Motor de combustión interna.

Motor de combustión interna, en especial, motor Otto de gas estacionario, con un cilindro

(10) por lo menos en el que se aloja desplazablemente un pistón (9), donde el pistón (9) comprime una mezcla de aire y combustible sensiblemente homogénea en una cámara (8) de combustión principal en el cilindro (10) y la cámara (8) de combustión está unida a través de por lo menos una abertura (2) de rebose con por lo menos una antecámara (1) y al cilindro (10) se le asocia por lo menos una bujía (4) de encendido desconectable, que se ha dispuesto en la antecámara (1), caracterizado por que las antecámaras (1) no presentan suministro de combustible alguno y por que se ha previsto un mecanismo (29) para captar por lo menos un parámetro (N, Pz, T) del motor así como un dispositivo (35) de ignición, donde el dispositivo (35) de ignición conecta o bien desconecta selectivamente por cilindros la bujía o las bujías (4) de encendido en función del parámetro o de los parámetros del motor captados.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08013590.

Solicitante: GE JENBACHER GMBH & CO. OHG.

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: ACHENSEESTRASSE 1-3 6200 JENBACH AUSTRIA.

Inventor/es: SCHAUMBERGER, HERBERT, CHVATAL, DIETER, PLOHBERGER, DIETHARD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES... > Motores   caracterizados por   las cámaras... > F02B19/12 (con encendido provocado (F02B 19/02 - F02B 19/10 tienen prioridad))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > CONTROL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION (accesorios... > Control de los motores caracterizado por el empleo... > F02D19/02 (particular a los motores que funcionan con combustibles gaseosos (aparatos y órganos de control a su efecto para mezclar gas y aire F02M))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES... > Motores   caracterizados por   las cámaras... > F02B19/14 (con encendido por compresión (F02B 19/02 - F02B 19/10 tienen prioridad))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES... > F02B11/00 (Motores   caracterizados por   compresión de la mezcla aire-combustible y   compresión de aire, o   caracterizados por   encendido provocado y   encendido mediante compresión, a la vez en el mismo motor, p. ej. en cilindros diferentes (caracterizados por las   cámaras de precombustión F02B 19/00; caracterizados por las   cámaras de acumulación de aire F02B 21/00; caracterizados por la   forma o estructura particular de otras cámaras de combustión F02B 23/00))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES... > F02B43/00 (Motores caracterizados porque funcionan con combustibles gaseosos; Plantas motrices que incluyen tales motores (motores caracterizados por tener una carga de aire y de gas inflamada por encendido por compresión de un combustible adicional F02B 7/06; motores transformables capaces de consumir un gas y pasar a consumir un combustible diferente F02B 69/04))
  • 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))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES... > Motores caracterizados por compresión de una mezcla... > F02B1/12 (con encendido por compresión (con la carga aire-combustible inflamada mediante encendido por compresión de un combustible adicional F02B 7/00))

PDF original: ES-2542998_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Motor de combustión interna La invención se refiere a un motor de combustión interna, en especial, a un motor Otto (de encendido provocado) de gas estacionario, con por lo menos un cilindro en el que se aloja un pistón de forma móvil, donde el pistón comprime en el cilindro una mezcla de aire y combustible sensiblemente homogénea en una cámara de combustión principal y la cámara de combustión principal está unida a través de por lo menos una abertura de rebose con por lo menos una antecámara de combustión.

Tales motores se conocen a partir de los documentos US 4 594 976 y DE 4 404 899 A.

Ya se conocen los motores de HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition = ignición de compresión de carga homogénea) . Dichos motores se desenvuelven en marcha normal sin encendido de regulación exterior, es decir, tanto sin bujías como tampoco inyección de combustible en el punto de encendido. Antes bien, se forma una mezcla de aire y combustible sensiblemente homogénea (por ejemplo una mezcla de aire y gas metano) durante la fase de aspiración y la fase de compresión, la cual se inflama espontáneamente por la compresión en la cámara de combustión principal. Se ha mostrado, en efecto, que dichos motores de HCCI, en especial utilizando un combustible gaseoso como, por ejemplo, gas natural o bien metano, requieren una relación de compresión muy elevada, por lo cual se necesita una construcción completamente nueva en relación con la de los motores de combustión interna de encendido exterior habituales.

El documento US 6 230 683 B1 revela diversos conceptos de la combustión de HCCI o PCCI. En ellos, se inflama espontáneamente la mezcla de aire y combustible bien sea por compresión en la cámara de combustión principal o por encendido de chispa mediante bujías de encendido, bujías de incandescencia o inyección de por lo menos un combustible adicional. Las variantes de realización mostradas aquí tienen el inconveniente de que, en el caso de una autocombustión por compresión en la cámara de combustión principal, se ha de comprimir a un nivel muy alto por lo cual el motor de combustión interna se ha de construir sólidamente en correspondencia. En la utilización de encendido por chispa, se ha de realizar técnicamente siempre un gasto más elevado.

