ES2336629T3 - Dispositivo de escape que comprende una culata equipada de un colector de escape integrado desacoplado termicamente. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de escape para motor de combustión interna multicilíndrico de un vehículo automóvil que comprende una culata (10) de dicho motor, en la cual están situados conductos (12) de escape en los que un primer extremo (14) de cada uno está unido a una cámara (16) de combustión de dicho motor y el segundo extremo (18) desemboca en una cavidad o cámara (20) de un colector (22) de escape integrado en la culata (10), en el cual un conducto (24) de salida está unido exteriormente a un dispositivo de descontaminación de los gases de escape de una tubería de escape del vehículo, del tipo en el que la cavidad o cámara (20) del colector (22) está conformada en un elemento (26) añadido en el interior de la culata (10) y en el que dicho elemento (26) está desacoplado térmicamente de la culata (10) por medio de medios (28) de desacoplamiento térmico, caracterizado porque los segundos extremos (18) de los conductos (12) de escape desembocan en un orificio (32) de alojamiento conformado en la culata (10) que aloja a un inserto (26) tubular que se añade en el interior de la culata (10) para conformar el elemento (26) añadido, el cual comprende orificios (34) de comunicación con los segundos extremos (18) de los conductos (12) de escape, y el cual comprende el conducto (24) de salida que desemboca en el exterior de la culata (10).
Description
Dispositivo de escape que comprende una culata
equipada de un colector de escape integrado desacoplado
térmicamente.
El invento se refiere a un dispositivo de escape
para un motor de combustión interna multicilíndrico de un vehículo
automóvil que comprende una culata de dicho motor, en la cual están
situados conductos de escape en los que un primer extremo de cada
uno de ellos está unido a una cámara de combustión del citado motor
y el segundo extremo desemboca en una cavidad o cámara de un
colector de escape integrado en la culata en la que un conducto de
salida está unido exteriormente a un dispositivo de descontaminación
de los gases de escape de una tubería de escape del vehículo.
Se conocen numerosos ejemplos de dispositivos de
este tipo.
Convencionalmente, los dispositivos de escape
comprenden conductos de escape conformados en la culata del motor
que coinciden con conductos del colector situados enfrente de los
conductos de escape. El colector comprende al menos un conducto de
salida que está unido a una tubería de escape del vehículo
automóvil.
Con el objetivo de disminuir la cantidad de
productos contaminantes contenidos en los gases de combustión, es
conocido el implantar en la tubería de escape dispositivos de
descontaminación, especialmente catalizadores, que permiten
convertir los productos contaminantes presentes en los gases de
combustión, especialmente los hidrocarburos inquemados HC y los
óxidos de nitrógeno NOx.
Ahora bien, se plantea un problema durante las
fases de arranque en frío del motor.
En efecto, la eficacia de los dispositivos de
descontaminación es muy dependiente de su temperatura de
funcionamiento. El alejamiento de estos dispositivos respecto de
las cámaras de combustión del motor retarda su aumento de
temperatura durante los primeros minutos de funcionamiento del motor
y reduce su eficacia precisamente durante estos primeros minutos de
funcionamiento del motor, que es cuando se emite la mayor cantidad
de contaminan-
tes.
tes.
Para solucionar este inconveniente, se ha
propuesto realizar colectores de escape que estén parcial o
totalmente integrados en la culata del motor, lo que permite
reducir considerablemente la distancia entre las cámaras de
combustión y el dispositivo de descontaminación, el cual está
entonces directamente acoplado a la culata a la salida del
colector.
colector.
En concreto, el documento
FR-2.738.289 describe un colector de este tipo, en
el cual los conductos de escape de la culata desembocan en una
cavidad o cámara, conformada la mitad en el colector y la otra mitad
en la culata.
Los documentos
AT-B-397.417 y
DE-A-3.815.408 describen por su
parte un colector conformado de forma integral en la culata y
fabricado de fundición junto con ésta.
Sin embargo, estos colectores conocidos del
estado del arte plantean numerosos problemas.
En efecto, cuando un colector de este tipo está
conformado sólo parcialmente en la culata, la distancia entre las
cámaras de combustión y el dispositivo de descontaminación no está
reducida al mínimo y debido a eso la eficacia del dispositivo de
descontaminación no es total.
