SISTEMA DE ATOMIZACIÓN DE COMBUSTIBLE ASISTIDO POR CAMPO ELÉCTRICO Y MÉTODOS DE USO.

Sistema de atomización de combustible asistido por campo eléctrico y métodos de uso. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La tecnología de inyección de combustible se emplea en la mayoría de los sistemas de combustión, tales como motores de combustión interna o quemadores de aceite. Se conoce bien que la atomización desempeña un papel importante en la eficacia de la combustión y en las emisiones de contaminantes, específicamente, que una atomización de combustible más fina permite un quemado más eficaz del combustible, dando como resultado más rendimiento energético y menos emisiones dañinas. Esto se atribuye al hecho de que la combustión se inicia a partir de la superficie de contacto entre el combustible y el aire (oxígeno). Si se reduce el tamaño de las gotas de combustible, aumenta el área superficial total para comenzar el proceso de quemado, potenciando la eficacia de la combustión y mejorando las emisiones. Un método para reducir el tamaño de las gotas de combustible es proporcionar un inyector de combustible que utiliza una presión alta, tal como hasta 200 bar (20.000 KPa) para gasolina, para reducir el tamaño de las gotas de combustible hasta 25 m de diámetro. Un inyector de este tipo, sin embargo, requeriría cambios sustanciales en las tuberías de combustible en los vehículos, ya que las tuberías de combustible de gasolina actuales sólo pueden mantener una presión de combustible inferior a 3 bar (300 KPa). Otro método conocido para reducir el tamaño de las gotas de combustible es la atomización electroestática, que hace que todas las gotas de combustible se carguen negativamente. El tamaño de la gota es pequeño si la densidad de carga en las gotas es alta. Además, puesto que las gotas cargadas negativamente se repelan entre sí, no se producirá aglomeración. La tecnología de atomización electroestática actual requiere inyectores de combustible especiales con una tensión muy alta aplicada directamente a la boquilla de cada inyector. El cátodo emisor emite cargas negativas para pasar el combustible al ánodo, y no desciende para cerrar la boquilla con el fin de detener la pulverización. El uso de un inyector de este tipo requiere modificaciones sustanciales en los sistemas de combustible de vehículos existentes. El documento RU 2 196 919 da a conocer un dispositivo hidráulico que incluye un canal de combustible que tiene una entrada y una salida y electrodos ubicados en el canal de combustible. Los electrodos proporcionan un campo eléctrico que tiene una dirección transversal al flujo de combustible a través del canal. El documento DE 40 29 056 da a conocer una válvula de inyección de combustible que tiene un espacio intermedio entre los electrodos que están orientados para proporcionar un campo eléctrico transversal al flujo de combustible. Existe una necesidad de proporcionar un método para generar una atomización de combustible más fina desde un inyector de combustible de la que se genera actualmente, dando como resultado una combustión más limpia, un rendimiento energético superior, y una eficacia de combustible superior. SUMARIO DE LA INVENCIÓN ES 2 367 937 T3 En resumen, la presente invención proporciona un método para reducir el tamaño de partículas de combustible inyectadas por un inyector. El método comprende las etapas de proporcionar un flujo de combustible a través de una tubería de combustible; someter el fluido a un campo eléctrico suficiente para disminuir la viscosidad del fluido procedente de la transmisión desde la tubería de combustible hacia el inyector; trasmitir el fluido desde una tubería de combustible hacia el inyector; e inyectar el fluido desde el inyector. La presente invención también proporciona un aparato para reducir el tamaño de partículas de combustible inyectadas al interior de una cámara de combustión. El aparato comprende una tubería de combustible, una primera malla metálica dispuesta dentro de la tubería de combustible, y una segunda malla metálica dispuesta dentro de la tubería de combustible, aguas arriba o aguas abajo de la primera malla metálica. Un suministro eléctrico está acoplado eléctricamente a la primera malla metálica y a la segunda malla metálica. El funcionamiento del suministro eléctrico genera un campo eléctrico entre la primera malla metálica y la segunda malla metálica. Un inyector de combustible está dispuesto en un extremo de la tubería de combustible, aguas abajo de la malla metálica. Además, la presente invención proporciona un método para mejorar el rendimiento del combustible en un vehículo, un método para aumentar el rendimiento energético de un motor de combustión, y un método para mejorar las emisiones de un motor de combustión haciendo fluir el combustible a través de una tubería de combustible; aplicando un campo eléctrico al combustible dentro de la tubería de combustible en un sentido paralela al sentido del flujo de combustible para reducir la viscosidad del mismo; y descargando el combustible que tiene viscosidad reducida a través de un inyector de combustible al interior de una cámara de combustión para la combustión. 2 BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos adjuntos, que se incorporan al presente documento y forman parte de esta memoria descriptiva, ilustran una realización de la invención, y, junto con la descripción general facilitada anteriormente y la descripción detallada que se facilitará más adelante, sirven para explicar las características de la invención. En los dibujos: La figura 1 es un dibujo esquemático de una configuración de prueba que usa un sistema de inyector de combustible asistido por campo eléctrico según una realización a modo de ejemplo de la presente invención; la figura 2 es un modelo de pulverización de gotas de combustible sobre una placa que usa el sistema de inyector de la figura. 