Dispositivo de calentamiento para conductos de alimentación de combustible, conducto de alimentación de combustible y motor de combustión.

Dispositivo de calentamiento (1, 1A, 1B, 1C) en combinación con un conducto de alimentación de combustible (4),

en el que dicho conducto de alimentación de combustible (4) comprende por lo menos una entrada (41) y por lo menos una salida (42) que pueden ser asociadas con un inyector y/o un conducto de derivación, siendo dicho dispositivo (1, 1A, 1B, 1C) del tipo que comprende por lo menos un cuerpo (2, 2A, 2B, 2C) y por lo menos un elemento de calentamiento eléctrico (3, 30) asociado con dicho cuerpo (2, 2A, 2B, 2C), estando dicho dispositivo previsto en forma de un componente adaptado para ser dispuesto por lo menos parcialmente en dicho conducto de alimentación de combustible (4) de manera que se extienda a lo largo de toda la longitud del conducto de alimentación de combustible (4), caracterizado por que dicho elemento de calentamiento eléctrico (3, 30) se obtiene por lo menos parcialmente utilizando una o más de las siguientes técnicas en dicho cuerpo (2A, 2B, 2C): deposición, litografía, serigrafía, y por que dicho cuerpo (2, 2A, 2B, 2C) es por lo menos parcialmente hueco en su parte interior, y presenta por lo menos una abertura u orificio (7, 7A).

Dispositivo de calentamiento para conductos de alimentación de combustible, conducto de alimentación de combustible y motor de combustión

Descripción

La presente invención se refiere a un dispositivo de calentamiento para conductos de alimentación de combustible, a un conducto de alimentación de combustible y a un motor de combustión.

Como se conoce, en motores de combustión interna, una mezcla de combustible y agente comburente reacciona en una cámara de combustión (comprendida entre un cilindro y un pistón), de manera que se produce un trabajo mecánico que empieza por la reacción de combustión química. El término "combustible" hace referencia a la sustancia o mezcla química que se oxida, mientas que el término "agente comburente" hace referencia a la sustancia o mezcla química que se reduce durante la reacción de combustión química. En general, el combustible real nunca es completamente puro y, a menudo, contiene aditivos (que pueden participar en la reacción de combustión solo parcialmente o no participar en absoluto), y el agente comburente real típicamente es aire (es decir, una mezcla de varios gases, de los que solo uno, por ejemplo oxígeno, participa en la reacción de combustión); sin embargo, para los objetivos de la presente invención, el término "combustible" sencillamente hará referencia a aquel líquido o fluido, por ejemplo petróleo, gasoil, alcohol o aceite combustible, que se mezcla con el agente comburente con el fin de llevar a cabo la reacción de combustión, tanto si incluye algún aditivo o una parte de dicho agente comburente, como si no.

Con el objetivo de mejorar la combustión (en lo que respecta a la cantidad de combustible realmente utilizado y a la homogeneidad de la reacción que tiene lugar en la cámara de combustión) y de minimizar las emisiones de escape dañinas, así como en un intento de maximizar la eficiencia, una solución conocida proporciona el calentamiento del combustible antes de su entrada a la/s cámara/s de combustión.

Esta medida también resulta útil para tratar con los dos problemas siguientes:

- optimizar la combustión en cada condición de funcionamiento del motor,

- facilitar el arranque en frío.

Estos problemas se notan especialmente cuando el combustible es gasoil, como los motores diesel, o un biocombustible, o un alcohol, como etanol, obtenido por ejemplo de la fermentación de productos vegetales (un país donde está extendido este tipo de combustible es Brasil), o un aceite combustible.

Se deberá tener en cuenta también que existen motores concebidos para utilizar más de un tipo de combustible, en particular, dos tipos de combustible diferentes (por ejemplo gasolina y alcohol): en dichos motores, se pueden utilizar ambos combustibles alternativamente y, por lo tanto, puede surgir una situación en la que un combustible precise calentamiento y el otro no, o lo necesite pero menos, o se pueden utilizar como una mezcla de acuerdo con una razón predefinida y/o variable de dichos dos combustibles diferentes; el proceso de mezcla se puede dar de forma automática, con razones o porcentajes determinados por una unidad de control electrónico del vehículo.

