ES2209926T3 - Dispositivo para filtrar el aire de admision de motores de combustion interna. - Google Patents
Dispositivo para filtrar el aire de admision de motores de combustion interna.Info
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Abstract
Dispositivo para filtrar el aire de admisión de motores de combustión interna, que consta de una carcasa tubular (2) para alojar un cartucho filtrador (3) como mínimo, fijada por un extremo a través de un elemento de soporte (4) provisto de una abertura de entrada (5) y adecuado para soportar dicha carcasa (2) en correspondencia con una abertura inferior (9) de la misma, quedando dicho cartucho filtrador (3) fijado a dicho elemento de soporte (4), por la parte cercana a los bordes de la mencionada abertura (5) de manera que se forme un cuerpo único con ella, y que incluye unos deflectores de aire (6) en su interior fijados al extremo libre de dicho cartucho filtrador (3); comprendiendo dicho dispositivo (1) unos elementos de canalización (8) provistos en el centro de una abertura de salida (7) y fijados de manera desmontable a una abertura superior (10) de dicha carcasa tubular (2).
Description
Dispositivo para filtrar el aire de admisión de
motores de combustión interna.
La presente invención se refiere a dispositivos
para filtrar el aire utilizado en la mezcla
aire-combustible suministrada al motor de combustión
interna.
En particular, la invención se refiere a un
dispositivo para filtrar el aire de admisión de motores de
combustión interna sobrealimentados y aspirados.
Como se sabe en el sector de la automoción, el
filtrado de aire tiene una importancia especial, puesto que provoca
la mezcla de gasolina y de aire, y con ello la mezcla combustible
así obtenida utilizada en la combustión.
Por lo tanto, el aire de admisión se debe filtrar
para eliminar todas las impurezas que pudieran atascar o desgastar
y dañar los componentes internos del motor.
Los filtros de aire suelen tener forma aplanada,
cilíndrica o cónica y se alojan en una carcasa adecuada, que queda
en comunicación fluídica con las tomas de aire a través una
abertura y permite la salida del aire filtrado por otra
abertura.
En el documento GB 467,194 se presenta un
dispositivo de filtrado que posee una carcasa tubular que aloja el
filtro, fijada a un elemento de soporte provisto de una abertura de
entrada y que soporta la carcasa tubular.
En este dispositivo, la corriente de aire no pasa
a través del filtro de manera homogénea.
En el documento US 5,888,260 se presenta un
dispositivo de filtrado dotado de un filtro cónico que posee un
deflector del aire interior, de forma esférica y que aporta un
desvío de la corriente de bajo rendimiento. El filtro cónico está
alojado en una carcasa tubular de una sola pieza que no permite el
desmontaje del filtro desde la salida.
Los filtros conocidos para uso en motores
deportivos, los denominados "filtros de carreras", tienen
cartuchos filtradores de poliéster, cuyos extremos están provistos
de gruesas bridas y/o tapas de poliuretano que son extremadamente
caras y además no pueden soportar temperaturas superiores a 90°C,
por causa del material empleado. Estos filtros suelen tener forma
de cono truncado y se alojan en recipientes metálicos conformados a
modo de segmentos casi cónicos o troncocónicos: el inconveniente de
estos recipientes consiste en la carencia de aislamiento térmico
del aire, puesto que dichos recipientes transmiten demasiado calor
al aire.
Los filtros conocidos con cartuchos filtradores
de papel garantizan una buena filtración, porque retienen las
partículas de tamaño mayor que 10 micras, pero tienen el
inconveniente de presentar una resistencia excesiva a la corriente
de aire.
Los filtros con cartuchos filtradores de
poliuretano poseen una baja capacidad de filtrado con la
consiguiente resistencia aceptable a la corriente de aire, pero
presentan el inconveniente relacionado con el denominado "efecto
de esponja" en presencia de un alto contenido de humedad, como
ocurre en zonas de clima continental, y por lo tanto crean
problemas técnicos en los motores deportivos, que usan esta clase
de filtros.
Otro inconveniente de los filtros de carreras
conocidos consiste tanto en el pequeño volumen interno de la
carcasa externa del filtro, debido sobre todo a la forma cónica de
ésta, como a la insuficiente superficie de filtrado, por causa de
la forma cónica del filtro con amplios ángulos de inclinación.
