ES2611916T3

ES2611916T3 - Colector de gases de escape con manguito de aislamiento

Info

Publication number: ES2611916T3
Application number: ES14166302.1T
Authority: ES
Inventors: Elmar Grussmann
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2034-04-29
Also published as: US9416719B2; US20150059324A1; DE102013109446B4; CN104420966A; DE102013109446A1; EP2843207B1; EP2843207A1; CN104420966B

Abstract

Colector de gases de escape (1) para un motor de combustión interna en un vehículo motorizado, estando el colector de gases de escape (1) configurado bicasco compuesto de un sistema externo (5) y un sistema interno (6), estando previsto en el lado de culata una brida (3) que es acoplable al motor de combustión interna, caracterizado por que está previsto un manguito de aislamiento (4), fabricado como un componente conformado de chapa, que acopla el sistema interno (6) con la brida (3) y con el sistema externo (5), atravesando el manguito de aislamiento (4) una abertura (10) de la brida (3) y penetra sobresaliendo a través de la brida (3) en la culata del motor de combustión interna (Z) y conformando una brecha de aire (9) perimetral entre el manguito de aislamiento (4) y el sistema interno (6).

Description

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DESCRIPCION

Colector de gases de escape con manguito de aislamiento

La presente invencion se refiere a un colector de gases de escape para un motor de combustion interna en un vehuculo motorizado, de acuerdo con las caractensticas del preambulo de la reivindicacion 1.

Segun el estado actual de la tecnica se conocen colectores de gases de escape acoplados a un motor de combustion interna y para, por lo tanto, centralizar en un tramo de gases de escape y evacuar al medio ambiente el gas de escape que se produce durante el proceso de combustion.

Para la fabricacion de un colector de gases de escape se doblan diferentes tubos, se acoplan mediante bridas y son despues atornillados a un costado de la culata y en el otro costado al ramal de gases de escape.

Debido a que en un proceso de combustion, en particular en un motor a combustion interna accionado a gasolina se alcanzan en ocasiones temperaturas de gases de escape de mas de 1200 °C, por el estado actual de la tecnica se conocen, ademas, colectores de gases de escape bicascos. Estos colectores de gases de escape se componen de un sistema interno y un sistema externo, estando particularmente el sistema externo configurado hermetico a los gases. Entre el sistema interno y el sistema externo se forma entonces una capa aislante de manera que en poco tiempo se compensan grandes efectos termicos del sistema interno y, al mismo tiempo, los componentes perifericos adyacentes al colector de gases de escape, por ejemplo otros componentes del motor, no sufren una sobrecarga termica.

Debido a la complejidad y teniendo en cuenta los costes de fabricacion, el sistema externo y el sistema interno se fabrican, la mayona de las veces, por el metodo monocasco de manera que, en ocasiones, un sistema interno y un sistema externo son conformados multicascos y despues son ensamblados los componentes individuales mediante procedimientos de union de material.

Por ejemplo, por el documento DE 102 20 986 A1 se conoce un colector de gases de escape en el cual un manguito de aislamiento esta fabricado como pieza extruida en fno.

El objetivo de la presente invencion es simplificar el procedimiento de fabricacion de un colector de gases de escape multicasco conocido por el estado actual de la tecnica y mejorar su cargabilidad termica.

El objetivo nombrado precedentemente se consigue segun la invencion con un colector de gases de escape segun las caractensticas de la reivindicacion 1.

Unas variantes de realizacion ventajosas de la presente invencion son objeto de las reivindicaciones dependientes.

El colector de gases de escape segun la invencion para un motor de combustion interna en un vehuculo motorizado esta configurado como al menos un colector de gases de escape bicasco que presenta un sistema interno y un sistema externo. En ambos lados de la culata se ha previsto hacia el motor de combustion interna una brida, pudiendo la brida ser acoplada con el motor de combustion interna. Segun la invencion, un manguito de aislamiento, fabricado como un componente conformado de chapa, que acopla el sistema interno con la brida y con el sistema externo, atravesando el manguito de aislamiento una abertura de la brida y penetra sobresaliendo a traves de la brida en la culata del motor de combustion interna y conformando una brecha de aire perimetral entre el manguito de aislamiento y el sistema interno.

En el margen de la invencion, la brida puede ser una brida individual para cada cilindro del motor de combustion interna del vehuculo motorizado.

