Colector de escape de un motor alternativo turbo-sobrealimentado con cualquier número de cilindros entre 2 y 6 y dotado de un sistema de EGR que comprende:

a) una carcasa exterior (21) que incluye unas bridas de unión (23, 25) a, respectivamente, la culata (13) del motor y la turbina (15) y una apertura hacia un conducto de salida EGR (27) y una pared interior (31) de baja inercia térmica delimitando una cámara de regulación (33) de los gases de escape que se introducen en ella, tras pasar por una trampa de partículas (45), a través de una pluralidad de orificios (35) ubicados en la pared interior (31); b) ramas interiores (41) de entrada de los gases de escape enfrentadas a las pipas de escape (17), c) un conducto de salida (59) de los gases de escape hacia la turbina (15) configurado como una prolongación de la pared interior (31)

Colector de escape de un motor alternativo turbo-sobrealimentado.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un colector de escape de un motor alternativo turbo-sobrealimentado con cualquier número de cilindros entre 2 y 6 con trampa de partículas y recirculación de gases de escape (EGR).

Antecedentes de la invención

De entre los diversos problemas planteados por los gases de escape de los motores Diesel turbo-sobrealimentados cabe destacar, a los efectos de la presente invención, los de su limpieza de partículas carbonosas, los de su recirculación a la admisión del motor y los relativos al aprovechamiento de su energía.

En la técnica anterior se conocen varias propuestas para la limpieza de los gases de escape de motores Diesel antes de descargarlos a la atmósfera tanto en lo relativo a la eliminación de las partículas contaminantes carbonosas e hidrocarburos que contienen como a la reducción del contenido de óxidos de nitrógeno.

En cuando a la eliminación de partículas contaminantes se conocen distintas propuestas que utilizan distintos tipos de filtros. Una de ellas es la descrita en la patente EP 0 823 545 utilizando trampas de partículas y otra es la descrita en la patente ES 2155646 utilizando, particularmente, filtros de tipo "recogida por choque" en los que los agujeros de la malla son de mayor tamaño que las partículas y en la que únicamente se atrapan las partículas que chocan contra las paredes de la malla.

En cuanto a la reducción del contenido de óxidos de nitrógeno, resulta bien conocida la técnica, referenciada generalmente con las siglas EGR, de recircular al menos una fracción de los gases del escape hacia el conducto de admisión del motor conociéndose diversas propuestas concretas tanto en lo relativo al diseño del circuito de recirculación como a la regulación y control del flujo de gas que se hace recircular.

Finalmente, también se conocen distintas propuestas para aprovechar la energía de los gases de escape en los turbogrupos de los motores sobrealimentados.

Si bien la técnica conocida proporciona soluciones eficaces para cada uno de los problemas individuales mencionados, la industria del automóvil demanda continuamente soluciones eficaces para la problemática señalada en su conjunto que requieren un balance apropiado entre la pérdida de energía que se produce inevitablemente en cualquier proceso de limpieza de los gases de escape y el grado de aprovechamiento deseable de la energía de los gases de escape en el turbogrupo.

La presente invención está orientada a la satisfacción de esa demanda.

Sumario de la invención

Un objeto de la presente invención es un colector de escape de un motor Diesel de combustión interna, con cualquier número de cilindros entre 2 y 6, turbo-sobrealimentado y dotado de un sistema de EGR que consiga contribuir simultáneamente a alcanzar un alto grado de limpieza de los gases de escape y a lograr un alto grado de aprovechamiento de su energía.

Otro objeto de la presente invención es un colector de escape de un motor Diesel de combustión interna, con cualquier número de cilindros entre 2 y 6, turbo-sobrealimentado y dotado de un sistema de EGR, que a su vez reduzca los fenómenos de inercia térmica y fluidodinámica de los gases de escape en su tránsito hacia la turbina y mejore la respuesta transitoria del motor turbo-sobrealimentado.

Esos y otros objetos se consiguen proporcionando un colector de escape que incluye al menos una trampa de partículas para la retención de las partículas presentes en los gases de escape que comprende:

a) Una carcasa exterior, que incluye unas bridas de unión a, respectivamente, la culata del motor y la turbina y una apertura hacia un conducto de salida EGR, y una pared interior sensiblemente paralela a la zona de la carcasa exterior situada entre dichas bridas y de menor inercia térmica que la carcasa exterior, delimitando una cámara de regulación de los gases de escape que se introducen en ella a través de una pluralidad de orificios ubicados en dicha pared interior, aguas abajo de dicha al menos una trampa de partículas.

b) Ramas interiores de entrada de los gases de escape enfrentadas a las pipas de escape.

c) Un conducto de salida de los gases de escape hacia la turbina configurado como una prolongación de la pared interior.

En una realización preferente de la invención varias trampas de partículas de reducido tamaño están encastradas en la parte inicial de las ramas interiores. Se consigue con ello un colector compacto que minimiza la superficie de transmisión de calor con el exterior y el volumen en el que se expanden los gases de escape al llegar al mismo. Ambos fenómenos reducen respectivamente las pérdidas de calor y las pérdidas de energía cinética de los gases de escape.

