DISPOSITIVO DE RECIRCULACION DE GASES DE COMBUSTION PARA MOTORES TURBOALIMENTADOS, MOTOR QUE COMPRENDE DICHO DISPOSITIVO Y VEHICULO AUTOMOVIL QUE COMPRENDE DICHO MOTOR.

Dispositivo de recirculación de gases de combustión para motores turboalimentados,

motor que comprende dicho dispositivo y vehículo automóvil que comprende dicho motor, que permite evitar una pérdida de presión en el colector de admisión cuando la presión media en el colector de admisión supera la presión media en el colector de escape, que comprende una carcasa (3) situada entre los colectores de escape (5) y los colectores de admisión (6), en cuyo interior se sitúa un disco (1) que está configurado para girar de manera sincronizada con el motor y abrir y/o cerrar un conducto (9) que comunica el interior de la carcasa (3) con cada colector de escape (5), mediante la situación de una pluralidad de aberturas radiales (8) que comprende dicho disco (1), lo que permite una recirculación de gas de combustión desde los colectores de escape (5) cuando la presión instantánea es máxima en los mismos

Dispositivo de recirculación de gases de combustión para motores turboalimentados, motor que comprende dicho dispositivo y vehículo automóvil que comprende dicho motor.

Objeto de la invención

Un primer aspecto de la presente invención se refiere a un dispositivo de recirculación de gases de combustión para motores turboalimentados, un segundo aspecto se refiere a un motor que comprende dicho dispositivo y por último, un tercer aspecto se refiere a un vehículo automóvil que comprende dicho motor; teniendo aplicación, dichos tres aspectos, en la industria mecánica, y de manera preferente en el ámbito de la automoción.

Antecedentes de la invención

Los motores de combustión interna alternativos son motores térmicos que comprenden un proceso de combustión que produce unos gases que actúan sobre un émbolo o pistón que se encuentra alojado de manera ajustada en el interior de un cilindro o camisa, produciendo su desplazamiento en el interior de dicho cilindro. Por un extremo opuesto al de actuación de los gases los émbolos están vinculados a un cigüeñal, obteniéndose finalmente un movimiento de rotación de dicho cigüeñal a partir de un movimiento lineal alternativo de cada émbolo que comprende el motor.

En estos motores cada ciclo comprende cuatro procesos, establecidos, bien en dos tiempos o cuatro tiempos, en los cuales cada cilindro admite el combustible y expulsa los gases a través de válvulas de admisión y de escape respectivamente. Dichas válvulas están configuradas para mantenerse en situación de cierre, debido a la acción de un muelle, hasta que se requiere su apertura en un instante determinado, lo cual suele estar controlado por la actuación de un árbol de levas que gira de manera sincronizada por la acción del cigüeñal, que acciona dicho árbol de levas, estando todo el conjunto coordinado mediante una correa de distribución.

Durante el funcionamiento cíclico o alternativo de este tipo de motores se plantea la necesidad de sustituir los gases que se producen en la combustión, por una nueva de mezcla de aire y combustible en el interior de cada cilindro, en lo que se denomina como proceso de renovación de la carga o proceso de alimentación.

Los motores de combustión interna alternativos incorporan un sistema o medios de recirculación, habitualmente conocidos por sus siglas en inglés como sistemas EGR, Exhaust Gas Recirculation, con el objeto de reducir de forma considerable las emisiones de óxido de nitrógeno y/o dióxido de nitrógeno (NOx), y cumplir con la normativa vigente relativas a la emisión de sustancias contaminantes.

Los sistemas de recirculación actualmente utilizados se basan en la conexión del colector de escape con el colector de admisión, de forma que el gas circula, de manera no forzada, de un colector a otro colector en función de las presiones medias existentes en cada uno de dichos colectores.

Al hacer recircular parte del gas resultante de la combustión, introduciéndolo de nuevo en el motor, convenientemente mezclado con aire fresco o limpio, se consigue incrementar la capacidad calorífica de la mezcla, lo cual produce una reducción de la temperatura pico de combustión, con lo que se consigue limitar la formación de NOx, que se produce fundamentalmente a altas temperaturas.

El inconveniente principal que tienen los sistemas de recirculación actualmente utilizados para el caso de los motores turboalimentados, es que la presión en el colector de admisión y la presión en el colector de escape están determinadas por el punto de operación del motor en cada instante, de forma que existen momentos en los que la presión del colector de admisión supera a la presión del colector de escape, con lo que se produce un flujo de gases de forma inversa a lo requerido.

En estos casos es imposible efectuar la recirculación de gas de escape sin ayuda de algún elemento o sistema auxiliar, como por ejemplo la utilización dispositivos que aprovechan el efecto Venturi o válvulas unidireccionales construidas a base de láminas, lo que encarece el sistema de recirculación y en la mayoría de los casos limita el régimen operativo del mismo.