Otro inconveniente de los filtros conocidos
consiste en el aumento de velocidad del aire que pasa por el
recipiente cónico de geometría variable y, en consecuencia, una
disminución de la capacidad de filtrado.
El objetivo principal de la presente invención es
obtener un dispositivo de filtrado para el aire de admisión de
motores de combustión interna, adecuado para funcionar a
temperaturas de hasta unos 250°C y, al mismo tiempo, aislar
térmicamente la corriente de aire que pasa a través de él y se
filtra. Este objetivo se resuelve mediante un dispositivo como el
de la reivindicación 1.
Otro objetivo es obtener un dispositivo sin
"efecto de esponja" bajo condiciones ambientales con un alto
contenido de humedad y caracterizado, no obstante, por su baja
resistencia a la corriente, por una capacidad elevada de filtrado
de aire y por un bajo coste de producción.
Otro objetivo consiste en obtener un dispositivo
fiable con una duración superior a la que permita recorrer una
distancia de unos 300.000 km, pero utilizable con muy poco
mantenimiento y fácil de eliminar porque se compone
fundamentalmente de un material natural.
Otro objetivo es obtener también un dispositivo
que tenga unas dimensiones externas pequeñas pero mantenga el
máximo de volumen interno.
A continuación se subrayan las características de
la invención, con una referencia especial a los dibujos adjuntos,
en los que en:
- la figura 1 se una vista en corte longitudinal
del dispositivo objeto de la presente invención;
- la figura 2 se muestra una vista en corte
parcial de la carcasa externa del dispositivo de la figura 1.
Con referencia a las figuras 1 y 2, el número 1
indica un dispositivo de filtrado del aire de admisión de motores
de combustión interna que consta, en esencia, de una carcasa
tubular 2, de un cartucho filtrador 3, un elemento de soporte 4 y
unos elementos de canalización 8.
La carcasa tubular 2 es cilíndrica y está
provista de una abertura inferior 9 y de una abertura superior 10.
La carcasa se fabrica preferentemente con fibra de carbono, de
manera que actúe como aislamiento térmico entre el ambiente exterior
y la corriente de aire que la atraviesa.
La carcasa tubular 2 se fija al elemento de
soporte 4 con ayuda de un elemento de fijación 14, como por ejemplo
un tornillo, o mediante una abrazadera elástica para mangueras
16.
El elemento de soporte 4 se compone, en esencia,
de un disco en cuyo centro hay dispuesta una abertura de entrada 5,
que normalmente se conecta a las tomas de aire del vehículo. En el
borde interno de la abertura 5 se forma una ranura interior 12, en
la cual se inserta un extremo del cartucho filtrador o filtro 3. En
un aspecto preferente de la invención, el filtro 3 y el elemento de
soporte 4 se fijan formando un solo cuerpo, por ejemplo mediante
adhesivos o la fusión de materiales plásticos.
El elemento de soporte 4 incluye en su periferia
de un asiento 13 para alojar la pared interior de la carcasa
tubular 2 en correspondencia con la abertura inferior 9. El
elemento de soporte es de nilón reforzado con fibra de vidrio.
Los elementos de canalización 8 se fijan a una
abertura superior 10 de la carcasa tubular 2 y en el centro
incluyen una abertura de salida 7. Estos elementos 8 tienen en su
interior una superficie perfilada en curva 11 entre la superficie
interior de la carcasa tubular y la abertura de salida 7. Los
elementos de canalización 8 están provistos en su periferia de una
ranura 14 para alojar la pared interior de la carcasa tubular en
correspondencia con su abertura superior 10. Los elementos de
canalización 8 quedan fijados a la carcasa tubular 2 de forma
desmontable a través de un elemento de fijación 15, como por
ejemplo un tornillo y/o una abrazadera elástica para mangueras
16.
