Método para la alimentación de un motor de combustión interna con gas de combustión acondicionado, dispositivo para la ejecución del método mencionado, método para la determinación de las cantidades de contaminante en el gas de escape de un motor de combustión interna, y dispositivo para la ejecución del método mencionado.

Método para la alimentación de un motor de combustión interna con gas de combustión acondicionado,

particularmente aire, preferentemente en bancos de prueba, que comprende el suministro de gas de combustión acondicionado por la humedad y/o la temperatura, al motor de combustión interna, en donde

- en todo momento se proporciona una cantidad del gas de combustión completamente acondicionada, esencialmente constante, que corresponde, al menos, a la cantidad máxima requerida por el respectivo motor de combustión interna;

- el gas de combustión no requerido por el motor de combustión interna, atraviesa el motor de combustión interna y se mezcla con su gas de escape;

- la mezcla de gas de combustión y gas de escape, es aspirada en la parte posterior del motor de combustión interna, preferentemente con una presión negativa definida, en relación con la presión ambiental, caracterizado porque entre el gas de combustión acondicionado y el gas de escape o bien, la mezcla de gas de combustión y gas de escape, en la parte posterior del motor de combustión interna, se ajusta un gradiente de presión entre 0,3 mbar y 5 mbar, preferentemente entre 0,5 mbar y 3 mbar.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/AT2001/000371.

Solicitante: AVL LIST GMBH.

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: Hans-List-Platz 1 8020 Graz AUSTRIA.

Inventor/es: ERLACH, HANS, SIMPERL,JOHANN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F01N3/22 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01N SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MOTORES DE COMBUSTION INTERNA (disposiciones de conjuntos de propulsión relativas al escape de gases B60K 13/00; silenciadores de admisión de aire especialmente adaptados para motores de combustión interna, o con dispositivos para estos motores F02M 35/00; protección contra ruidos en general o amortiguamiento de los mismos G10K 11/16). › F01N 3/00 Silenciadores o aparatos de escape que incluyen medios para purificar, volver inofensivos o cualquier otro tratamiento de los gases de escape (control eléctrico F01N 9/00; dispositivos de control o diagnóstico para los aparatos de tratamiento de gases de escape F01N 11/00). › Regulación de la alimentación de aire adicional solamente, p. ej. utilizando aire impulsado por bomba en derivación o en forma variable.
  • F02B29/04 F […] › F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02B MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES DE COMBUSTION EN GENERAL (válvulas operadas cíclicamente para este efecto F01L; lubricación de los motores de combustión interna F01M; silenciadores o dispositivos de escape para este efecto F01N; refrigeración de motores de combustión interna F01P; turbinas de combustión interna F02C; plantas motrices en las que los motores utilizan productos de combustión F02C, F02G). › F02B 29/00 Motores caracterizados por   estar provistos de otros dispositivos de alimentación o de barrido   F02B 25/00,   F02B 27/00 o F02B 33/00 - F02B 39/00; Detalles por sí mismo. › Refrigeración del aire de admisión.
  • F02B3/06 F02B […] › F02B 3/00 Motores caracterizados por   compresión de aire y   adición subsiguiente de combustible (caracterizados por   ompresión simultánea de una mezcla de aire-combustible y   compresión de aire, o caracterizados por   encendido provocado y   encendido mediante compresión a la vez F02B 11/00; 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). › con encendido por compresión (F02B 13/02 tiene prioridad; con la carga aire-combustible inflamada mediante encendido por compresión de un combustible adicional F02B 7/00).
  • F02B37/16 F02B […] › F02B 37/00 Motores caracterizados por estar provistos de   bombas accionadas al menos una parte del tiempo por gases de escape (caracterizados por la introducción de combustible en los cilindros mediante el empleo de un fluido auxiliar F02B 13/00; caracterizados por la prolongación de la carga F02B 29/06; caracterizados por los pasajes para la conducción de la carga desde la bomba hasta la lumbrera de admisión del motor F02B 33/44). › por derivación del aire de sobrealimentación.
  • F02B43/00 F02B […] › 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).
  • F02B47/02 F02B […] › F02B 47/00 Modo de funcionamiento de los motores que implican una adición de sustancias no combustibles o de agentes antidetonantes al aire comburente, al combustible o a la mezcla de aire y combustible. › siendo las sustancias agua o vapor de agua.
  • F02D23/02 F02 […] › F02D CONTROL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION (accesorios para el control automático de la velocidad en vehículos, que actúan sobre una sola subunidad del vehículo B60K 31/00; control conjunto de subunidades del vehículo de diferente tipo o diferente función, sistemas de control de la propulsión de vehículos de carretera para propósitos distintos que el control de una sola subunidad B60W; válvulas de funcionamiento cíclico para los motores de combustión F01L; control de la lubrificación de los motores de combustión F01M; refrigeración de los motores de combustión interna F01P; alimentación de los motores de combustión con mezclas combustibles o constituyentes de las mismas, p. ej. carburadores, bombas de inyección, F02M; arranque de los motores de combustión F02N; control del encendido F02P; control de las plantas motrices de turbinas de gas, de las plantas motrices por propulsión a reacción o de las plantas motrices de productos de la combustión, ver las clases relativas a estas plantas). › F02D 23/00 Control de los motores caracterizados por ser sobrealimentados. › siendo los motores del tipo de inyección de combustible.
  • F02M25/025 F02 […] › F02M ALIMENTACION EN GENERAL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION CON MEZCLAS COMBUSTIBLES O CONSTITUYENTES DE LAS MISMAS (introducción de la carga de alimentación en tales motores F02B). › F02M 25/00 Aparatos específicos conjugados con los motores para añadir sustancias no combustibles o pequeñas cantidades de combustible secundario, al aire comburente, al combustible principal o a la mezcla aire-combustible (F02M 43/00 tiene prioridad; adición de aire secundario a la mezcla de aire y combustible F02M 23/00). › añadiendo agua.
  • F02M31/00 F02M […] › Aparatos para el tratamiento térmico del aire comburente, del combustible o de la mezcla aire-combustible (F02M 21/06, F02M 21/10 tienen prioridad; formando parte estos aparatos de un carburador o de un dispositivo de inyección de combustible F02M 15/00, F02M 53/00; adición de aire secundario caliente a la mezcla aire combustible F02M 23/14).
  • G01M15/00 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01M ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS O ESTRUCTURAS; ENSAYO DE ESTRUCTURAS O APARATOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR.Ensayo de motores.
  • G01M15/10 G01M […] › G01M 15/00 Ensayo de motores. › mediante la monitorización de los gases de escape.
  • G01N1/22 G01 […] › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 1/00 Muestreo; Preparación de muestras para la investigación (manipulación de materiales para un análisis automático G01N 35/00). › en estado gaseoso.