En otra realización preferente de la invención una única trampa de partículas de tamaño estándar, para la cilindrada del motor, está encastrada en un canal de filtrado configurado en la parte final del colector antes del conducto de salida. Se consigue con ello un colector de mayor volumen y superficie de transmisión de calor pero que consigue que la entrada de la trampa de partículas esté en el punto del colector donde la temperatura y la uniformidad del flujo de gases de escape es máxima. Por lo tanto, facilita la autoregeneración de la trampa de partículas. Además, el tamaño de trampa de partículas requerido está disponible comercialmente lo que abarata la fabricación del sistema.

En otra realización preferente de la invención el material de las trampas de partículas es un material cerámico. Se consigue con ello un colector en el que se minimiza eficazmente las pérdidas transitorias de calor de los gases de escape durante la limpieza de sus partículas mejorando con ello la respuesta transitoria del motor durante las aceleraciones del mismo.

En otra realización preferente de la invención, la diferencia de espesor entre la carcasa exterior y la pared interior es de, al menos, 1,5 mm, a igualdad de material, por ejemplo acero inoxidable. Se consigue con ello un colector con baja inercia térmica en su pared interna que proporciona un balance apropiado entre la temperatura de los gases que se recirculan (EGR) y la temperatura de los gases que se hacen llegar a la turbina.

En otra realización preferente de la invención, el colector también comprende tubos unidos a la brida de unión a la culata del motor que se introducen en las pipas de escape del motor para evitar el contacto de los gases de escape con la culata. Se consigue con ello un colector con gases de escape a más temperatura y con un alto grado de eficiencia en el uso de la superficie útil de la trampa de partículas para la limpieza de las partículas contaminantes de los gases de escape cuando las trampas de partículas están encastradas en la parte inicial de las ramas interiores.

Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de realizaciones ilustrativas, y en ningún sentido limitativas, de su objeto en relación con los dibujos que se acompañan.

Descripción de las figuras

La Figura 1 muestra una vista en sección transversal de una primera realización de un colector de escape de un motor alternativo turbo-sobrealimentado de 4 cilindros según la presente invención.

La Figura 2 muestra una vista en sección transversal de una segunda realización de un colector de escape de un motor alternativo turbo-sobrealimentado de 4 cilindros según la presente invención.

Descripción detallada de la invención

Los motores Diesel turbo-sobrealimentados, con cualquier número de cilindros entre 2 y 6, a los que se refiere la presente invención disponen, como es bien conocido, de un conducto de admisión para la alimentación de aire a los cilindros del motor y un conducto o colector de los gases de escape resultantes de la combustión que lleva los gases de escape hacia la turbina de un turbogrupo. Además suele recircularse una cierta fracción de los gases de escape (EGR) desde el colector de escape al conducto de admisión tras someterlos a un proceso de enfriamiento, con el fin de reducir la cantidad de emisiones de NOx.

La Figura 1 es una ilustración esquemática de un colector de escape 11 según una primera realización preferente de la presente invención dispuesto entre la culata...

1. Colector de escape (11) de un motor Diesel de combustión interna turbo-sobrealimentado con cualquier número de cilindros entre 2 y 6 y dotado de un sistema de EGR, que incluye al menos una trampa de partículas (45) para la retención de las partículas presentes en los gases de escape, caracterizado porque comprende:

a) una carcasa exterior (21) que incluye unas bridas de unión (23, 25) a, respectivamente, la culata (13) del motor y la turbina (15) y una apertura hacia un conducto de salida EGR (27) y una pared interior (31), sensiblemente paralela a la zona de la carcasa exterior (21) situada entre las bridas (23, 25) y de menor inercia térmica que la carcasa exterior (21), delimitando una cámara de regulación (33) de los gases de escape que se introducen en ella a través de una pluralidad de orificios (35) ubicados en la pared interior (31) aguas abajo de dicha al menos una trampa de partículas (45);

b) ramas interiores (41) de entrada de los gases de escape enfrentadas a las pipas de escape (17);

c) un conducto de salida (59) de los gases de escape hacia la turbina (15) configurado como una prolongación de la pared interior (31).

2. Colector de escape (11) según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye trampas de partículas (45) encastradas en la parte inicial de cada una de las ramas interiores (41).

3. Colector de escape (11) según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye una trampa de partículas (45) encastrada en un canal de filtrado (61) configurado en la parte final del colector (11) antes del conducto de salida (59).

4. Colector de escape (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque el material de las trampas de partículas (45) es un material cerámico.

5. Colector de escape (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque, a igualdad de material, la diferencia de espesor entre la carcasa (31) y la pared interior (21) es de, al menos, 1,5 mm.

6. Colector de escape (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque también comprende tubos (55) unidos a la brida (23) que se introducen en las pipas de escape (17) para evitar el contacto de los gases de escape con la culata (13) y facilitar su entrada al colector (11).

7. Colector de escape (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque dichos orificios (35) están situados en las proximidades de la brida (25) de unión con la turbina (15).

8. Colector de escape (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque dicho conducto de salida de EGR (27) está situado en las proximidades de la brida (23) de unión con la culata (13).