SISTEMA AUXILIAR DE ARRANQUE EN FRÍO PARA MOTORES FLEXIBLES Y DE ALCOHOL CON ENTRADA DE AIRE Y CALENTAMIENTO POR ALCOHOL.

Sistema de calentamiento de combustible para ayudar al arranque en frío de un motor de combustión interna que utiliza alcohol como combustible,

del tipo que comprende unas resistencias (3) situadas en la entrada de los inyectores (4) del sistema de inyección principal, unas resistencias (6) dispuestas dentro de cada inyector (1) o una resistencia (5) para todos los conductos portatoberas (2), caracterizado porque comprende además unas toberas de inyección auxiliares instaladas en el colector de admisión (10), comprendiendo dichas toberas de inyección auxiliares unas resistencias (56, 65) situadas en la entrada de los inyectores (51, 60), unas resistencias (56, 65) dispuestas dentro de cada uno de los inyectores (52, 61) o una resistencia (55, 67) para todos los conductos portatoberas (50, 70), pudiendo utilizarse estas tres posibilidades simultáneamente, combinadas de dos en dos o por separado, dependiendo de la necesidad de flujo de alcohol caliente y del consumo de energía

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema auxiliar de arranque en frío, del tipo utilizado preferiblemente en motores con motor de combustión interna que utilizan alcohol como combustible, incluyendo la posibilidad de utilizar la presente invención en los motores de “combustible flexible” (alcohol/gasolina/GNV). EXPLICACIÓN DE LA TÉCNICA ANTERIOR

Los sistemas denominados “auxiliares de arranque en frío”, generalmente conocidos en la técnica, comprenden un depósito de gasolina con inyección por electrobomba que, a través de una electroválvula y una válvula de “una vía” (unidireccional), inyecta una cantidad determinada de gasolina en el colector de admisión o en el área próxima a la válvula de admisión del cilindro, en el momento del arranque del motor y durante las aceleraciones en el periodo de calentamiento del motor.

La cantidad de gasolina y el tiempo de alimentación se controlan desde una unidad electrónica que actúa directamente sobre la inyección de la electrobomba a través de un relé, así como sobre la electroválvula.

No obstante, y a pesar de la aplicación frecuente de estos sistemas en vehículos a alcohol, presentan inconvenientes.

En concreto, la cantidad de gasolina inyectada es crítica desde distintos puntos de vista y, entre ellos, podemos destacar su influencia directa junto a la emisión de contaminantes por parte del vehículo. Además, la inyección de una cantidad insuficiente de gasolina impide el arranque del motor, dañando y reduciendo la vida útil del motor de arranque y provocando un evidente malestar en el usuario.

También se relaciona con el control de la cantidad de gasolina inyectada la capacidad de conducción durante el periodo de calentamiento del motor, la fuerte influencia en los niveles de emisión de contaminantes y el consumo de combustible.

Otro factor negativo de los sistemas de arranque en frío que utilizan gasolina es la obstrucción del conducto de admisión y del orificio calibrado a través del cual se inyecta la gasolina. Esto sucede sobre todo debido al envejecimiento de la gasolina que permanece durante largo tiempo sin utilizarse dentro del depósito, por lo que la gasolina se oxida, pierde sus propiedades y provoca la formación de resina. Esto se debe a que el arranque con este sistema sólo se produce en los días más fríos del invierno, en los que la gasolina es necesaria para accionar el motor en frío. Ejemplos de esta tecnología son las solicitudes de patente brasileñas PI 8801648-0 y PI 9002905-4.

Además, la distancia entre el punto de entrada de la gasolina, situado en el colector de admisión, y las válvulas de admisión produce una acumulación inaceptable de gasolina en las paredes de dicho colector, provocando fugas al sistema de arranque en frío. Este problema es aún más grave si se trata de motores con colector de admisión con ramales largos. Para resolver este problema, recientemente se presentó la solicitud de patente brasileña PI 03007618, consistente en un sistema de inyección auxiliar dotado de una salida auxiliar de inyección de combustible para el arranque en frío, acercando la inyección a su punto de combustión.

Para optimizar el arranque, la conducción durante el calentamiento del motor y la consiguiente reducción de los niveles de emisión de contaminante, se desarrolló un sistema de arranque en frío para motores de alcohol fríos que utilizan una tobera de inyección (5.ª tobera) para introducir la gasolina en el colector de admisión. En el caso de colectores con ramales largos, el sistema utiliza dos toberas de inyección (una por cada dos cilindros) situadas cerca de la válvula de admisión y cerca de la entrada al cilindro, según las solicitudes de patente PI 9905212-1 (5.ª tobera) y C1 99052121 (con dos toberas adicionales) del mismo depositante.

La introducción de gasolina en el colector de admisión a través de las toberas de inyección permite un mejor control de la cantidad y la forma de la inyección de gasolina en el momento del arranque en frío y durante el periodo de calentamiento del motor. Con el sistema convencional no es posible este control optimizado de la gasolina, es decir, la introducción de gasolina en el colector de admisión a través de un conducto con un orificio calibrado.

