Bujía de encendido con cámara de pre-combustión con aditivo para inflamar mezclas de combustible y aire muy pobres, en especial, para motores de gas.

Procedimiento para inflamar mezclas muy pobres de combustible y aire mediante un dispositivo de encendido con cámara de pre-combustión encendido de forma remota y dispuesto en la cámara de combustión principal de un motor de combustión interna, el cual está unido con la cámara de combustión principal mediante canales de rebose que discurren preferiblemente de forma tangencial, aportándose combustible adicional a la cámara de pre-combustión de forma controlada mediante válvula, estando el combustible adicional en estado gaseoso y realizándose la alimentación del combustible adicional a través de un canal de alimentación

(14) delgado de tipo capilar en caso de dosificación con una válvula de dosificación (17) que se encuentra a una distancia mayor de la cámara de encendido, caracterizado porque la longitud L del canal de alimentación (14) dispuesto en un soporte de canal de alimentación (15) respecto al diámetro D del canal de alimentación (15), es decir, L/D, es >100.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08004903.

Solicitante: KUHNERT, DIETER, DR.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: FRIEDRICH-METZ-STRASSE 18 74889 SINSHEIM ALEMANIA.

Inventor/es: LATSCH, REINHARD, DR., KUHNERT, DIETER, DR.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ESPINTEROMETROS; LIMITADORES DE SOBRETENSION QUE... > Bujías de encendido > H01T13/54 (con electrodos dispuestos en una cámara de encendido parcialmente cerrada)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES... > Motores   caracterizados por   las cámaras... > F02B19/10 (con introducción parcial del combustible en la cámara de precombustión e introducción parcial en el cilindro (F02B 19/02 - F02B 19/08 tienen prioridad))

PDF original: ES-2534431_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Bujía de encendido con cámara de pre-combustión con aditivo para inflamar mezclas de combustible y aire muy pobres, en especial, para motores de gas La invención se refiere a un procedimiento para inflamar mezclas muy pobres de combustible y aire con una bujía de encendido con cámara de pre-combustión encendida a distancia y dispuesta en el borde de una cámara de combustión principal de un motor de combustión interna, la cual está conectada con la cámara de combustión principal a través de canales de rebose, aportándose una reducida cantidad de combustible adicional a la cámara de pre-combustión de forma controlada mediante válvula. Además, la invención se refiere a una disposición adecuada para implementar el procedimiento, en especial, para la aplicación en motores de gas con una cámara de precombustión que rodea un tramo de encendido, la cual presenta canales de rebose que conducen a la cámara de combustión principal y discurren preferiblemente de forma tangencial, así como un canal de alimentación extremadamente delgado que alimenta combustible adicional, a través del cual se dosifica combustible a alta presión, en especial, de forma temporizada con una válvula magnética, particularmente, durante la fase de compresión del motor de combustión interna. Otro ejemplo se muestra en el documento US-4091772.

Para inflamar mezclas de aire y combustible empobrecidas o enrarecidas con aire y / o gases de escape en motores de combustión interna se conoce el utilizar un dispositivo de encendido con cámara de pre-combustión encendido a distancia en el que, a través de canales de rebose que discurren preferiblemente de forma tangencial, se introduce a presión durante la fase de compresión mezcla procedente de la cámara de combustión principal en la cámara de pre-combustión, aportándose a la cámara de pre-combustión una mezcla adicional rica de combustible y aire o combustible adicional de forma controlada mediante válvula a través de un canal de alimentación a modo de lo que se denomina una â?carga estratificadaâ? (DE-OS 2450980) . Asimismo, se sabe que una mezcla adicional rica de aire y combustible o combustible adicional se desvía, de forma controlada por válvula, fuera de la cámara de precombustión, a través de un canal de alimentación, a la zona de al menos un canal de rebose. Con ello se consigue que, durante la fase de compresión, en la cámara de pre-combustión se produzca una mezcla entre la mezcla principal procedente de la cámara de combustión y la mezcla adicional o combustible adicional, que se introducen las dos a presión en la cámara de pre-combustión y allí se mezclan (DE-OS 3709976) .

