DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO DE PURGA DE UN CÁRTER DE CIGÜEÑAL.

Un dispositivo de purga de un cárter de cigüeñal y de retorno de los gases de purga a la cámara de combustión (84,

86) de un motor de combustión interna sobrealimentado, que comprende varias cámaras colectoras (28, 30) para gases de purga asociadas al cárter (10) del cigüeñal y a cilindros individuales o a varios cilindros (34, 36), al menos un turboalimentador (60, 62) dispuesto en una tubería de aspiración (52, 54), varios separadores de aceite (88, 90), presentando cada cámara colectora (28, 30) al menos un separador de aceite propio (88, 90), una tubería (100, 102) de retorno bajo carga parcial que conduce desde un separador de aceite (90) hacia aguas abajo del turboalimentador (60, 62) hasta la tubería de aspiración (52, 54), en donde una tubería (92, 98) de retorno a plena carga desemboca desde cada separador de aceite (88, 90) en la tubería de aspiración (52, 54) aguas arriba del turboalimentador (60, 62) y en donde, durante el funcionamiento a plena carga, los gases de purga de cada cámara colectora (28, 30) pasan a la tubería de aspiración (52, 54) a través de los separadores de aceite asociados (88, 90), caracterizado porque las cámaras colectoras (28, 30) están unidas para flujo al menos durante el funcionamiento bajo carga parcial de modo que circule gas de purga desde al menos dos cámaras colectoras (28, 30) hasta la tubería de aspiración (52, 54) a través del separador de aceite (90) de una cámara colectora (30) y a través de la tubería (100, 102) de retorno bajo carga parcial

Dispositivo y procedimiento de purga de un cárter de cigüeñal.

La invención concierne a un dispositivo y un procedimiento de purga de un cárter de cigüeñal y de retorno de los gases de purga a la cámara de combustión de un motor de combustión interna sobrealimentado según los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 17, respectivamente.

En el funcionamiento de motores de combustión interna, especialmente motores de pistones alternativos, pueden escapar gases de combustión entre los cilindros y los segmentos de los pistones pasando al cárter del cigüeñal. Estos gases se denominan gases blow-by y pueden establecer presiones considerables dentro del cárter del cigüeñal, de modo que es necesaria una purga del cárter del cigüeñal. Los gases blow-by en el recinto del cigüeñal están cargados con aceite del motor, por lo que no pueden ser descargados en el medio ambiente y recorren usualmente un separador de aceite para ser conducidos finalmente al conducto de aspiración del motor de combustión interna. Los gases son conducidos nuevamente desde aquí a las cámaras de combustión de los cilindros.

Para regular la presión en el cárter del cigüeñal a un valor lo más constante posible pueden estar previstas válvulas reguladoras de presión o bien estranguladores variables con o sin función de retención, por ejemplo las llamadas válvulas PCV (positive crankcase ventilation = ventilación positiva del cárter del cigüeñal) . Mediante tales válvulas de control se aprovecha la depresión en el conducto de aspiración para succionar gases hacia fuera del recinto del cigüeñal. Cuando está previsto un turboalimentador, se tiene que, en funcionamiento bajo carga parcial, el gas succionado es aspirado hacia el conducto de aspiración aguas abajo del turboalimentador y, a plena carga, dicho gas es aspirado hacia el conducto de aspiración aguas arriba del turboalimentador. Unas válvulas de retención tienen que impedir a plena carga que la presión se transmita al cárter del cigüeñal a través de las llamadas potencias de purga bajo carga parcial La succión de los gases se efectúa en la zona del fondo de la carcasa del cigüeñal por encima del nivel del aceite o en la zona de la culata del motor. En caso de una succión en la zona de la culata, se diferencia especialmente entre la disposición de la cámara colectora en la propia culata o en una campana de válvulas que rodea a la culata. Por lo demás, las cámaras colectoras son los recintos en los que se encuentra el gas de purga antes de la succión.

Se conoce por el documento EP 1 310 639 A1 un sistema de purga del cárter del cigüeñal en un motor en V. Cada fila de cilindros lleva asociado un turboalimentador, estando previsto un tubo de aspiración común para ambas filas. Además, está presente un separador de aceite común para ambas filas de cilindros, estando acopladas una con otra, a través de una tubería de unión, las cámaras colectoras previstas en la tapa de la culata. El gas es introducido después en la instalación de aspiración aguas abajo de la compuerta de estrangulación durante el funcionamiento bajo carga parcial y en un tubo de alimentación de aire aguas arriba de los turboalimentadores durante el funcionamiento a plena carga.

