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ES2583579T3 - Dispositivo de refrigeración de colector de escape integrado en la culata de un motor de vehículo - Google Patents

Dispositivo de refrigeración de colector de escape integrado en la culata de un motor de vehículo Download PDF

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Publication number
ES2583579T3
ES2583579T3 ES09178806.7T ES09178806T ES2583579T3 ES 2583579 T3 ES2583579 T3 ES 2583579T3 ES 09178806 T ES09178806 T ES 09178806T ES 2583579 T3 ES2583579 T3 ES 2583579T3
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ES
Spain
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exhaust
water
exhaust manifold
cylinder head
sheet
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Application number
ES09178806.7T
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English (en)
Inventor
Cyril Reaubourg
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PSA Automobiles SA
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
GM Global Technology Operations LLC
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Publication date
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    • F01N3/046—Exhaust manifolds with cooling jacket
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Abstract

Dispositivo de refrigeración del colector de escape integrado en la culata (1) de un motor de vehículo, en particular de un motor de vehículo automóvil, constituido por la circulación de una lámina de agua (10) de espesor (" e ") sensiblemente constante realizada alrededor de los conductos de escape (3) del citado colector de escape, de modo que se evitan despegues en cada vena de agua en la superficie vuelta hacia el colector de escape, lo que tiene como resultado evitar cualquier punto caliente por que no sea refrigerado, caracterizado por que la citada lámina de agua (10) de espesor (" e ") sensiblemente constante sigue la forma exterior de los conductos de escape (3) de modo que la lámina de agua (10) alrededor de los conductos de escape presenta la misma forma que los citados conductos de escape (3), y por que el paso de agua (5, 6) está separado del conducto de escape (3) al que el mismo refrigera por una pared (7) de espesor constante (" E ").