En el procedimiento conocido resulta desventajosa la elevada carga térmica de las válvulas dado que en la proximidad directa de la cámara de pre-combustión (DE-OS 2450980) o en la zona delantera de la cámara de precombustión y cerca de la cámara de combustión (figuras 3 y 10 de DE-OS 3709976) se alcanzan temperaturas muy elevadas. Además, en caso de secciones transversales mayores del canal de alimentación para la mezcla adicional o el combustible adicional, también en caso de que la válvula de dosificación esté replegada (figura 1 de DE-OS 3709976) â?"en especial, en caso de adición de mezcla adicionalâ?", se producen elevadas cargas térmicas para la válvula de dosificación y el canal de alimentación dado que la evacuación de calor o la refrigeración es reducida. Adicionalmente, se produce una elevada carga mecánica del canal de alimentación conducido de forma parcialmente libre.

Otra desventaja del documento DE-OS 3709976 consiste en que la adición de la mezcla adicional o el combustible adicional conducido a la cámara de pre-combustión se realiza fuera de la cámara de pre-combustión. Asimismo, resulta desventajoso que, por motivos de costes, la alimentación se lleve a cabo solamente antes de un canal de rebose. La alimentación asimétrica antes de la cámara de pre-combustión conduce a fallos de homogeneidad en la 45 cámara de pre-combustión y, con ello, a una inflamación oscilante en la cámara de pre-combustión, es decir, a transformaciones de energía inconstantes en la cámara de combustión principal. Asimismo, resulta desventajoso que la cantidad de combustible adicional o mezcla adicional necesaria sea relativamente grande dado que para conseguir buenas condiciones de encendido con seguridad en la zona de una separación interelectródica en la cámara de pre-combustión debe enriquecerse con combustible o con la mezcla rica toda la cámara y parcialmente 50 también la zona delante de la cámara.

Por tanto, el objetivo de la invención consiste en indicar un procedimiento del tipo genérico indicado al principio y una disposición adecuada para implementar el procedimiento, a través de los cuales sea posible conseguir durante el procedimiento de combustión, mediante la alimentación de una cantidad mínima de combustible, un encendido 55 seguro de la mezcla en la cámara de pre-combustión y una transformación rápida, segura y homogénea de la energía para la mezcla muy pobre en la cámara de combustión principal así como, con ello, reducidas emisiones de NOx. Al mismo tiempo, en este caso debe mantenerse especialmente baja la temperatura de una válvula utilizada para la dosificación.

Este objetivo se alcanza, según la invención, gracias a un procedimiento en el que solo se alimenta una cantidad mínima de combustible adicional, preferiblemente, << 1 mg por ciclo de trabajo del motor de combustión interna, a través de un canal de alimentación largo y delgado similar a un capilar, en caso de que exista una gran separación entre la cámara de pre-combustión y el punto de dosificación, gracias a lo cual se mantiene reducida la carga térmica de la válvula, activada especialmente mediante un electroimán.

Para garantizar la mejor inflamación posible de la mezcla enriquecida en el punto de encendido, en el caso del procedimiento está prevista la regulación de la composición de la mezcla en el punto de encendido con una valoración del desarrollo de la corriente de iones medido en la bujía de encendido (véase también el documento DE

OS 19819197) .

Asimismo, el objetivo se alcanza gracias a una cámara de encendido fundamentalmente cilíndrica en la que la dosificación se realiza especialmente de la dirección radial a la zona central de la cámara de pre-combustión.

Tras la alimentación del combustible adicional a la cámara de pre-combustión, este combustible se mezcla, durante la fase de compresión del motor de combustión interna, intensamente con la mezcla especialmente pobre en combustible que llega a la cámara de encendido, a través de los canales de rebose, procedente de la cámara de combustión gracias al elevado movimiento de carga ocasionado por los canales de rebose y se transporta, en forma de un flujo en pistón, a la parte superior de la cámara de pre-combustión, alcanzándose, gracias al arremolinamiento hasta los electrodos de encendido que allí se encuentran, una mezcla constantemente buena de un ciclo de trabajo a otro en la zona de los electrodos de encendido.

Como consecuencia del encendido y la subsiguiente combustión en la cámara de pre-combustión, se produce un incremento de presión y temperatura y, como resultado de ello, a través de los canales de rebose salen a la cámara de combustión principal antorchas de encendido que procuran un encendido seguro y homogéneo de la mezcla de aire y combustible extremadamente empobrecida que allí se encuentra.