En la industria del motor, una tecnología extendida actualmente es la denominada de "raíl común" o de "raíl de combustible", que, sustancialmente, es un sistema de inyección en el que el combustible se suministra a una presión muy alta por un único conducto de alimentación que alimenta una pluralidad de cilindros (así, las definiciones de "raíl común" de "raíl de combustible"); entre el "raíl común" o el "raíl de combustible" y las cámaras de combustión de los cilindros se encuentran los inyectores, que se pueden conectar al conducto de alimentación, bien directamente o mediante conductos cortos que, esencialmente, se ramifican del propio conducto de alimentación; en general, se prevé un único conducto de alimentación para la totalidad del motor. Para motores equipados con un "raíl común" o "raíl de combustible", es decir, un conducto de alimentación, se han desarrollado soluciones diferentes para calentar el combustible antes de su suministro en la cámara de combustión: según un primer tipo de solución, el combustible se calienta en la bomba que lo suministra al conducto de alimentación (tal como se describe, por ejemplo, en la patente DE19918227); de acuerdo con un segundo tipo, el combustible se calienta mediante una pluralidad de calentadores instalados en los inyectores individuales que alimentan los cilindros (tal como se describe, por ejemplo, en las patentes W02006/130938 y DE10340159; de acuerdo con un tercer tipo, el combustible se calienta mediante un adaptador con calentador situado entre el conducto de alimentación y los inyectores (tal como se describe, por ejemplo, en la patente W02007/028663).

De acuerdo con un cuarto tipo de solución, el combustible se calienta cuando fluye por el conducto de alimentación, tal como se describe por ejemplo en la publicación de patente USH1820 y en las patentes DE10341708, FR2876161 y JP83338339; la presente invención pertenece a este tipo de solución.

Aunque estas soluciones pueden mejorar el proceso de combustión, adolecen de una cantidad de inconvenientes.

Por ejemplo, la solución adoptada en la publicación de patente USH1820 muestra cómo calentar el combustible en el conducto de alimentación mediante un calentador que consiste en una resistencia eléctrica alojada en una carcasa en el interior del conducto de alimentación, que lo mantiene separado del combustible, calentándose dicha carcasa mediante la resistencia y, a su vez, transfiriendo calor al combustible que fluye en el conducto de alimentación.

Un primer problema del que adolece esta solución es que la resistencia eléctrica, y especialmente su carcasa (que resulta necesaria para aislar la resistencia del combustible eléctricamente), ocupan un volumen importante determinado en el interior del conducto de alimentación que, debido a ello, debe presentar un tamaño mayor, con el fin de tener en cuenta el volumen no útil ocupado por dicha carcasa.

Todavía haciendo referencia a las enseñanzas del documento USH1820, el calentador presenta una razón constante, con la carcasa exterior proporcionando un intercambio térmico uniforme que, sin embargo, no se traduce necesariamente en un calentamiento de combustible uniforme, tal como se explicará a continuación.

De hecho, la temperatura del combustible en el extremo de entrada de combustible del conducto de alimentación es inferior a la temperatura del combustible en el extremo opuesto; más en particular, la temperatura del combustible que llega a los inyectores es diferente entre los distintos inyectores (dependiendo de las posiciones de los Inyectores con respecto al extremo de entrada de combustible del conducto) y ello implica reacciones de combustión no homogéneas hasta un cierto grado entre los distintos cilindros, lo que conduce a una reducción de eficiencia no deseada y/o a una combustión del combustible imperfecta, una parte del cual incluso se puede expulsar sin quemar, y/o a una dificultad de arranque; resulta evidente que el combustible, que está en contacto con la carcasa, tiende a calentarse hasta un extremo que es proporcional al tiempo en el que permanece en contacto con el calentador, es decir, al tiempo de permanencia en el conducto, que varía según la distancia entre los puntos de entrada y los de salida del propio conducto.

Un tipo de calentador según la técnica anterior consiste en una bujía de incandescencia, es decir, un devanado eléctrico Insertado en una carcasa (típicamente realizado en metal) que se calienta mediante el efecto Joule e Intercambia calor con el combustible. Según la técnica anterior, este tipo de calentador requiere que se interponga un material conductor térmicamente entre el devanado eléctrico y la carcasa, cuyo material deberá ser de un tipo adecuado para reducir la resistencia térmica entre las dos partes, es decir, para promover el intercambio de calor.

Aunque no resulta cara, esta solución no es la mejor, debido a que se pueden dar retrasos y/o pérdidas en la propagación del calor del bobinado eléctrico al combustible.

La presente invención pretende superar estos y otros inconvenientes de la técnica anterior mediante un dispositivo de calentamiento para conductos de alimentación de combustible según las reivindicaciones adjuntas, que están concebidas como una parte integrada a la presente descripción.