Otra variante de un sistema de purga del cárter del cigüeñal en un motor en V prevé para cada fila de cilindros un turboalimentador propio y un separador de aceite propio. En los separadores de aceite, especialmente separadores inerciales, el grado de separación depende en parte del caudal. Por este motivo, existen separadores de aceite en los que pueden agregarse etapas individuales (ciclones individuales en el caso de separadores ciclónicos múltiples) por medio de elementos de conmutación. Tales elementos de conmutación consisten generalmente en un muelle y un elemento de cierre maniobrado por el muelle.

El documento US 2008/0083399 A1, que forma el estado de la técnica más próximo, describe un procedimiento y un dispositivo para purgar un cárter de cigüeñal de un motor de combustión interna que tiene varias cámaras colectoras para gases de purga, a las cuales están asociados unos separadores de aceite propios. Tanto en funcionamiento a plena carga como en funcionamiento bajo carga parcial se purgan los gases de purga de las cámaras colectoras a través de sus respectivos separadores de aceite propios asociados.

Asimismo, se conoce por el documento DE 19 918 311 A el recurso de dividir la corriente de gases blow-by en varios caudales volumétricos parciales por medio de al menos un elemento de regulación y alimentar cada corriente parcial a un separador de aceite. En el caso de pequeños caudales volumétricos, por ejemplo bajo carga parcial, se solicita solamente un separador de aceite por medio de un sistema de control correspondiente, y en el caso de grandes caudales volumétricos, tal como, por ejemplo, a plena carga, se solicitan así varios separadores de aceite.

El problema de la invención consiste en indicar un dispositivo de construcción sencilla para purgar un cárter de cigüeñal y un procedimiento para ello.

El dispositivo según la invención para la purga de un cárter de cigüeñal y para el retorno de los gases de purga (llamados gases blow-by) a la cámara de combustión de un motor de combustión interna sobrealimentado presenta varias cámaras colectoras de gases de purga asociadas al cárter del cigüeñal y a cilindros individuales o a varios de ellos. Estas cámaras colectoras pueden estar previstas en el cárter del cigüeñal o en el lado de la culata del motor. En una tubería de aspiración, si bien pueden estar previstas igualmente varias tuberías de aspiración, está dispuesto al menos un turboalimentador. Además, cada cámara colectora lleva asociado al menos un separador de aceite propio. Una tubería de retorno bajo carga parcial conduce desde el separador de aceite, aguas abajo del turboalimentador, hasta la tubería de aspiración, en la que desemboca dicha tubería de retorno. Además, está prevista por cada separador de aceite una tubería de retorno a plena carga para gas de purga, la cual desemboca en la tubería de aspiración aguas arriba del turboalimentador. Durante el funcionamiento a plena carga penetra gas de purga de cada cámara colectora en la tubería de aspiración a través de los separadores de aceite propios asociados. Sin embargo, al menos durante el funcionamiento bajo carga parcial las cámaras colectoras están unidas reotécnicamente una con otra, de modo que se conduce gas de purga desde al menos dos cámaras colectoras hasta la tubería de aspiración a través del separador de aceite de una cámara colectora y a través de la tubería de retorno bajo carga parcial.

El dispositivo según la invención prevé que, durante el funcionamiento bajo carga parcial, estén en servicio menos separadores de aceite, de modo que los separadores de aceite que entonces trabajan logren un caudal y un grado de separación de aceite mayores que durante el funcionamiento bajo carga parcial. Son así innecesarios unos elementos de conmutación adicionales. Por tanto, el dispositivo según la invención no tiene preferiblemente ningún separador de aceite conmutable.

Según la forma de realización preferida, están previstas varias filas de cilindros y cada fila de cilindros presenta una cámara colectora propia. Como ya se ha explicado, estas cámaras colectoras pueden ser secciones del cárter del cigüeñal o estar asociadas a las culatas y dispuestas en la zona de éstas.

Como ya se ha explicado también, las cámaras colectoras tienen que estar unidas una con otra para conducción del flujo. Esto puede efectuarse preferiblemente a través del cárter de cigüeñal común, con lo que se podría prescindir de tuberías adicionales.

Preferiblemente, están previstos también varios turboalimentadores que están asociados cada uno de ellos a cilindros individuales o a un grupo de cilindros. Según la forma de realización preferida, cada fila de cilindros (llamada también banco de cilindro) tiene un turboalimentador propio asociado.

Preferiblemente, cada turboalimentador lleva asociado un separador de aceite.