El documento JP 2001-248445 B describe un motor de combustión interna autoencendido de encendido espontáneo, donde se ha dispuesto un sensor de presión en una antecámara realizándose así un mecanismo regulador, que regula la cantidad de combustible inyectada así como el instante de la inyección en función de los valores medidos por el sensor de presión. Con ello, si bien se optimiza en general la combustión, no se evitan, sin embargo, los inconvenientes mencionados arriba de la necesaria construcción sólida del motor de combustión interna de encendido espontáneo.

Una antecámara con una configuración geométrica especial para posibilitar trayectorias de corriente ventajosas de la mezcla de aire y combustible con el fin de conseguir valores ventajosos de las emisiones de óxidos de azufre, la muestra, por ejemplo, el documento japonés JP 08-093477 A.

Es, por consiguiente, problema de la presente invención crear un motor de combustión interna, en el que las relaciones de compresión en la cámara de combustión principal puedan mantenerse por debajo del límite de ignición espontánea y, a pesar de ello, en estado operativo acelerado se pueda renunciar a bujías de encendido, bujías de incandescencia, inyección o similares en estado.

Se consigue esto según la invención siempre que al comprimirse la mezcla homogénea de aire y combustible fluya a través de la abertura de rebose hacia la antecámara, se inflame allí espontáneamente en por lo menos un estado operativo del motor de combustión interna, preferiblemente en marcha acelerada del motor de combustión interna, y seguidamente la mezcla de aire y combustible encendida fluya a través de la abertura de rebose hacia la cámara de combustión principal para inflamar la mezcla de aire y combustible allí comprimida.

Según la invención, se mantiene con ello la mezcla de aire y combustible en la cámara de combustión principal siempre por debajo de las condiciones necesarias para una ignición espontánea. La ignición de la mezcla de aire y combustible existente en la cámara de combustión tiene lugar siempre por medio de un chorro de llamas emergente de por lo menos una antecámara. Basta, pues, en la marcha normal según la invención una antecámara cerrada de tipo de espacio vacío sin bujía de encendido y sin suministro de combustible, en la que la mezcla de aire y combustible se inflame espontáneamente en estado de marcha acelerada del motor de combustión interna. Al contrario que en el estado actual de la técnica, no se trata en este caso de una ignición espontánea en la cámara de combustión principal, sino de una ignición que sale siempre de la antecámara. La antecámara trabaja, por consiguiente, en marcha normal como fuente de encendido por chispas de ignición espontánea para la cámara de combustión principal. Este concepto es especialmente ventajoso para utilizar en motores de gas preferiblemente

estacionarios. Se puede partir por lo general, en este caso, de una marcha normal, cuando se alcanza una potencia de motor de más del 80%, preferiblemente de más del 95% de la potencia máxima del motor. En estas condiciones, tiene lugar la ignición de la mezcla de aire y combustible comprimida exclusivamente en la cámara de combustión principal, es decir, sin otros medios auxiliares como bujías de encendido, bujías de incandescencia o inyección de combustible adicional, por medio de la mezcla de aire y combustible encendida, que rebosa de la antecámara. Un motor de combustión interna en el que se realiza el procedimiento de ignición según la invención, puede igualar, por ello, constructivamente sensiblemente a un motor de combustión interna encendido por chispas. Esto vale también, en especial, para la relación de compresión.

Resulta especialmente ventajoso el empleo del procedimiento de ignición según la invención en motores de mezcla pobre con una relación de aire mayor que 1, 4, preferiblemente mayor que 1, 6. Para conseguir una ignición lo más eficaz posible de la mezcla de aire y gas en la cámara de combustión principal, resulta ventajoso configurar la abertura de rebose entre antecámara y cámara de combustión principal en forma de tobera. Se realiza esto preferiblemente siempre que las superficies transversales de la antecámara, de la zona de rebose y de la cámara de combustión principal estén en una relación determinada entre sí. Así, pues, se ha previsto, por un lado, que, con una antecámara longitudinalmente alargada, la mayor sección transversal de cámara sea perpendicular a la extensión longitudinal de la antecámara y con una antecámara no alargada longitudinalmente, la mayor sección transversal presente una superficie de sección transversal, que tenga entre 0, 5% y 10%, preferiblemente entre 2% y 5%, de la superficie transversal del cilindro perpendicularmente a la extensión longitudinal del cilindro. Por otro lado, resulta ventajoso para ello que la menos sección transversal de la abertura de rebose presente una superficie de entre 3% y 20%, preferiblemente de entre 5% y 8%, de la superficie de la sección transversal de la antecámara, donde dicha superficie, dada una antecámara alargada longitudinalmente, la mayor sección transversal sea perpendicular a la extensión longitudinal de la antecámara, con una antecámara no alargada longitudinalmente, sea la mayor sección transversal de la cámara.