Por otro lado, cuando el colector está integrado
en la culata, está sometido a esfuerzos de temperaturas elevadas y
se encuentra por tanto, como el material de la culata, sometido a
una gran dilatación a medida que aumenta su temperatura. Debido a
esto, es prácticamente imposible acoplar un colector de este tipo al
resto de la tubería de escape si no está provisto de cavidades de
refrigeración unidas a las cavidades de circulación de líquido de
refrigeración de la culata.
Por una parte este diseño penaliza el
rendimiento del motor puesto que es sinónimo de disminución del
rendimiento térmico del motor debido a la necesidad de refrigerar
el colector y, por otra parte, reduce considerablemente los
beneficios del acercamiento del colector a las cámaras de
combustión, al no permitir entonces la refrigeración del colector
un aumento rápido de su temperatura, apropiado para mejorar la
eficacia del dispositivo de descontaminación.
Para solucionar este inconveniente, el invento
proporciona un dispositivo del tipo anteriormente descrito que
comprende un colector integrado en la culata del motor y provisto de
medios de desacoplamiento térmico con respecto a dicha culata.
Con este objetivo, el invento proporciona un
colector del tipo descrito anteriormente, caracterizado porque los
segundos extremos de los conductos de escape desembocan en un
orificio de alojamiento conformado en la culata que aloja a un
inserto tubular que se añade en el interior de la culata para formar
el elemento añadido, que comprende orificios (34) de comunicación
con los segundos extremos de los conductos de escape, y que
comprende el conducto de salida que desemboca en el exterior de la
culata.
De acuerdo con otras características del
invento:
- -
- el inserto tubular está fabricado en acero inoxidable,
- -
- el inserto tubular está montado sin juego dentro del orificio de alojamiento de la culata,
- -
- los medios de desacoplamiento térmico están situados en la culata alrededor del inserto tubular y al menos entre dos conductos de escape consecutivos,
- -
- los medios de desacoplamiento térmico comprenden al menos una cavidad que está conformada en el material de la culata alrededor del orificio de alojamiento y que desemboca en el citado orificio,
- -
- el dispositivo comprende una cavidad que está situada alrededor del orificio de alojamiento entre cada par de conductos de escape consecutivos, y una cavidad que está situada alrededor del orificio de alojamiento entre un conducto de escape de extremo y una cara exterior de extremo de la culata,
- -
- cada cavidad se realiza durante el moldeo de la culata.
Otras características y ventajas del invento se
harán evidentes con la lectura de la siguiente descripción
detallada para cuya comprensión se hará referencia al dibujo
adjunto, en el cual la figura única es una vista esquemática de una
culata para un dispositivo de escape de acuerdo con el invento.
En la figura única se ha representado una culata
10 para un dispositivo de escape realizado de acuerdo con el
invento.
De forma conocida, en la culata 10 están
situados conductos 12 de escape. Un primer extremo 14 de cada
conducto 12 está unido a una cámara 16 de combustión del motor y el
segundo extremo 18 de cada conducto 12 desemboca en una cavidad o
cámara 20 de un colector 22 de escape integrado en la culata 10. Un
conducto 24 de salida del colector 22 está unido exteriormente a un
dispositivo (no representado) de descontaminación de los gases de
escape de una tubería de escape (no representada) del vehículo. La
culata 10 comprende entre cada cámara 16 de combustión cavidades 30
de circulación de un líquido de refrigeración del motor.
De acuerdo con el invento, la cavidad o cámara
20 del colector 22 está conformada en un elemento 26 que se añade
en el interior de la culata 10 y dicho elemento 26 está desacoplado
térmicamente de la culata 10 por medio de medios 28 de
desacoplamiento térmico.
Más en concreto, los segundos extremos 18 de los
conductos 12 de escape desembocan en un orificio 32 de alojamiento
que está conformado en la culata 10. Este orificio 32 aloja a un
inserto 26 tubular que forma el elemento 26 añadido que se añade en
el interior de la culata, el cual comprende orificios 34 de
comunicación con los segundos extremos 18 de los conductos 12 de
escape, y el cual comprende el conducto 24 de salida que desemboca
en el exterior de la culata 10.
En la realización el inserto 26 tubular está
realizado en acero inoxidable, ya que este material presenta
características de dilatación térmica apropiadas para garantizar una
estanqueidad satisfactoria cuando está conectado al dispositivo de
descontaminación, cualquiera que sea su temperatura. Es conveniente
señalar que esta característica no es limitativa del invento, y que
para la buena puesta en práctica del invento se podría emplear
cualquier otro material que presente características análogas.
