Dispositivo de mezcla que comprende: un conducto (1) a través del cual puede fluir una corriente de gas;

al menos dos canales laterales (3, 3'') que desembocan en una pared de dicho conducto a través de las respectivas aberturas (4, 4''); en el que dichos canales están adaptados para introducir un flujo de gas perpendicularmente, en relación con dicho conducto, dentro de la sección de introducción (2) y sustancial perpendicularmente a la pared del conducto en el punto de introducción, caracterizado porque 1 mm< a/nD< 10 mm, donde D es el diámetro interior equivalente del conducto, a la suma de las áreas y n el número de dichas aberturas.

Dispositivo para mezclar gases de escape y ser reciclados en el aire de admisión de un motor y procedimiento para reciclar los gases de escape.

Alcance de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo para mezclar los gases de escape reciclados dentro de un motor de combustión interna, más concretamente dentro de un motor de encendido por compresión, por ejemplo un motor diesel de un vehículo industrial.

Técnica anterior

El reciclaje de los gases de escape, o EGR, es una práctica habitual en el campo de los motores de combustión interna. En este sistema una función de los gases de escape procedentes del motor son reciclados corriente arriba de dicho motor hasta el sistema de admisión de aire y reintroducidos en las cámaras de combustión con el aire de admisión. Esto da como resultado una temperatura de combustión menor, lo que conduce a una formación de óxidos de nitrógeno reducida, uno de los principales contaminantes en las emisiones de los motores de combustión interna.

Los gases de escape son generalmente reciclados por medio de una tubería específica que recoge los gases de escape corriente abajo del motor, por ejemplo desde el colector de los gases de escape, y a continuación reintroduce los gases en el colector de admisión; la tubería puede incorporar una pluralidad de dispositivos, como por ejemplo un compresor de reciclaje, para superar cualquier diferencia entre las presiones de admisión y escape, una válvula de control, un sistema de refrigeración, para reducir la temperatura de los gases reciclados.

La introducción directa en el colector de admisión no es una solución satisfactoria, en cuanto no garantiza una mezcla satisfactoria de los gases de escape con el aire de admisión. Como resultado de ello, la mezcla gaseosa que entra en los distintos cilindros no contiene siempre el mismo porcentaje de gases reciclados. Esto reduce la eficacia del sistema de reciclaje por lo que se refiere a su capacidad para limitar la formación de contaminantes perjudiciales, conduce a un deterioro del rendimiento de la combustión y, dado que la relación del aire de admisión - gas reciclado no es la misma en todos los cilindros, los cilindros presentan diferentes niveles de desgaste y corrosión debido a las concentraciones diferentes de los elementos corrosivos, los cuales siempre estarán presentes en los humos de los gases de escape, que se suministran a los cilindros.

Estos fenómenos, que pueden a duras penas advertirse cuando son recicladas pequeñas cantidades de gas, resultan más importantes cuando, a la vista también de la necesidad de ajustarse a unos estándares de emisiones más estrictos, se requieren unas tasas de reciclaje de los gases de escape más altas (por ejemplo, en motores diesel para vehículos industriales, donde la tasa de reciclaje de gases de escape puede ascender hasta el 50%). En ese caso, es evidente que las mezclas de suministro con niveles diferentes de aire de admisión y de gases reciclados hasta los distintos cilindros puede constituir un serio problema.

El documento DE 35 11 094 divulga un dispositivo para introducir un gas dentro de un canal de admisión de un motor Otto. El gas es introducido tangencialmente dentro de la corriente de aire de admisión y el dispositivo está adaptado para ser aplicado al carburador de dicho motor y su construcción es bastante compleja.

El documento JP 08 319901 divulga un dispositivo de reciclaje de escape. El paso de admisión, en correspondencia con el punto de introducción del gas de escape, se caracteriza por una ampliación de su tamaño, de forma que un elemento puede desplazarse con el fin de aumentar o restringir el paso, para variar el efecto Venturi. El dispositivo es muy voluminoso y tiene una estructura compleja.