1; la figura 3 es un gráfico que muestra el tamaño de las gotas de combustible diesel tras pasar a través del sistema de inyector de combustible asistido por campo eléctrico frente al porcentaje de gotas totales.; la figura 4 es un gráfico que muestra el tamaño de las gotas de gasolina mezclada con un 20% de etanol tras pasar a través del sistema de inyector de combustible asistido por campo eléctrico frente al porcentaje de gotas totales; la figura 5 es un diagrama de flujo que muestra el método de uso del sistema mostrado en la figura 1; y la figura 6 es una vista en perspectiva de un sistema de combustible de vehículo que muestra una realización a modo de ejemplo del sistema de inyección de combustible asistido por campo eléctrico instalado en el sistema de combustible de vehículo. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN ES 2 367 937 T3 Cierta terminología se usa en la siguiente descripción únicamente por conveniencia y no es limitativa. La terminología incluye las palabras mencionadas específicamente antes, derivadas de las mismas y palabras de importancia similar. La realización ilustrada a continuación no pretende ser exhaustiva ni limitar la invención a la forma precisa dada a conocer. Esta realización se elige y describe para explicar mejor el principio de la invención y su aplicación y uso práctico y para permitir que otros expertos en la técnica utilicen mejor la invención. La presente invención se utiliza para reducir la viscosidad del combustible cuando el combustible pasa a través de un campo eléctrico dentro de una tubería de combustible antes de entrar en un inyector de combustible para su inyección en una cámara de combustión. Cuando se reduce la viscosidad del combustible, también se reduce el tamaño de las gotas de combustible pulverizadas expulsadas, dando como resultado una combustión más eficaz del combustible. La invención tiene aplicación en vehículos con motores de combustión, tales como automóviles, aviones y barcos, así como aplicaciones no vehiculares, tales como generadores. Aunque la presente invención se refiere a reducir el tamaño de las gotas de combustible expulsadas desde un inyector de combustible, los expertos en la técnica reconocerán que la presente invención no se limita al combustible como fluido, sino que también puede usarse en otros fluidos con el fin de reducir la viscosidad del fluido y por tanto el tamaño de partícula de las gotas pulverizadas. Por ejemplo, la tecnología realizada en la presente invención puede usarse para otras aplicaciones que requieran gotas de pulverización pequeñas, como pulverizadores de pintura. Un sistema 100 de inyección de combustible asistido por campo eléctrico según una realización a modo de ejemplo de la presente invención se muestra esquemáticamente en la figura 1. El sistema 100 de inyección incluye una tubería 110 de combustible a través de la que fluye el combustible F. Tal como se muestra en la figura 1, el combustible F fluye de izquierda (lado de aguas arriba) a... [Seguir leyendo]

1. Método para reducir el tamaño de partículas de combustible inyectadas desde un inyector que comprende las etapas de: a) proporcionar un flujo de combustible a través de una tubería (110) de combustible; b) someter el combustible a un campo eléctrico que tiene un sentido opuesto al sentido del flujo de combustible, siendo el campo eléctrico suficiente para disminuir la viscosidad del combustible procedente de la transmisión desde la tubería de combustible hacia el inyector; c) transmitir el combustible desde la tubería (110) de combustible hacia el inyector (120); y d) inyectar el combustible desde el inyector. 2. Método según la reivindicación 1, en el que la etapa b) comprende someter el fluido al campo eléctrico que tiene una fuerza de entre aproximadamente 800 V/mm y aproximadamente 1500 V/mm. 3. Método según la reivindicación 1 ó 2, en el que la etapa b) comprende someter el fluido al campo eléctrico entre aproximadamente 5 segundos y aproximadamente 15 segundos. 4. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la etapa d) comprende inyectar el combustible al interior de una cámara de combustión para la combustión. 5. Aparato para reducir el tamaño de partículas de combustible inyectadas al interior de una cámara de combustión que comprende: una tubería (110) de combustible; ES 2 367 937 T3 una primera malla (112) metálica dispuesta dentro de la tubería de combustible; una segunda malla (114) metálica dispuesta dentro de la tubería de combustible, aguas arriba de la primera malla metálica; y un suministro (30) eléctrico acoplado eléctricamente a la primera malla metálica y a la segunda malla metálica, en el que el funcionamiento del suministro eléctrico genera un campo eléctrico entre la primera malla metálica y la segunda malla metálica en un sentido opuesto al sentido de un flujo de combustible a través de la tubería de combustible; y un inyector (120) de combustible dispuesto en un extremo de la tubería de combustible, aguas abajo de la primera malla metálica. 6. Aparato según la reivindicación 5, en el que la fuente (130) eléctrica comprende una fuente de corriente continua. 7. Aparato según las reivindicaciones 5 ó 6, en el que la primera malla (112) metálica comprende un ánodo. 8. Aparato según una de las reivindicaciones 5 a 7, en el que la primera malla (112) metálica está separada de la segunda malla (114) metálica una distancia suficiente para requerir entre aproximadamente 5 segundos y aproximadamente 15 segundos para que el combustible en la tubería de combustible se desplace entre la primera malla y la segunda malla. 6 ES 2 367 937 T3 7 Porcentaje Porcentaje ES 2 367 937 T3 Sin campo eléctrico Con campo eléctrico de 1 kV/mm Radio Con campo eléctrico de 1,2 kV/mm Sin campo eléctrico 8 Radio ES 2 367 937 T3 Inicio Proporcionar un flujo de combustible a través de una tubería de combustible Someter el combustible a un campo eléctrico suficiente para disminuir la viscosidad del combustible procedente de la transmisión desde la tubería de combustible hacia el inyector. Trasmitir el combustible desde la tubería de combustible hacia el inyector. Inyectar el combustible desde el inyector al interior de una cámara de combustión para la combustión Fin 9 ES 2 367 937 T3