El sistema descrito en el proceso PI 0300761-8 se refiere a la introducción de combustible auxiliar (gasolina o vapores procedentes del depósito de combustible) para el arranque en frío a través de un canal adyacente a la tobera de inyección, pudiendo añadirse así el combustible auxiliar cerca de la válvula de admisión y en combinación con el combustible principal. Esta solicitud presenta una gran similitud con el objetivo del sistema descrito en el proceso C1 99052121, donde dos inyectores adicionales cerca de las válvulas de admisión pulverizan la gasolina para contribuir al arranque y al funcionamiento en frío del motor de alcohol.

Para sustituir la inyección auxiliar de gasolina se han propuesto diversos sistemas que contemplan el calentamiento del alcohol y, en consecuencia, la eliminación de la gasolina y de cualquiera de los aparatos necesarios para constituir un sistema auxiliar de arranque en frío, que puede presentar fallos y causar problemas en el funcionamiento del motor.

En el sistema descrito en la solicitud de patente MU7502050-5, el tiempo necesario para el calentamiento completo del alcohol puede ser muy prolongado debido a que primero se debe calentar el aceite que envuelve una espiral para obtener la temperatura pretendida del alcohol contenido en dicha espiral.

En el sistema en que el alcohol se calienta dentro de los inyectores de tobera, la cantidad de combustible calentado puede ser insuficiente para las aceleraciones en frío, ya que el caudal máximo de combustible necesario en esta operación a baja temperatura no se puede calentar rápidamente dentro del pequeño volumen que admite el inyector de tobera.

En el sistema en que el alcohol calentado se introduce en el colector de admisión, se puede producir una pérdida de calor dentro de los conductos y el combustible puede llegar a la cámara de combustión con una temperatura insuficiente. Recordemos que el punto de inflamación (temperatura a partir de la cual hay una cantidad suficiente de vapor de combustible para que se produzca la combustión) el alcohol es de 13 °C y su combustión por debajo de dicho punto es difícil, en situaciones donde el motor funciona a muy baja temperatura, tales sistemas pueden resultar ineficaces, ya que, además de la pérdida de calor, una cantidad considerable de alcohol puede permanecer depositada en las paredes de los conductos (condensación).

El objetivo de la presente invención es conseguir un nuevo sistema de arranque en frío para motores de alcohol o con la posibilidad de utilizarse en motores de combustibles múltiples (motores flexibles), eliminando así todos los aparatos necesarios para la inyección de gasolina, como respaldo para los arranques y las aceleraciones en frío.

El nuevo sistema sustituye el sistema convencional de introducción de gasolina durante el arranque en frío y mientras el motor se calienta por un sistema de calentamiento por aire y/o alcohol. Según la temperatura ambiente, la admisión de aire y el calentamiento del alcohol se pueden realizar por separado.

La admisión de aire se calienta mediante resistencias eléctricas situadas estratégicamente en las partes que componen el sistema de admisión, es decir, en el conducto de aspiración y/o filtro de aire y/o cuerpo del acelerador y/o conductor del colector y/o conductos del cabezal, o en cada una de estas partes por separado, o combinando las distintas posibilidades.

El aire calentado puede suministrarse también desde una turbina de accionamiento eléctrico con resistencias eléctricas para el calentamiento del aire y circulación forzada hacia el colector de admisión.

Considerando únicamente los inyectores principales (uno por cilindro), el calentamiento del alcohol puede realizarse mediante resistencias situadas en la entrada de cada inyector y/o dentro de cada inyector y/o mediante una resistencia por cada conducto portatoberas. Para el calentamiento del alcohol, es posible combinar estas tres posiciones de las resistencias o bien utilizar estos puntos por separado.

Otra forma de calentar el alcohol es utilizar una o dos toberas de inyección adicionales (suplementarias) para...

1. Sistema de calentamiento de combustible para ayudar al arranque en frío de un motor de combustión interna que utiliza alcohol como combustible, del tipo que comprende unas resistencias (3) situadas en la entrada de los inyectores (4) del sistema de inyección principal, unas resistencias (6) dispuestas dentro de cada inyector (1) o una resistencia (5) para todos los conductos portatoberas (2), caracterizado porque comprende además unas toberas de inyección auxiliares instaladas en el colector de admisión (10), comprendiendo dichas toberas de inyección auxiliares unas resistencias (56, 65) situadas en la entrada de los inyectores (51, 60), unas resistencias (56, 65) dispuestas dentro de cada uno de los inyectores (52, 61) o una resistencia (55, 67) para todos los conductos portatoberas (50, 70), pudiendo utilizarse estas tres posibilidades simultáneamente, combinadas de dos en dos o por separado, dependiendo de la necesidad de flujo de alcohol caliente y del consumo de energía.

2. Sistema de calentamiento de combustible según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas toberas de inyección auxiliares se encuentran instaladas en la salida del colector de admisión.