El documento JP 2001 304 050 divulga otro dispositivo para la mezcla de gases de escape reciclados para el aire de admisión de un motor de combustión interna.

Se necesita por tanto un sistema que pueda potenciar la mezcla de los gases reciclados y el aire alimentado al motor, impidiendo al tiempo el empleo de un complejo equipamiento costoso y que ocupe un espacio excesivo, y asegure un fácil mantenimiento y una constante eficiencia durante su funcionamiento.

Sumario de la invención

Los problemas anteriormente descritos se han resuelto ahora con un dispositivo de mezcla de acuerdo con la reivindicación adjunta 1.

De acuerdo con un aspecto de la invención, las aberturas de los canales existentes en la pared del conducto están dispuestos en un plano perpendicular al eje longitudinal del conducto. Dichas aberturas están preferentemente dispuestas de manera uniforme a lo largo del perímetro de la sección sobre dicho plano; si hay dos canales, pueden estar dispuestos con las relativas aberturas de distancia de separación máxima a lo largo de dicho perímetro. En ese caso los gases son preferentemente introducidos en direcciones opuestas.

Dicho conducto preferentemente incorpora un acodamiento corriente arriba de las aberturas de los canales. El dispositivo puede también incorporar un asiento apropiado para albergar una válvula de control, por ejemplo una válvula de mariposa, corriente arriba de dichas aberturas y, si existe, de dicho acodamiento.

La presente invención se refiere también a un procedimiento para reciclar los gases de escape de un motor, por medio del dispositivo anteriormente mencionado.

La presente invención se refiere en particular a lo expuesto en las reivindicaciones adjuntas.

Relación de los dibujos

A continuación se ilustrará la presente invención mediante una descripción detallada de las formas de realización preferentes pero no exclusivas, proporcionadas únicamente a modo de ejemplo, con la ayuda de los dibujos adjuntos, de los cuales:

La figura 1 es una vista en perspectiva esquemática de un dispositivo de acuerdo con la presente invención;

la figura 2 muestra de forma esquemática otra vista en perspectiva del dispositivo de la figura 1;

la figura 3 muestra de forma esquemática una vista en perspectiva adicional del dispositivo de la figura 1.

Descripción detallada de una forma de realización preferente

El dispositivo de acuerdo con la presente invención se describe ahora con referencia a los dibujos adjuntos a aquél. Hay un conducto 1 a través del cual puede fluir el aire de admisión hasta un motor de combustión interna en la dirección indicada por la flecha A. En correspondencia con una sección transversal 2 del conducto, preferentemente en un extremo, hay una pluralidad de canales 3 y 3', por ejemplo dos, que terminan en el conducto 1 a través de las aberturas 4 y 4' existentes en la pared del conducto. De acuerdo con una forma de realización preferente de la invención, los conductos son apropiados para introducir un flujo gaseoso perpendicularmente, en relación con la corriente de gas que fluye a través del conducto. Las respectivas aberturas están preferentemente dispuestas de manera uniforme a lo largo del perímetro de una sección transversal del conducto; en el caso mostrado en el dibujo, en el cual hay dos aberturas, estas pueden estar dispuestas en oposición una a la otra en relación con la sección transversal del conducto.

La dirección de introducción es sustancialmente perpendicular a la pared del conducto, y puede ser incidente con un eje de simetría longitudinal del conducto, si este último tiene uno.