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de refrigeracion de colector de escape integrado en la culata de un motor de vehmulo
La presente invencion concierne a un dispositivo de refrigeracion de colector de escape integrado en la culata de un motor de vehmulo, en particular de un motor de vehmulo automovil. La misma concierne tambien a una culata con colector de escape integrado, provista de un dispositivo de refrigeracion de este tipo y destinada a un vehmulo.
La culata es la parte superior, generalmente desmontable, de un motor de pistones alternativos. La parte superior del motor no comprende solamente la culata, sino tambien, especialmente, el repartidor de admision, cuya funcion es distribuir el aire en los cilindros del motor, y el colector de escape, que tiene la funcion de guiar los gases que salen del motor, de la salida de los cilindros hacia el sistema de escape.
Los cilindros, region en la que nace una gran cantidad de calor, y el colector de escape deben ser refrigerados por agua o por aire.
El documento FR 2 547 864 describe, por ejemplo, un motor diesel con refrigeracion por agua utilizable como motor marino de fueraborda. Este comprende una cabeza de cilindro y un bloque de cilindros, que estan construidos de modo monobloque en aluminio o en aleacion ligera a base de aluminio. En la cabeza de cilindro y el bloque de cilindros estan formados una envuelta de agua de refrigeracion, orificios de admision y orificios de escape.
El documento FR 2 727 466 describe un colector de escape para motor de combustion interna de varios cilindros destinado a unir la entrada de una lmea de escape a las aberturas de salida de una pluralidad de conductos de escape dispuestos en la culata. El dispositivo comprende una carcasa oblonga que presenta una amplia cavidad interior en la cual pueden circular libremente los gases quemados entre, por una parte, una pluralidad de pasos de entrada dispuestos a traves de una pared lateral de la carcasa y destinados a ser situados en correspondencia con las aberturas de salida de los citados conductos de escape y, por otra, una unica abertura de salida destinada a ser conectada a la lmea de escape.
Se conocen ya colectores de escape que estan parcial o totalmente integrados en la culata del motor, de modo que se mejoran los intercambios termicos, para reducir considerablemente el volumen y, por consiguiente, los costes.
A tttulo de ejemplo, el documento FR 2 738 289 describe un dispositivo de escape para motor de combustion interna de varios cilindros que comprende conductos de escape dispuestos en la culata del motor, un colector de escape y una lmea de escape, que esta provista de un bote catalftico. Cada uno de los conductos de escape pone en comunicacion una camara de combustion con la cara lateral de escape de la culata a la cual se fija el colector de escape. Los conductos de escape desembocan en una cavidad de volumen adaptado. Esta cavidad esta dividida en dos partes llevadas respectivamente por la culata y el colector de escape.
Otro ejemplo esta constituido por el documento FR 2 902 827, que describe igualmente un dispositivo de escape para motor de combustion interna de varios cilindros. En la culata del motor estan dispuestos conductos de escape. Una primera extremidad de cada uno de estos conductos esta unida a una camara de combustion del motor y la segunda extremidad desemboca en una cavidad o camara de sobrepresion de un colector de escape integrado en la culata. Un conducto de salida de la culata esta unido exteriormente a un dispositivo de descontaminacion de los gases de escape. La cavidad el colector esta formada en un elemento anadido al interior de la culata y este elemento queda desacoplado termicamente de la culata por intermedio de medios de desacoplamiento termico. El documento US2008/0314339 A1 describe tambien un dispositivo de este tipo.
El objetivo de la presente invencion es facilitar un dispositivo de refrigeracion de colector de escape integrado en la culata de un motor de vehmulo, en particular de un motor de vehmulo automovil, que permita evitar los riesgos de punto caliente en el colector por despegue en una vena de agua de refrigeracion.
Otro objetivo de la presente invencion es facilitar un dispositivo de refrigeracion, de este tipo que permita obtener una mayor velocidad de la circulacion de agua de refrigeracion.
Otro objetivo de la presente invencion es facilitar un dispositivo de refrigeracion de este tipo, que sea de concepcion y de puesta en practica simples, y que sea economico, especialmente que permita realizar un ahorro de material en el colector de escape.
Para lograr estos objetivos, la presente invencion tiene por objeto un dispositivo de refrigeracion de colector de escape integrado en la culata de un motor de vehmulo, en particular de un motor de vehmulo automovil, y este dispositivo de refrigeracion esta constituido por la circulacion de una lamina de agua de espesor sensiblemente constante realizada alrededor de los conductos de escape del citado colector de escape, de modo que se eviten despegues en cada vena de agua en la superficie vuelta hacia el colector de escape, lo que tiene como resultado evitar cualquier punto caliente porque no sea refrigerado.
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La lamina de agua de espesor sensiblemente constante sigue la forma exterior de los conductos de escape, de modo que la lamina de agua alrededor de los conductos de escape presenta la misma forma que los citados conductos de escape.
De acuerdo con la invencion, la lamina de agua es creada por la forma de un paso de agua cuya seccion presenta un espesor sensiblemente constante e igual al espesor de la lamina de agua.
De acuerdo con la invencion igualmente, el paso de agua esta separado del conducto de escape al que el mismo refrigera por una pared de espesor sensiblemente constante.
En un modo particular de realizacion no limitativo del objeto y del alcance de la invencion, la lamina de agua presenta un espesor de 6 mm.
Preferentemente, el espesor de la pared que separa el paso de agua del conducto de escape es sensiblemente igual al espesor de la lamina de agua.
La presente invencion tiene igualmente por objeto una culata con colector de escape integrado, provista de un dispositivo de refrigeracion tal como el descrito anteriormente en grandes lmeas.
Otros objetivos, ventajas y caractensticas de la invencion se pondran de manifiesto en la descripcion que sigue de un modo de realizacion preferido, no limitativo del objeto y del alcance de la presente solicitud de patente, acompanada de los dibujos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de una culata con colector de escape integrado,
- la figura 2 es un corte transversal de un conducto de escape y de su paso de agua de refrigeracion, de acuerdo con la tecnica anterior,
- la figura 3 es un corte transversal de un conducto de escape y de su paso de agua de refrigeracion, de acuerdo con la presente invencion,
- la figura 4 representa la forma de los conductos de escape del colector de escape, y
- la figura 5 ilustra, de manera esquematica, la forma de envuelta de la lamina de agua alrededor de colector de escape, de acuerdo con la presente invencion.
Refiriendose a la figura 1, se ha representado una culata, con la referencia general 1, con colector de escape integrado. Por colector de escape integrado, se entiende un colector « monobloque » con la culata 1 y realizado conjuntamente con la culata por una misma operacion de moldeo, por ejemplo de moldeo por inyeccion.