La brida, sin embargo, tambien puede ser un soporte de bridas que, por ejemplo, en el caso de un motor de cuatro cilindros en lmea presenta cuatro aberturas. En este caso, cada brida respectivamente cada abertura tiene asignado un manguito de aislamiento correspondiente que atraviesa la abertura de la brida y esta conformada sobresaliente en el lado de culata en sentido al motor de combustion interna, de manera que los gases de escape evacuados ya son recibidos en el canal de escape de la culata y llevados al sistema interno.

Por lo tanto, segun la invencion se consigue mediante el manguito de aislamiento un alivio termico de la brida, pero tambien del sistema externo debido al manguito de aislamiento. Al mismo tiempo, mediante el manguito de aislamiento es posible acoplar entre sf el sistema externo, la brida asf como el sistema interno, de manera que se reduce una complicacion de montaje de los diferentes componentes entre sf, ya que todos son acoplados, en cierto modo, a un componente. Muy particularmente preferente se proporciona para ello un procedimiento de soldeo, de manera que el manguito de aislamiento es soldado con los diferentes componentes y despues terminado en dicha zona del componente mediante un proceso de soldadura, por ejemplo, en un horno para soldeo fuerte. Segun la

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invencion se evitan de esta manera multiples procedimientos de soldeo y/o ensuciamientos en los componentes conductores de gases de escape debido a materiales auxiliares de soldeo o salpicaduras.

Por lo tanto, con el colector de gases de escape con manguito de aislamiento se reduce en la operacion de la maquina de combustion interna, por un lado, la carga termica del casco exterior y, por otro lado, se extrae del gas de escape la menor cantidad posible de energfa. El efecto positivo es que un catalizador colocado aguas abajo alcanza mas rapido su temperatura de ignicion, lo que, por su parte, resulta en una disminucion de las emisiones en la fase de arranque en fno. En particular en motores de combustion interna de autoencendido, por ejemplo motores diesel, ello es una medida eficiente ya que, por ejemplo, una inyeccion secundaria para la reduccion de la emision solamente es posible de manera limitada y, al mismo tiempo, resultana en desventajas de consumo. Por lo tanto, el aislamiento se produce principalmente a traves de la brecha de aire entre el manguito de aislamiento y el sistema interno asf como hacia la culata. Adicionalmente, se reduce una propagacion de calor directa a traves de la seccion transversal reducida en la union del tubo interno con el manguito de aislamiento. En particular, en los manguitos de aislamiento se usan espesores de pared menores de 2 mm, en particular menores de 1,5 mm.

Ademas, preferentemente, el manguito de aislamiento del sistema interno, que tambien penetra en la brida y esta configurado como tubuladura, esta configurado envolvente, en particular con un asiento a presion. Por lo tanto, en un montaje primario es posible introducir el manguito de aislamiento en el sistema interno respectivamente enchufar el manguito de aislamiento sobre el sistema interno, y mediante el asiento a presion se produce una fijacion posicional. Diferentes dilataciones termicas del sistema interno, que particularmente en el sector de la abertura de la brida esta configurado como tubuladura, son compensadas de tal manera por el asiento a presion que, debido al contacto directo con el gas de escape, el sistema interno se dilata, de principio, mas que el manguito de aislamiento. Por consiguiente, en el canal de escape siempre existe la hermeticidad al gas entre el sistema interno y el manguito de aislamiento.

El sistema externo mismo continua estando, preferiblemente, configurado con una cara frontal a tope con la cara externa de la brida. El manguito de aislamiento atraviesa la brida y, por lo tanto, tambien esta configurado, al menos por secciones, sobresaliente de la cara externa de la brida. De tal manera, el manguito de aislamiento continua estando abrazado de manera particularmente preferente por el sistema externo, para que tambien aqrn se conforme un asiento a presion. En particular, se configura el asiento a presion entre una superficie envolvente interna del sistema externo, asf como la superficie envolvente externa del manguito de aislamiento. Tambien de este modo es posible enchufar en un montaje primario el sistema externo sobre el manguito de aislamiento, con lo cual se produce mediante el asiento a presion una primera fijacion posicional. Entonces, en gran parte, el acoplamiento se puede realizar, por ejemplo, mediante un procedimiento de union material, en particular un procedimiento de soldeo que, adicionalmente, acopla en union material entre sf el sistema externo y el manguito de aislamiento respectivamente el manguito de aislacion y la brida y, eventualmente, el sistema externo y la brida.