El cartucho filtrador 3 tiene forma cilíndrica y
está hecho de algodón saturado con aceite de baja viscosidad. El
cartucho filtrador 3 incluye en su interior unos deflectores de
aire 6, fijados al extremo libre del cartucho filtrador 3, de
manera que la corriente de aire, representada por las flechas F en
la figura 1, que entra por la abertura 5 es desviada a la fuerza
por los deflectores de aire 6 hacia el cartucho filtrador 3. La
corriente de aire desviada pasa por el cartucho filtrador 3, cruza
la cavidad formada por este último y la carcasa externa 2 y emerge
por la abertura de salida 7 para entrar en los conductos de aire
hacia el motor.
Los deflectores de aire 6 tienen, en esencia, la
forma de un cono cuyo vértice apunta hacia la abertura de entrada 5
y cuya base forma un solo cuerpo con el borde libre del cartucho
filtrador 2.
La forma esencialmente cónica de los deflectores
de aire 6 puede tener una sección delimitada por dos semiparábolas
con ejes paralelos y las ramas respectivas unidas en
correspondencia con el vértice de los deflectores de aire, de
manera que se forme un perfil de sección, cóncavo 6a ó convexo 6b,
que se obtiene por la unión de las semiparábolas con ejes opuestos
respecto de las ramas o viceversa.
El funcionamiento del dispositivo 1 es sencillo
porque la boquilla 17 de la abertura de entrada 5 del elemento de
soporte 4 está unida a, o funciona directamente como, las tomas de
aire del vehículo en el que está montado el dispositivo y, de modo
semejante, la boquilla 18 de los elementos de canalización 8 está
conectado a los conductos de admisión de aire del motor.
La ejecución del elemento tubular 2 con carbono
permite que el cartucho filtrador tubular 2 resista temperaturas de
hasta unos 250°C durante ciclos continuos de 24 horas, y con ello
se logra que el aire contenido en el mismo entre en el motor a
bajas temperaturas.
El dispositivo 1 utiliza una entrada de sección
constante y aumenta la velocidad del aire en la parte de abajo del
cartucho filtrador 3, incrementando así la velocidad del aire
dentro de los conductos de admisión sin crear por ello problemas
que pudieran dañar el dispositivo.
Una ventaja evidente consiste en la carcasa
tubular de fibra de carbono 2, que permite conseguir, en
comparación con las carcasas metálicas, un mayor aislamiento
térmico entre el aire que pasa a través de ella y el entorno
exterior. Es posible reducir la temperatura del aire en unos 20
grados, en comparación con un dispositivo tradicional montado en el
compartimento del motor.
Conviene subrayar que la forma cilíndrica de la
carcasa tubular 2 permite que el dispositivo 1 tenga un gran
volumen, en tomo a un 12% mayor que un dispositivo de filtrado de
aire cónico equivalente, incluso con dimensiones pequeñas. Además,
las dimensiones pequeñas que se consiguen con el mismo volumen
interno, permiten una aplicación fácil a toda clase de
vehículos.
Una variación del dispositivo 1 consiste en que
el elemento tubular 2 se fija al elemento de soporte 4 y/o a los
elementos de canalización 8 mediante al menos una abrazadera
elástica para mangueras 16.
La geometría especial del dispositivo y las
formas especiales de los distintos elementos, permiten obtener un
filtro para motores de automóvil y deportivos que mantiene su
rendimiento durante no menos de 300.000 km recorridos por el
vehículo.
La ventaja principal de la presente invención es
que se pueda obtener un dispositivo de filtrado del aire de
admisión de motores de combustión interna adecuado para funcionar a
temperaturas de hasta unos 250°C y al mismo tiempo aislar
térmicamente la corriente de aire que pasa a través del mismo y se
filtra.
Otra ventaja es que se puede obtener un
dispositivo sin el "efecto de esponja" que se da bajo
condiciones con un alto contenido de humedad ambiental y, sin
embargo, caracterizado por la baja resistencia a la corriente, por
una elevada capacidad de filtrado del aire y por un bajo coste de
producción.
Otra ventaja consiste en obtener un dispositivo
fiable y con una duración que permita recorrer no menos de unos
300.000 km, pero utilizable con muy poco mantenimiento y fácil de
eliminar porque se fabrica fundamentalmente de un material
natural.