Más específicamente, una versión preferida de la presente invención se refiere a un dispositivo de calentamiento provisto como un elemento de calentamiento individual adaptado para su instalación en el interior de un conducto de alimentación,... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de calentamiento (1, 1 A, 1B, 1C) en combinación con un conducto de alimentación de combustible (4), en el que dicho conducto de alimentación de combustible (4) comprende por lo menos una entrada (41) y por lo menos una salida (42) que pueden ser asociadas con un inyector y/o un conducto de derivación, siendo dicho dispositivo (1, 1A, 1B, 1C) del tipo que comprende por lo menos un cuerpo (2, 2A, 2B, 2C) y por lo menos un elemento de calentamiento eléctrico (3, 30) asociado con dicho cuerpo (2, 2A, 2B, 2C), estando dicho dispositivo previsto en forma de un componente adaptado para ser dispuesto por lo menos parcialmente en dicho conducto de alimentación de combustible (4) de manera que se extienda a lo largo de toda la longitud del conducto de alimentación de combustible (4), caracterizado por que dicho elemento de calentamiento eléctrico (3, 30) se obtiene por lo menos parcialmente utilizando una o más de las siguientes técnicas en dicho cuerpo (2A, 2B, 2C): deposición, litografía, serigrafía, y por que dicho cuerpo (2, 2A, 2B, 2C) es por lo menos parcialmente hueco en su parte interior, y presenta por lo menos una abertura u orificio (7, 7A).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicho elemento de calentamiento eléctrico (3, 30) se obtiene por lo menos parcialmente utilizando la técnica de deposición de "película gruesa".

3. Dispositivo (1, 1A, 1B, 1C) según la reivindicación 1 o 2, en el que todo el elemento de calentamiento eléctrico (3, 30) o una parte del mismo se obtiene mediante técnicas de deposición y/o litografía y/o serigrafía y/o mediante la técnica de deposición de "película gruesa", y se distribuye de forma uniforme o no uniforme por la longitud de dicho dispositivo.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, en el que dicha parte incluye unas zonas (3A, 3B, 30) adaptadas para proporcionar una emisión de calor diferente, en particular más elevada, preferentemente cerca de las salidas (42) y/o de las entradas (41) de dicho conducto de alimentación (4).

5. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho elemento de calentamiento eléctrico (3, 30) comprende una pluralidad de elementos de calentamiento eléctricos (3, 30), en particular resistencias eléctricas, y/o zonas (3A, 3B, 30), preferentemente en un número proporcional o igual al número de salidas (42) y/o de entradas (41) de dicho conducto de alimentación (4).

6. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos una parte del dispositivo según la Invención o dicho cuerpo (2, 2A, 2B, 2C) está realizada en metal, preferentemente acero, acero inoxidable, aluminio, o aleaciones de los mismos, aleaciones de titanio o, alternativamente dicho cuerpo (2, 2A, 2B, 2C) está realizado en materiales sintéticos, tales como plásticos o material cerámico, u otros materiales moldeables.

7. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que en la superficie de dicho cuerpo (2) por lo menos en la zona en la que están provistos dichos elementos de calentamiento, un material o capa aislante eléctricamente está interpuesto entre la pista y el cuerpo (2), consistiendo dicho material aislante eléctricamente preferentemente en una capa de material depositado, tal como una pintura y/o una capa de óxido del material del cuerpo (2).

8. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho elemento de calentamiento eléctrico (3) está recubierto con una capa o material protector, preferentemente térmicamente conductor, previsto en una forma y/o de un tipo apto para evitar o resistir el ataque por parte de los agentes químicos contenidos en el combustible.

9. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo o dicho cuerpo (2, 2A, 2B, 2C) presenta un extremo provisto de una parte de extremo (5, 5A, 5) para fijar, preferentemente en una posición centrada, dicho cuerpo (2, 2A, 2B, 2C) a dicho conducto de alimentación (4) y/o para suministrar energía eléctrica a dicho elemento de calentamiento eléctrico (3, 30).

10. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo o dicho cuerpo (2, 2A, 2B, 2C) incluye por lo menos un elemento de soporte o de fijación o de centrado (6), preferentemente asociado o asociable con por lo menos uno de entre dicho cuerpo (2, 2A, 2B, 2C) y dicho conducto de alimentación (4).

11. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, que comprende dos o más elementos de calentamiento eléctricos (3, 30).

12. Dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, que comprende unos medios de regulación automáticos y/o un circuito de control eléctrico o electrónico integrado en o conectado a por lo menos un elemento de calentamiento eléctrico (3, 30) y/o que comprende por lo menos un dispositivo de protección eléctrica y/o por lo menos un sensor de temperatura, en particular un sensor de temperatura para cada salida (42) y/o entrada (41) de dicho conducto de alimentación (4).

13. Dispositivo de calentamiento (1, 1 A, 1B, 1C) en combinación con un conducto de alimentación de combustible (4) según una o varias de las reivindicaciones anteriores, que comprende unos medios de soporte y/o de centrado (5, 6, 10, 54, 72) y/o unos medios de fijación (60, 64, 65) para dicho dispositivo de calentamiento.

14. Motor de combustión interna que comprende por lo menos un dispositivo según una o varias de las

reivindicaciones 1 a 13.