En particular, en el margen de la invencion el manguito de aislamiento puede ser fabricado como pieza de chapa de estampado profundo. De esta manera resulta la ventaja de que el manguito de aislamiento mismo no presente un cordon de soldadura y, por lo tanto, ningun punto debil potencial debido a la carga termica. La pieza de estampado profundo ofrece, ademas, la ventaja de poder ser fabricada de un material termicamente resistente y, sin embargo, economico y, al mismo tiempo, proporcionar una gran libertad de conformacion. De esta manera, en particular respecto de un eje longitudinal central, se fabrica en sentido axial sobre el manguito de aislamiento al menos un rebajo escalonado, en particular dos rebajos escalonados, sirviendo los rebajos escalonados como contacto en union positiva y/o como deposito de material de soldeo. Por lo tanto, el manguito de aislamiento presenta, en particular, referido a su seccion transversal un contorno en forma de embudo, en donde el manguito de aislamiento en seccion transversal es redondo, ovalado o tambien anguloso o bien una mezcla de las realizaciones nombrados anteriormente. Los rebajos escalonados respectivos pueden compenetrarse entre sf de manera fluidamente progresiva, degresiva o tambien mediante un salto de escalonamiento y se usan como auxiliares de montaje o bien en un montaje adicional como deposito de material de soldeo, de manera que aqrn, primeramente, se puede aplicar un material auxiliar de soldeo que despues en un proceso de soldeo posterior fluye a correspondientes soportes, asientos o ranuras y une los mismos hermeticos al gas y en union de material.

Entre el manguito de aislamiento y el sistema interno se encuentra conformado, al menos por secciones, un resquicio perimetral en sentido axial. Entonces, en el resquicio mismo se encuentra aire o un material aislante. De manera particularmente preferente, el manguito de aislamiento con el sistema interno solamente en el sector interno esta acoplado a la culata o bien a la parte del sistema interno que penetra en la culata. En el sentido opuesto a la culata, por consiguiente en sentido hacia el colector de gases de escape se encuentra entonces configurado un resquicio, de manera que el sistema interno esta aislado termicamente del manguito de aislamiento, con lo cual, entonces, el manguito de aislamiento esta acoplado con la brida y con el sistema externo y, de esta manera, tambien se produce un desacoplamiento termico Diferentes dilataciones termicas del sistema interno actuan, por lo tanto, no directamente sobre la brida y/o el sistema externo y, adicionalmente, se proporciona la ventaja de que se produce la hermeticidad al gas de todo el colector de gases de escape debido al acoplamiento del manguito de aislamiento con el sistema externo y/o con la brida, sin que como resultado se registren fuertes efectos termicos.

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Otras ventajas, caractensticas, particularidades y aspectos de la presente invencion son objeto de la descripcion siguiente. Las formas de realizacion preferentes se muestran en las figuras esquematicas. Las mismas se usan para la comprension sencilla de la invencion. Muestran:

las figuras 1 a y b, un colector de gases de escape con brida;

la figura 2, una seccion transversal a lo largo de la lmea de seccion II - II de la figura 1 b y la figura 3, una vista en detalle desde abajo de la seccion transversal de la figura 2.

En las figuras, para los componentes estructurales iguales o semejantes se usan las mismas referencias, incluso cuando por razones de simplificacion se prescinde de una descripcion reiterada.

La figura 1 muestra un colector de gases de escape 1 que esta acoplado a una parte de la carcasa del turbocargador 2. Un turbocargador 2 de este tipo con el colector de gases de escape 1 correspondiente tambien se conoce como turbocargador integral. El colector de gases de escape 1 mismo presenta bridas 3 mediante las cuales es acoplable a una culata (no mostrada en detalle). Cada brida 3 respectiva tiene, por su parte, una abertura 10 mostrada en la figura 2 que, en este caso, esta atravesada por un manguito de aislamiento 4 segun la invencion, estando el manguito de aislamiento 4 configurado sobresaliente respecto de la brida 3 en sentido a la culata (no mostrada en detalle). Por su parte, el colector de escape 1 presenta un sistema externo 5 multicasco en el cual esta dispuesto un sistema interno no mostrado en detalle en las figuras 1 a y b.