Otra ventaja es también la de obtener un
dispositivo que tenga unas dimensiones externas pequeñas
manteniendo aún así un volumen interno máximo.
Claims (12)
1. Dispositivo para filtrar el aire de admisión
de motores de combustión interna, que consta de una carcasa tubular
(2) para alojar un cartucho filtrador (3) como mínimo, fijada por
un extremo a través de un elemento de soporte (4) provisto de una
abertura de entrada (5) y adecuado para soportar dicha carcasa (2)
en correspondencia con una abertura inferior (9) de la misma,
quedando dicho cartucho filtrador (3) fijado a dicho elemento de
soporte (4), por la parte cercana a los bordes de la mencionada
abertura (5) de manera que se forme un cuerpo único con ella, y que
incluye unos deflectores de aire (6) en su interior fijados al
extremo libre de dicho cartucho filtrador (3); comprendiendo dicho
dispositivo (1) unos elementos de canalización (8) provistos en el
centro de una abertura de salida (7) y fijados de manera
desmontable a una abertura superior (10) de dicha carcasa tubular
(2); caracterizándose el dispositivo (1) porque la carcasa
tubular (2) es de fibra de carbono y constituye un buen aislador
térmico entre el ambiente exterior y la corriente de aire que pasa a
su través; la corriente de aire que sale por dicha abertura (5) es
obligada por dichos deflectores de aire (6) a atravesar el cartucho
filtrador (3) y sale de dicho dispositivo (1) por la abertura de
salida (7), pasando por el espacio comprendido entre dicho cartucho
filtrador (3) y la carcasa externa (2); dichos deflectores de aire
(6) tienen, en esencia, forma de cono cuyo vértice apunta hacia la
abertura de entrada (5) y su base queda fijada al borde libre de
dicho cartucho filtrador (3); esta forma esencialmente cónica de
dichos deflectores de aire (6) posee una sección axial conformada a
modo de dos semiparábolas de ejes paralelos y ramas unidas en
correspondencia con el vértice de los deflectores de aire (6),
formando un perfil cóncavo (6a) o convexo (6b).
2. Dispositivo según la reivindicación 1 que se
caracteriza porque dichos elementos de canalización (8)
forman en el interior una superficie perfilada en curva (11) entre
dicha carcasa tubular (2) y dicha abertura de salida (7).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 que se
caracteriza porque dichos elementos de canalización (8)
incluyen en su periferia una ranura de alojamiento (14) para la
pared interior de la carcasa tubular (2) en correspondencia con
dicha abertura superior (10).
4. Dispositivo según la reivindicación 1 que se
caracteriza porque la carcasa tubular (2) es cilíndrica.
5. Dispositivo según la reivindicación 1 que se
caracteriza porque el cartucho filtrador (2) está hecho de
algodón saturado con aceite de baja viscosidad.
6. Dispositivo según la reivindicación 1 que se
caracteriza porque dicho elemento de soporte (4) tiene una
ranura interior (12) en la que se inserta un extremo del cartucho
filtrador (3).
7. Dispositivo según la reivindicación 1 que se
caracteriza porque dicho elemento de soporte (4) está
provisto en su periferia de un asiento (13) para alojar la pared
interior de dicha carcasa tubular (2), en correspondencia con su
abertura inferior (9).
8. Dispositivo según la reivindicación 1 que se
caracteriza porque dicha carcasa tubular (2) queda fijada de
manera desmontable a dicho elemento de soporte (4) con ayuda de un
elemento de fijación (14).
9. Dispositivo según la reivindicación 1 que se
caracteriza porque dicho elemento de soporte (4) es de nilón
reforzado con fibra de vidrio.
10. Dispositivo según la reivindicación 1 que se
caracteriza porque el cartucho filtrador (2) mencionado es
cilíndrico.
11. Dispositivo según la reivindicación 1 que se
caracteriza porque dicho elemento tubular (2) resiste
temperaturas de hasta 250°C.
12. Dispositivo según la reivindicación 1 que se
caracteriza porque dicho elemento tubular (2) queda fijado
de manera desmontable a dicho elemento de soporte (4) y a dichos
elementos de canalización (8) mediante al menos una abrazadera
elástica para mangueras (16).
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