Otra mejora más de la ignición de la mezcla de aire y combustible se consigue en la cámara de combustión principal, siempre... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Motor de combustión interna, en especial, motor Otto de gas estacionario, con un cilindro (10) por lo menos en el que se aloja desplazablemente un pistón (9) , donde el pistón (9) comprime una mezcla de aire y combustible sensiblemente homogénea en una cámara (8) de combustión principal en el cilindro (10) y la cámara (8) de combustión está unida a través de por lo menos una abertura (2) de rebose con por lo menos una antecámara (1) y al cilindro (10) se le asocia por lo menos una bujía (4) de encendido desconectable, que se ha dispuesto en la antecámara (1) , caracterizado por que las antecámaras (1) no presentan suministro de combustible alguno y por que se ha previsto un mecanismo (29) para captar por lo menos un parámetro (N, Pz, T) del motor así como un dispositivo (35) de ignición, donde el dispositivo (35) de ignición conecta o bien desconecta selectivamente por cilindros la bujía o las bujías (4) de encendido en función del parámetro o de los parámetros del motor captados.

2. Motor de combustión interna según la reivindicación 1, caracterizado por que, en caso de varias antecámaras, sólo una de las antecámaras presenta una bujía (4) de encendido.

3. Motor de combustión interna según la reivindicación 2, caracterizado por que el parámetro del motor captado es la potencia (N) del motor, la temperatura (T) de escape de gas medida preferiblemente selectivamente por cilindro y/o la presión (Pz) en la cámara (8) de combustión principal medida preferiblemente selectivamente por cilindro.

4. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la antecámara

o las antecámaras (1) está o están dispuestas en el cilindro encima de la cara de la cámara (8) de combustión principal opuesta al pistón (9) .

5. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que cada antecámara (1) presenta un espacio hueco interior alargado, que está orientado preferiblemente con el eje paralelamente al eje del cilindro.

6. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que presenta por cilindro por lo menos una válvula de admisión y por lo menos una válvula de escape (E, A) y las antecámaras (1) se han dispuesto en el cabezal del cilindro en la zona entre dichas válvulas.

7. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que se ha previsto por lo menos un dispositivo (11) para influir en la corriente de la mezcla de aire y combustible fluyente desde la antecámara (1) , donde dicho dispositivo (11) conduce la mezcla de aire y combustible afluyente a la antecámara (1) por lo menos sectorialmente a lo largo de las paredes interiores de la antecámara (1) .

8. Motor de combustión interna según la reivindicación 7, caracterizado por que por lo menos un dispositivo

(11) para influir en la corriente subdivide la antecámara en por lo menos una zona (18) de ignición preferiblemente con forma de cámara hueca y una zona (17) de rebose situada en por lo menos una abertura de rebose.

9. Motor de combustión interna según la reivindicación 8, caracterizado por que el dispositivo (11) para influir en la corriente presenta por lo menos una perforación (14) de unión dispuesta cónica y/o cilíndricamente entre la zona (17) de rebose y la zona (18) de ignición de la antecámara (1) , donde dicha perforación o perforaciones (14) desemboca y/o desembocan en la zona (18) de ignición en las paredes interiores de la antecámara (1) .

10. Motor de combustión interna según la reivindicación 9, caracterizado por que el dispositivo para influir (11) en la corriente presenta de 1 a 50 perforaciones (14) de unión - preferiblemente de 2 a 24 perforaciones (14) de unión -.

11. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por que el dispositivo

(11) para influir en la corriente es un distribuidor de corriente.

12. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado por que el dispositivo (11) para influir en la corriente presenta una punta cónica que apunta hacia la cámara (/8) de combustión principal.

13. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado por que el dispositivo (11) para influir en la corriente presenta una cúpula (12) sensiblemente redondeada que apunta hacia la zona (18) de ignición, preferiblemente para evitar remolinos (20) .

14. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que las paredes interiores de la antecámara o de las antecámaras (1) están rodeadas por lo menos sectorialmente por un aislamiento (13) térmico - preferiblemente en forma de una columna de aire -.

15. Motor de combustión interna según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que la relación de compresión queda entre 8:1 y 15:1, preferiblemente por debajo de 12:1.