Puede haber un orificio de entrada común 5 a través del cual el gas reciclado sea introducido. Dicho orificio de entrada comunica con los distintos canales 3, 3'. Los canales pueden tener cualquier forma apropiada y conectar con una conducción de reciclaje de gases de escape, preferentemente a través del orificio de entrada 5. De acuerdo con un aspecto de la invención, los canales y el orificio de entrada pueden ser fabricados de manera integral con el dispositivo; pueden ser delimitados mediante unas paredes que sean también integrales con el dispositivo, o pueden ser parcialmente delimitados por otras estructuras, a las cuales deba estar fijado el dispositivo. El dispositivo ilustrado en los dibujos, por ejemplo, está fijado directamente al colector de admisión de un motor, en correspondencia con una abertura apropiada existente en el colector, y tiene una forma correspondiente a la sección del conducto 1 en el extremo 2, por ejemplo por medio de dispositivos de sujeción apropiados, por ejemplo, unos tornillos situados... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de mezcla que comprende:

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación precedente caracterizado porque las aberturas de los canales de la pared del conducto están dispuestas sobre un plano (2) perpendicular al eje longitudinal (9) del conducto.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2 caracterizado porque dichas aberturas (4, 4') están dispuestas uniformemente a lo largo del perímetro de la sección sobre dicho plano (2).

4. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el número de dichos canales (3, 3') está comprendido entre dos y seis.

5. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 3 y 4 caracterizado porque hay dos canales (3, 3'), situados para que sus respectivas aberturas (4, 4') estén alejadas a la máxima distancia posible unas de otras sobre dicho perímetro.

6. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque dicho conducto tiene un acodamiento (8) corriente arriba de las aberturas de los canales.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6 caracterizado porque el ángulo (α) entre el eje longitudinal (9) del conducto (1) inmediatamente corriente abajo de dicho acodamiento dentro de dicho conducto y un eje longitudinal (10) del conducto (1) inmediatamente corriente arriba de dicho acodamiento oscila entre 0 y 90º.

8. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado por comprender un asiento (12) dispuesto para albergar una válvula de control corriente situada arriba de dichas aberturas.

9. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 6 o 7 caracterizado porque DR/α > 15 mm²/º donde D es el diámetro interior equivalente del conducto (1), y R es el radio de curvatura interior mínimo del conducto en correspondencia con dicho acodamiento (8).

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7 caracterizado por comprender una parte recta de dicho conducto (1) inmediatamente corriente arriba de un plano (2) perpendicular al eje (9) del conducto sobre el cual discurren los centros de gravedad de las aberturas (4, 4') y porque LD/α > 5 mm²/º donde L es la longitud de dicha parte recta.

11. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque 3 mm < a/nD < 6 mm, donde a es el área de cada abertura (4, 4') de los canales (3, 3'), y n es el número de dichas aberturas.

12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7 caracterizado por comprender una parte recta de dicho conducto inmediatamente corriente arriba de un plano perpendicular al eje del conducto sobre el cual discurren los centros de gravedad de las aberturas y porque nLDR/a > 500 mm³/º donde L es la longitud de dicha sección recta.

13. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque puede ser instalado sobre la tubería de admisión de un motor de combustión interna.

14. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 13 caracterizado porque puede ser montado en el colector de admisión de un motor de combustión interna.

15. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho conducto tiene un eje de simetría y los canales están dispuestos para introducir un flujo de gas con una dirección incidente sobre dicho eje.

16. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 14, en el que está dispuesto para ser montado en dicho colector por medio de unos medios de estanqueidad que delimitan también una cara de dichos canales.

17. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 13 o 14 adecuado para la introducción de una parte de gases de escape dentro de una corriente de aire de admisión de dicho motor.

18. Procedimiento para reciclar los gases de escape de un motor, en el que una parte de los gases de escape provinientes de dicho motor son captados, caracterizado por comprender la división de dicha parte en al menos dos flujos, y la introducción de dichos flujos en una corriente de aire suministrada a dicho motor, transversalmente en relación con la dirección de dicha corriente arriba, corriente arriba del colector de admisión de dicho motor, caracterizado por ser puesto en práctica por medio de un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17 y porque dichos flujos son introducidos a través de dichos canales (3, 3') dentro de dichas corrientes de aire que fluyen a través de dicho conducto (1).