Por lo tanto, la capacidad para conseguir un flujo o caudal de gas recirculado suficiente depende de la presión existente en el colector de escape y de la presión existente en el colector de admisión. Asimismo dicha capacidad de recirculación depende de las características específicas de funcionamiento del motor y de los elementos de cada sistema de recirculación, considerando factores como las pérdidas de carga en conducciones o tuberías del sistema de recirculación.

Tal y como se ha comentado anteriormente las normativas relativas a emisiones contaminantes para motores de combustión son cada vez más estrictas, requiriendo un incremento del caudal de gas recirculado así como una ampliación de la zona en la que se produce dicha recirculación, para lo cual se requiere la utilización de dispositivos auxiliares, cada uno de los cuales presenta una serie de inconvenientes y limitaciones, tal y como se expone a continuación.

Por un lado algunos sistemas de recirculación comprenden tubos de Venturi, que presentan el inconveniente de no conseguir totalmente el caudal de gas recirculado requerido, de forma que sólo solucionan el problema de forma parcial, además de provocar una pérdida de presión en el colector de admisión que en algunos casos reduce de forma considerable la entrada de aire fresco al motor, con la consiguiente reducción en el rendimiento del mismo.

Por otro lado, existen sistemas de recirculación que comprenden la utilización de láminas, teniendo el inconveniente de tener una vida útil bastante reducida, debido en gran medida a las tensiones mecánicas y térmicas a las que dichas láminas se encuentran sometidas.

Además, ninguno de estos sistemas de recirculación permite la regulación del gas recirculado, de forma que, generalmente requieren de la utilización de una válvula adicional que permita la regulación del caudal de gas recirculado, lo que encarece el coste del motor.

Descripción de la invención

Un primer aspecto de la presente invención se refiere a un dispositivo de recirculación de gases de combustión para motores turboalimentados, que permite conseguir una recirculación de gas de combustión aún en condiciones adversas de presión, es decir en instantes en los que la presión media en un colector de admisión supera la presión media en un colector de escape.

La invención permite evitar la utilización de elementos que, para producir recirculación de gas en instantes en los que la presión media en el colector de admisión supera la presión media en el colector de escape, introducen una pérdida de presión en el colector de admisión, lo que reduciría la entrada de aire fresco al motor, con la consiguiente reducción en el rendimiento del mismo.

La invención permite introducir en el colector de admisión de los motores de combustión interna alternativos (MCIA), gas de combustión procedente del colector de escape, en condiciones en las que la presión media de admisión es superior a la presión media de escape. Esta acción permite disminuir en gran medida las emisiones de óxidos de Nitrógeno (NOx) por parte del motor.

El dispositivo está comprendido en un sistema de recirculación de gases de combustión de un motor, es decir en un sistema EGR.

El dispositivo de producción de recirculación de gases de combustión objeto de la invención comprende una carcasa hueca que está situada entre al menos un colector de escape y al menos un colector de admisión.

Por otro lado el dispositivo comprende un disco, que está alojado en el interior de una carcasa, estando configurado dicho disco para girar, preferentemente respecto a un eje que está fijado al disco en un orificio central, de manera operativamente sincronizada con el motor, por ejemplo mediante su vinculación con un árbol del motor, como puede ser un árbol de levas o una bomba de inyección del motor.

Cuando el disco efectúa un movimiento de rotación, está configurado para abrir y/o cerrar un conducto que comunica el interior de la carcasa con cada colector de escape por los que se va a hacer pasar el gas a recircular. Dicha apertura y/o cierre se produce mediante una disposición enfrentada de los conductos con una pluralidad de aberturas radiales que comprende el disco, operativamente distribuidas según direcciones radiales desde su centro geométrico, lo que produce una recirculación...

1. Dispositivo de recirculación de gases de combustión para motores turboalimentados, caracterizado porque comprende una carcasa (3) hueca que está situada entre al menos un colector de escape (5) y el colector de admisión (6), comprendiendo en un interior de la carcasa (3) un disco (1) configurado para girar de manera sincronizada con el motor y abrir y/o cerrar un conducto (9) que comunica el interior de la carcasa (3) con cada, al menos un, colector de escape (5), mediante una disposición enfrentada con una pluralidad de aberturas radiales (8) que comprende el disco (1), produciendo una recirculación de gas de combustión desde al menos un colector de escape (5) en un instante de presión máxima en dicho colector de escape (5).

2. Dispositivo de recirculación de gases de combustión para motores turboalimentados, según la reivindicación 1, caracterizado porque las aberturas radiales (8) están operativamente desfasadas de forma que el disco (1) está configurado para abrir y/o cerrar dicho, al menos un, conducto (9) y regular el caudal de gas recirculado.

3. Motor turboalimentado, caracterizado porque comprende un dispositivo de recirculación de gases de combustión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2.

4. Vehículo automóvil, caracterizado porque comprende un motor turboalimentado de acuerdo con la reivindicación 3.