En caso de utilizar un combustible adicional gaseoso, en el delgado canal de alimentación se produce una recompresión del gas, pero, dado que la sección transversal es muy pequeña, no se produce ninguna mezcla longitudinal considerable... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para inflamar mezclas muy pobres de combustible y aire mediante un dispositivo de encendido con cámara de pre-combustión encendido de forma remota y dispuesto en la cámara de combustión 5 principal de un motor de combustión interna, el cual está unido con la cámara de combustión principal mediante canales de rebose que discurren preferiblemente de forma tangencial, aportándose combustible adicional a la cámara de pre-combustión de forma controlada mediante válvula, estando el combustible adicional en estado gaseoso y realizándose la alimentación del combustible adicional a través de un canal de alimentación (14) delgado de tipo capilar en caso de dosificación con una válvula de dosificación (17) que se encuentra a una distancia mayor de la cámara de encendido, caracterizado porque la longitud L del canal de alimentación (14) dispuesto en un soporte de canal de alimentación (15) respecto al diámetro D del canal de alimentación (15) , es decir, L/D, es > 100.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la dosificación del combustible se realiza mediante una válvula temporizada, preferiblemente, con una válvula accionada mediante un electroimán. 15

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la longitud L del canal de alimentación (14) dispuesto en un soporte de canal de alimentación (15) respecto al diámetro D del canal de alimentación (15) , es decir, L/D, es > 300.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el soporte del canal de alimentación (15) está dispuesto fundamentalmente de forma transversal al eje principal de la cámara de pre-combustión (7) básicamente cilíndrica.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la dosificación 25 del combustible adicional se realiza durante la fase de compresión del motor de combustión interna.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque se lleva a cabo una regulación de la composición de la mezcla en el punto de encendido con valoración del desarrollo de la corriente de iones medido en la bujía de encendido.

7. Bujía de encendido con cámara de pre-combustión para la inflamación de mezclas muy pobres de aire y combustible, en especial, de motores de gas, con una cámara de pre-combustión que rodea un tramo de encendido, la cual presenta canales de rebose que conducen a la cámara de combustión principal, estando dispuesto al menos en una zona de la cámara de pre-combustión (7) al menos un orificio de admisión (13) para combustible adicional gaseoso, realizándose la alimentación del combustible adicional a través de un canal de alimentación (14) delgado de tipo capilar en caso de dosificación con una válvula de dosificación (17) que se encuentra a una mayor distancia de la cámara de encendido, caracterizada porque la longitud L del canal de alimentación (14) dispuesto en un soporte de canal de alimentación (15) respecto al diámetro D del canal de alimentación (15) , es decir, L/D, es > 100.

8. Bujía de encendido con cámara de pre-combustión según la reivindicación 7, caracterizada porque al menos un orificio de admisión (13) se encuentra en la zona de la rosca de la bujía de encendido.

9. Bujía de encendido con cámara de pre-combustión según la reivindicación 7 u 8, caracterizada

porque contiene en la zona exterior de la rosca al menos un canal anular (12) que está conectado con el canal de alimentación (14) y la cámara de pre-combustión (7) .

10. Bujía de encendido con cámara de pre-combustión según las reivindicaciones 7 a 9, caracterizada porque en el contorno exterior del canal anular (12) se encuentran varios orificios de admisión (13) . 50

11. Bujía de encendido con cámara de pre-combustión según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en el lado superior de la bujía de encendido (1) se encuentran en especial varias marcas visibles (30) , estando conectada con las marcas una asignación a los orificios de acceso (13) y garantizándose con las marcas, al enroscar la bujía de encendido, que al menos uno de los orificios de acceso (13) está orientado de 55 forma alineada con el canal de alimentación (14) para el combustible adicional.

12. Bujía de encendido con cámara de pre-combustión según la reivindicación 11, caracterizada porque, mediante el giro de la bujía de encendido con la conexión de cabeza hueca hexagonal (3) , se deforma una junta de obturación elástica (31) hasta que se consigue de forma segura una orientación aplicable de los orificios de acceso 6

(13) .

13. Bujía de encendido con cámara de pre-combustión según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque sirve para inflamar mezclas muy pobres de aire y combustible, en especial, de motores de 5 gas.