En la realización preferente del invento, el
inserto 26 tubular se monta sin juego dentro del orificio 32 de
alojamiento de la culata 10. El inserto 26 tubular se introduce por
ejemplo dentro del orificio 32 según un ajuste con apriete.
Ventajosamente, los medios 28 de desacoplamiento
térmico están situados en la culata alrededor del inserto 26
tubular y al menos entre dos conductos 12 de escape
consecutivos.
Más en concreto, los medios 28 de
desacoplamiento térmico comprenden al menos una cavidad 28 que está
conformada en el material de la culata 10 alrededor del orificio 32
de alojamiento, y que desemboca en el citado orificio 32. Esta
cavidad está llena de aire y permite por lo tanto un desacoplamiento
térmico del inserto 26 con respecto a la culata, evitando que el
calor de la culata 10 se comunique por conducción al inserto 26.
Preferentemente, como ilustra la figura única,
el dispositivo comprende una cavidad 28 que está situada alrededor
del orificio 32 de alojamiento entre cada par de conductos 12 de
escape consecutivos, y una cavidad 28 que está situada alrededor
del orificio 32 de alojamiento entre un conducto 12 de escape de
extremo y una cara 36 exterior de extremo de la culata 10.
Para la buena realización de las cavidades 28 se
puede utilizar cualquier procedimiento de realización. Sin embargo,
en la realización preferente del invento cada cavidad 28 se realiza
durante el moldeo de la culata 10.
El invento permite por tanto beneficiarse de un
dispositivo que comprende un colector 26 añadido dentro de la
culata 10 lo más cerca posible de las cámaras 12 de combustión, lo
que permite optimizar las prestaciones de un dispositivo de
descontaminación unido a su conducto 24 de salida, y que está exento
de los inconvenientes de los colectores integrados conocidos del
estado del arte debido a su desacoplamiento térmico con respecto a
la culata 10.
Claims (7)
1. Dispositivo de escape para motor de
combustión interna multicilíndrico de un vehículo automóvil que
comprende una culata (10) de dicho motor, en la cual están situados
conductos (12) de escape en los que un primer extremo (14) de cada
uno está unido a una cámara (16) de combustión de dicho motor y el
segundo extremo (18) desemboca en una cavidad o cámara (20) de un
colector (22) de escape integrado en la culata (10), en el cual un
conducto (24) de salida está unido exteriormente a un dispositivo
de descontaminación de los gases de escape de una tubería de escape
del vehículo, del tipo en el que la cavidad o cámara (20) del
colector (22) está conformada en un elemento (26) añadido en el
interior de la culata (10) y en el que dicho elemento (26) está
desacoplado térmicamente de la culata (10) por medio de medios (28)
de desacoplamiento térmico,
caracterizado porque los segundos
extremos (18) de los conductos (12) de escape desembocan en un
orificio (32) de alojamiento conformado en la culata (10) que aloja
a un inserto (26) tubular que se añade en el interior de la culata
(10) para conformar el elemento (26) añadido, el cual comprende
orificios (34) de comunicación con los segundos extremos (18) de
los conductos (12) de escape, y el cual comprende el conducto (24)
de salida que desemboca en el exterior de la culata (10).
2. Dispositivo de escape de acuerdo con la
reivindicación anterior, caracterizado porque el inserto (26)
tubular está realizado en acero inoxidable.
3. Dispositivo de escape de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el inserto
(26) tubular está montado sin juego dentro del orificio (32) de
alojamiento de la culata (10).
4. Dispositivo de escape de acuerdo con la
reivindicación anterior, caracterizado porque los medios (28)
de desacoplamiento térmico están situados en la culata (10)
alrededor del inserto (26) tubular y al menos entre dos conductos
(12) de escape consecutivos.
5. Dispositivo de escape de acuerdo con la
reivindicación anterior, caracterizado porque los medios (28)
de desacoplamiento térmico comprenden al menos una cavidad (28) que
está conformada en el material de la culata (10) alrededor del
orificio (32) de alojamiento y que desemboca en el citado orificio
(32).
6. Dispositivo de escape de acuerdo con la
reivindicación anterior, caracterizado porque comprende una
cavidad (28) que está situada alrededor del orificio (32) de
alojamiento entre cada par de conductos (12) de escape
consecutivos, y una cavidad (28) que está situada alrededor del
orificio (32) de alojamiento entre un conducto (12) de escape de
extremo y una cara (36) exterior de extremo de la culata (10).
7. Dispositivo de escape de acuerdo con una de
las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque cada cavidad
(28) se realiza durante el moldeo de la culata (10).
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