Unas tuberías de retorno bajo carga parcial conducen desde el separador de aceite recorrido durante el funcionamiento bajo carga parcial hasta las tuberías de aspiración situadas aguas abajo de los varios turboalimentadores. Es de subrayar que, naturalmente, pueden trabajar también varios separadores de aceite durante el funcionamiento bajo carga parcial, pero no todos. El gas es derivado después desde estos... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de purga de un cárter de cigüeñal y de retorno de los gases de purga a la cámara de combustión (84, 86) de un motor de combustión interna sobrealimentado, que comprende varias cámaras colectoras (28, 30) para gases de purga asociadas al cárter (10) del cigüeñal y a cilindros individuales o a varios cilindros (34, 36) , al menos un turboalimentador (60, 62) dispuesto en una tubería de aspiración (52, 54) , varios separadores de aceite (88, 90) , presentando cada cámara colectora (28, 30) al menos un separador de aceite propio (88, 90) , una tubería (100, 102) de retorno bajo carga parcial que conduce desde un separador de aceite (90) hacia aguas abajo del turboalimentador (60, 62) hasta la tubería de aspiración (52, 54) , en donde una tubería (92, 98) de retorno a plena carga desemboca desde cada separador de aceite (88, 90) en la tubería de aspiración (52, 54) aguas arriba del turboalimentador (60, 62) y en donde, durante el funcionamiento a plena carga, los gases de purga de cada cámara colectora (28, 30) pasan a la tubería de aspiración (52, 54) a través de los separadores de aceite asociados (88, 90) , caracterizado porque las cámaras colectoras (28, 30) están unidas para flujo al menos durante el funcionamiento bajo carga parcial de modo que circule gas de purga desde al menos dos cámaras colectoras (28, 30) hasta la tubería de aspiración (52, 54) a través del separador de aceite (90) de una cámara colectora (30) y a través de la tubería (100, 102) de retorno bajo carga parcial.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque están previstas varias filas de cilindros (12, 14) y cada fila de cilindros (12, 14) presenta una cámara colectora propia (28, 30) .

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las cámaras colectoras (28, 30) están unidas para flujo una con otra a través del cárter de cigüeñal común (10) .

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están previstos varios turboalimentadores (60, 62) que están asociados cada uno de ellos a cilindros individuales o a un grupo de cilindros (34, 36) .

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque cada turboalimentador (60, 62) lleva asociado un separador de aceite (88, 90) .

6. Dispositivo según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque unas tuberías (100, 102) de retorno bajo carga parcial conducen desde el separador de aceite (90) recorrido por fluido durante el funcionamiento bajo carga parcial hasta las tuberías de aspiración (52, 54) aguas abajo de los varios turboalimentadores (60, 62) .

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque unas tuberías (92, 98) de retorno a plena carga conducen desde los separadores de aceite (88, 90) hasta las tuberías de aspiración (52, 54) de los turboalimentadores asociados (60, 62) .

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está prevista una tubería de ventilación que conduce a una cámara colectora (28) y que es purgada a través de la unión de las cámaras colectoras (28, 30) .

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque la tubería de ventilación desemboca en el separador de aceite (88) que no trabaja durante el funcionamiento bajo carga parcial.

10. Dispositivo según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque la tubería de ventilación es la tubería (92) de retorno a plena carga.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están dispuestas unas válvulas de retención (94, 99) en las tuberías (92, 98) de retorno a plena carga.

12. Dispositivo según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque la válvula de retención (94) de la tubería (92) de retorno a plena carga que sirve como tubería de ventilación está provista de una derivación estrangulada.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la al menos una tubería (100, 102) de retorno bajo carga parcial o en cada una de ellas está previsto un estrangulador variable, especialmente una válvula PCV (104, 106) .

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los separadores de aceite (88, 90) son separadores inerciales, especialmente separadores ciclónicos.

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la purga se efectúa en el lado de la culata del motor.

16. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque las cámaras colectoras (28, 30) están previstas en campanas de válvulas (24, 26) .

17. Procedimiento de purga de un cárter de cigüeñal (10) de un motor de combustión interna que tiene varias cámaras colectoras (28, 30) para gases de purga, a las que están asociados unos separadores de aceite propios (88, 90) , en el que, durante el funcionamiento a plena carga, se purgan los gases de purga de las cámaras colectoras (28, 30) a través de sus respectivos separadores de aceite asociados propios (88, 90) , caracterizado porque, durante el funcionamiento bajo carga parcial, se conducen los gases de escape de una cámara colectora (28) a un separador de aceite (90) no asociado a ésta y se purgan dichos gases a través de este separador.