La figura 2 muestra una vista en seccion transversal a traves del colector de escape 1 segun la invencion, donde se puede ver que el sistema externo 5 se compone de un primer casco 5a y un segundo casco 5b y, por lo tanto, es multicasco. En el sistema externo 5 mismo esta dispuesto, por otra parte, un sistema 6 a traves del cual fluye un gas de escape A. Ademas, es evidente que el manguito de aislamiento 4 y el sistema interno 6 sobrepasan la brida 3 en un lado de culata 7 y penetran en una culata Z. El manguito de aislamiento 4 comprende radialmente de manera perimetralmente externa un extremo 8 en el lado de culata del sistema interno 6, en particular con un asiento a presion. Despues, sin embargo, se encuentra conformado entre el sistema interno 6 y el manguito de aislamiento 4 un resquicio 9 que desacopla termicamente el sistema interno 6 que penetra en el manguito de aislamiento 4. El manguito de aislamiento 4 esta, ademas, dispuesto en una abertura 10 de la brida 3 y se ajusta aqrn nuevamente mediante un asiento a presion. Ademas, el manguito de aislamiento 4 esta abrazado por el sistema externo 5 en union positiva en el lado exterior 11 de la brida 3, en particular por el primer casco 5a del sistema externo 5, muy particularmente preferente igualmente tambien con un asiento a presion.

La figura 3 muestra una vista en detalle relacionada. El manguito de aislamiento 4 presenta aqrn respecto a su sentido longitudinal 12, tres rebajos escalonados 13, abandonando en particular los respectivos rebajos escalonados 13 junto con el sistema externo 5 respectivamente con la brida 3 un espacio que se usa como deposito de material de soldeo 14 en el cual, en primer lugar, es posicionable un material auxiliar de soldeo y que, asf, despues se fusiona en un proceso de soldeo. En el resquicio 9, entre el sistema interno 6 y el manguito de aislamiento 4 existe aire o bien el gas que se encuentra entre el sistema externo 5 y el sistema interno 6 debido al estado de funcionamiento de la maquina de combustion interna, o bien tambien puede ser un material aislante, por ejemplo una manta de fibras. Tambien en el extremo del manguito de aislamiento 4, el mismo esta acoplado al sistema interno 6, pudiendo aqrn estar previsto, ademas, un deposito de material de soldeo 14 para acoplar el sistema interno 6 con el manguito de aislamiento 4 mediante la tecnica de soldadura. Segun la invencion, se ha previsto, ademas, configurar un asiento a presion 15 respectivo en el extremo del manguito de aislamiento 4 con una abertura 10 de la brida 3 y/o tambien del manguito de aislamiento 4 con el sistema externo 5.

Referencias:

1 - colector de escape

2 - carcasa de turbocompresor

3 - brida

4 - manguito de aislamiento

5 - sistema externo

5a - primer casco

5b - segundo casco

6 - sistema interno

7 - lado de culata hacia 3

8 - extremo hacia 6

9 - resquicio

10 - abertura hacia 3

11 - cara externa de 3

12 - sentido longitudinal

13 - rebajo escalonado

14 - deposito de material de soldeo

15 - asiento a presion

A - flujo de gases de escape

Z - culata

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Colector de gases de escape (1) para un motor de combustion interna en un vetnculo motorizado, estando el colector de gases de escape (1) configurado bicasco compuesto de un sistema externo (5) y un sistema interno (6), estando previsto en el lado de culata una brida (3) que es acoplable al motor de combustion interna, caracterizado por que esta previsto un manguito de aislamiento (4), fabricado como un componente conformado de chapa, que acopla el sistema interno (6) con la brida (3) y con el sistema externo (5), atravesando el manguito de aislamiento (4) una abertura (10) de la brida (3) y penetra sobresaliendo a traves de la brida (3) en la culata del motor de combustion interna (Z) y conformando una brecha de aire (9) perimetral entre el manguito de aislamiento (4) y el sistema interno (6).
2. Colector de gases de escape segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el manguito de aislamiento (4) abraza perimetralmente el sistema interno (6) que, penetrando en la brida (3), esta conformado como tubuladura, en particular con un asiento a presion (15).
3. Colector de gases de escape segun las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el sistema exterior (5) esta configurado con una cara frontal a tope con cara externa de la brida (3) y el manguito de aislamiento (4) con una superficie envolvente de la abertura (10) de la brida (3) esta configurado en contacto en union positiva, en particular con un asiento a presion (15).
4. Colector de gases de escape segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el manguito de aislamiento (4) esta acoplado en union de material, particularmente mediante un procedimiento de soldadura, con el sistema externo (5) y el sistema interno (6) y con la brida (3).
5. Colector de gases de escape segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el manguito de aislamiento (4) esta configurado como componente de estampado profundo.
6. Colector de gases de escape segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el manguito de aislamiento (4) presenta en sentido axial, referido a su eje longitudinal central, al menos un rebajo escalonado (13), en particular dos rebajos escalonados (13), donde el rebajo escalonado (13) se usa como contacto en union positiva y/o deposito de material de soldeo (14).