y unos canales de circulación de un líquido de refrigeración, estando cada canal de circulación de los gases a enfriar comprendido entre dos canales de circulación del líquido de refrigeración;
- la cara de fijación del refrigerador del aire de sobrealimentación comprende una platina provista de un punto de fijación del refrigerador de los gases recirculados, comprendiendo esta platina un conducto de entrada y un conducto de salida para un líquido de refrigeración que circula en paralelo dentro del refrigerador de los gases recirculados y dentro del refrigerador del aire de sobrealimentación;
- la carcasa del refrigerador de los gases de escape recirculados comprende dos patas de fijación fijadas respectivamente en la caja de entrada y en la caja de salida del refrigerador del aire de sobrealimentación;
- el refrigerador del aire de sobrealimentación y el refrigerador de los gases recirculados están unidos en una sola operación de soldadura y son igualmente unidos el uno al otro durante esta misma operación...

 


Reivindicaciones:

1. Módulo de refrigeración constituido por un refrigerador del aire de sobrealimentación (2) y a un refrigerador de los gases de escape recirculados (4), comprendiendo el refrigerador del aire de sobrealimentación una caja de entrada (14) para el aire a enfriar y una caja de salida (16) para el aire enfriado, comprendiendo el refrigerador (4) de los gases de escape recirculados una caja de entrada (50) para los gases de escape a enfriar y una caja de salida (52) para los gases de escape recirculados enfriados, presentando esta caja un conducto de salida (54) de los gases de escape recirculados, caracterizado por el hecho de que el conducto (54) desemboca directamente en la caja de salida (16) del refrigerador del aire de sobrealimentación (2).

2. Módulo de refrigeración según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el refrigerador de los gases recirculados comprende una entrada en derivación (46) de los gases recirculados que permite a estos últimos llegar a la caja de salida (16) del refrigerador del aire de sobrealimentación (2) sin haber sido enfriados, una válvula de distribución (96) de los gases recirculados que los reparte en proporciones regulables entre la caja de entrada (50) del refrigerador (2) de los gases recirculados y la entrada en derivación.

3. Módulo de refrigeración según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que el refrigerador del aire de sobrealimentación (2) comprende una entrada en derivación (26) del aire de sobrealimentación que permite a este aire de sobrealimentación llegar a la caja de salida (16) del refrigerador del aire de sobrealimentación sin haber sido enfriado, y al menos una válvula (84, 88) de distribución del aire de sobrealimentación que reparte el aire de sobrealimentación en proporciones regulables entre la caja de entrada (14) del refrigerador del aire de sobrealimentación y la entrada en derivación (26).

4. Módulo de refrigeración según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que el refrigerador del aire de sobrealimentación (2) comprende un deflector (60) de los gases de escape recirculados, dispuesto frente al conducto (54) de salida de los gases recirculados con el fin de dirigir estos gases hacia la caja de salida (16) del refrigerador del aire de sobrealimentación.

5. Módulo de refrigeración según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que el refrigerador del aire de sobrealimentación (2) comprende una carcasa (6, 7) que aloja un haz de intercambio de calor que comprende una cara de fijación que presenta una superficie agrandada sobre la cual el refrigerador de los gases recirculados (4) está fijado.

6. Módulo de refrigeración según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que la carcasa del refrigerador del aire de sobrealimentación (2) está cerrada por una caja de entrada (14) y una caja de salida (16) moldeadas en material plástico o metal.

7. Módulo de refrigeración según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que el refrigerador de los gases recirculados (4) comprende una carcasa constituida por dos semicárteres (32, 34) que alojan un haz de intercambio de calor (30) y que delimitan por una parte y por otra de este haz (30) unos espacios libres con el fin de constituir una cajas de entrada y de salida (50, 52) para los gases recirculados.

8. Módulo de refrigeración según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que el haz de intercambio de calor de los gases recirculados está constituido por un apilamiento de placas que determinan entre sí unos canales (31) de circulación de los gases a enfriar y unos canales (33) de circulación de un líquido de refrigeración, estando cada canal (31) de circulación de los gases a enfriar comprendido entre dos canales (33) de circulación del líquido de refrigeración.

9. Módulo de refrigeración según una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado por el hecho de que la cara de fijación del refrigerador del aire de sobrealimentación (2) comprende una platina (8) provista de un punto de fijación (72) del refrigerador de los gases recirculados (4), comprendiendo esta platina (8) un conducto de entrada (10) y un conducto de salida (12) para un líquido de refrigeración que circula en paralelo dentro del refrigerador de los gases recirculados (4) y dentro del refrigerador del aire de sobrealimentación (2).

10. Módulo de refrigeración según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de que la carcasa del refrigerador de los gases de escape recirculados (4) comprende dos patas de fijación (66) fijadas respectivamente en la caja de entrada (14) y en la caja de salida (16) del refrigerador del aire de sobrealimentación (2).

11. Módulo de refrigeración según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por el hecho de que el refrigerador del aire de sobrealimentación (2) y el refrigerador de los gases recirculados (4) están unidos en una sola operación de soldadura y por el hecho de que son igualmente unidos el uno al otro durante esta misma operación de soldadura.


 

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