La referencia 2 designa la salida del colector de escape, y la referencia 3 designa uno de los conductos de escape que forman el colector. En el ejemplo representado en la figura 1, el colector de escape reune tres conductos de escape, de los cuales solo uno, a saber el conducto 3, es visible en la figura. Un circuito de refrigeracion por agua esta previsto para refrigerar los cilindros en los que nace una gran cantidad de calor. El agua de refrigeracion, inyectada por una bomba, circula alrededor de los cilindros (no representados), les refrigera, y despues sigue su camino dentro de la culata 1. La referencia 4 designa la salida de este camino de la carcasa de salida de agua.
La circulacion de agua refrigera tambien al colector de escape. Como esta representado en el dibujo de la figura 2, de manera clasica y en sf conocida, la circulacion de agua alrededor de un conducto de escape indicado por 3' se hace en los pasos de agua superior e inferior, indicados respectivamente por 5' y 6'. Estos pasos presentan secciones evolutivas, especialmente secciones transversales evolutivas, que tienen como resultado crear riesgos de despegue de la lamina de agua de refrigeracion, por consiguiente riesgos de punto no refrigerado, por tanto de punto caliente que puede provocar problemas termomecanicos.
La referencia 9 designa un conducto de aceite.
De acuerdo con el principio de la presente invencion, refiriendose al dibujo de la figura 3, se han configurado los pasos de agua 5 y 6 de manera que se realice una lamina de agua de refrigeracion alrededor de los conductos de escape, por ejemplo el conducto de escape indicado por 3, que sea una lamina de agua de espesor constante indicado por « e ». De acuerdo con el valor de este espesor « e », se mejora e incluso se aumenta la velocidad de paso del agua.
Es importante observar que, de acuerdo con la presente invencion, la lamina de agua, con la referencia general de 10 de espesor « e » sensiblemente constante, sigue la forma del conducto de escape 3, de modo que la lamina de agua 10 alrededor del conducto de escape presenta la misma forma que el conducto de escape 3. Se realiza asf una verdadera « homotecia » de la vena de gases de escape con una circulacion de agua de espesor « e » elegido. A tftulo de ejemplo, este espesor de la lamina de agua puede ser del orden de 6 mm.
La lamina de agua 10 esta creada por un paso de agua 5, 6 cuya seccion transversal presenta un espesor sensiblemente constante e igual al espesor« e » de la lamina de agua 10.
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El paso de agua 5, 6 esta separado del conducto de escape 3 al que el mismo refrigera por una pared 7 de espesor constante « E » que, preferentemente, es sensiblemente igual al espesor « e » de la lamina de agua 10.
La figura 4 representa la forma de los conductos de escape del colector de escape, indicado por C, integrado en la culata.
La figura 5 muestra, de manera esquematica, la lamina de agua 10 de espesor sensiblemente constante que « se adapta » a la forma de los conductos de escape del colector de escape C, de acuerdo con la presente invencion.
La zona de la lamina de espesor constante concierne a los conductos de escape y a la brida, o sea aproximadamente al 80% del colector integrado C.
En variante, es posible concebir pasos 5 y 6 que presenten no solamente un espesor constante, sino tambien la misma seccion. En tal hipotesis, la refrigeracion del conducto de escape es mas homogenea.
Es evidente que el espesor de 6 mm dado anteriormente para los pasos de agua y, por consiguiente, para la lamina de agua puede ser modificado sin salirse del marco de la presente invencion.
El dispositivo de refrigeracion descrito anteriormente presenta numerosas ventajas, entre las cuales las ventajas siguientes:
- el mismo, gracias al espesor sensiblemente constante de la pelfcula de agua, permite evitar los despegues en cada vena de agua en la cara vuelta hacia el colector de escape y, por consiguiente, evitar los riesgos de punto caliente, es decir de punto no refrigerado,
- mejora de modo general el paso de agua de refrigeracion,
- permite una ganancia de velocidad de la circulacion de agua, lo que limita tambien las zonas de retencion de aire,
- es de concepcion simple y de realizacion facil,
- es economico, en particular permite realizar un ahorro de material, porque las formas de las paredes y de los pasos de agua alrededor de los conductos de escape son sensiblemente « homotecias ».
Naturalmente, la presente invencion no esta limitada a los modos de realizacion descritos y representados anteriormente a tttulo de ejemplos; el especialista en la materia puede concebir otros modos de realizacion sin salirse del marco y del alcance de la presente invencion tal como esta definida en las reivindicaciones.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de refrigeracion del colector de escape integrado en la culata (1) de un motor de vetnculo, en particular de un motor de vetnculo automovil, constituido por la circulacion de una lamina de agua (10) de espesor (« e ») sensiblemente constante realizada alrededor de los conductos de escape (3) del citado colector de escape, de modo
    5 que se evitan despegues en cada vena de agua en la superficie vuelta hacia el colector de escape, lo que tiene como resultado evitar cualquier punto caliente por que no sea refrigerado, caracterizado por que la citada lamina de agua (10) de espesor (« e ») sensiblemente constante sigue la forma exterior de los conductos de escape (3) de modo que la lamina de agua (10) alrededor de los conductos de escape presenta la misma forma que los citados conductos de escape (3), y por que el paso de agua (5, 6) esta separado del conducto de escape (3) al que el mismo refrigera por una 10 pared (7) de espesor constante (« E »).
  2. 2. Dispositivo de refrigeracion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que la citada lamina de agua (10) es creada por la forma de un paso de agua (5, 6) cuya seccion presenta un espesor sensiblemente constante e igual al espesor (« e ») de la lamina de agua (10).
  3. 3. Dispositivo de refrigeracion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que 15 la citada lamina de agua (10) presenta un espesor del orden de 6 mm.
  4. 4. Dispositivo de refrigeracion de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizado por que el espesor (« E ») de la citada pared es sensiblemente igual al espesor (« e ») de la citada lamina de agua (10).
  5. 5. Culata con colector de escape integrado, destinada a un motor de vetnculo, en particular de vetnculo automovil, caracterizada por que la misma comprende un dispositivo de refrigeracion de acuerdo con una cualquiera de las
    20 reivindicaciones precedentes.
ES09178806.7T 2009-01-09 2009-12-11 Dispositivo de refrigeración de colector de escape integrado en la culata de un motor de vehículo Active ES2583579T3 (es)

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FR2688540B1 (fr) * 1992-03-10 1995-07-21 Inst Francais Du Petrole Ligne d'echappement avec catalyseur pour moteurs a combustion interne a deux temps et procede de traitement de gaz d'echappement comportant une telle ligne.
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