PDF original: ES-2535501_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método para la alimentación de un motor de combustión interna con gas de combustión acondicionado, dispositivo para la ejecución del método mencionado, método para la determinación de las cantidades de contaminante en el gas de escape de un motor de combustión interna, y dispositivo para la ejecución del método mencionado.

La presente invención hace referencia a un método para la alimentación de un motor de combustión interna con gas de combustión acondicionado, particularmente aire, preferentemente en bancos de prueba, que comprende el suministro de gas de combustión acondicionado por la humedad y/o la temperatura, al motor de combustión interna, en todo momento se proporciona una cantidad del gas de combustión completamente acondicionada, esencialmente constante, que corresponde, al menos, a la cantidad máxima requerida por el respectivo motor de combustión interna; el gas de combustión no requerido por el motor de combustión interna, atraviesa el motor de combustión interna y se mezcla con su gas de escape, y en donde la mezcla de gas de combustión y gas de escape, es aspirada en la parte posterior del motor de combustión interna, preferentemente con una presión negativa definida, en relación con la presión ambiental, así como un dispositivo para la alimentación de un motor de combustión interna con gas de combustión acondicionado, que comprende un conducto de alimentación hacia el motor de combustión interna, para gas de combustión acondicionado por la humedad y/o la temperatura, en todo caso, un ventilador en el conducto de alimentación, en donde el conducto de alimentación está diseñado para, al menos, la cantidad máxima de gas de combustión requerida por el respectivo motor de combustión interna, y desde el conducto de alimentación mencionado, deriva un conducto de aspiración que se puede conectar con el motor de combustión interna, en donde un conducto de gas de escape que se puede conectar con el motor de combustión interna, desemboca detrás de la derivación del conducto de aspiración, en el conducto de alimentación.

El estado del aire aspirado influye en gran medida en el comportamiento funcional de un motor de combustión interna. De esta manera, en los motores de gasolina se incrementa, por ejemplo, el par motor con una presión de aire en ascenso, alrededor de +,12% por hectopascal. Un incremento de la temperatura del aire del ambiente aspirado, de 1o C, genera en el mismo caso, por ejemplo, una pérdida de potencia de alrededor del -,5%. El porcentaje de humedad del aire aspirado, inmediatamente presenta sólo una influencia reducida sobre la potencia del motor, sin embargo, no se descuidan los efectos perjudiciales de las emisiones de gas de escape, particularmente de óxido de nitrógeno, que es el caso tanto en los motores de gasolina como en los motores diesel. Un porcentaje elevado de humedad en el aire aspirado, en los motores de gasolina, permite además un momento de encendido previo, hasta alcanzar el límite de resistencia a la detonación, hecho que se debe considerar en los trabajos de compensación en el banco de prueba para motores.

Dado que los trabajos de desarrollo de los motores de combustión interna, siempre presenta exigencias elevadas en relación con la capacidad de repetición y precisión de los resultados de la prueba, debido a la legislación mundial cada vez más exigente en relación con los gases de escape, y a la elevada densidad de potencia, se requiere, en lo posible, la eliminación de todas las influencias que inciden en los resultados de la prueba en el desarrollo de los motores. Dado que entre las Influencias también se considera el estado del aire aspirado, se requiere el acondicionamiento del aire mencionado, para obtener condiciones de prueba comparables en el banco de prueba para motores.

Los sistemas conocidos para el acondicionamiento del aire aspirado para motores de combustión interna, se pueden obtener en el mercado (por ejemplo, la "unidad de acondicionamiento de aire de combustión de la empresa AVL-List GmbH, Graz/Austria). Sin embargo, los sistemas mencionados se conectan directamente con el sistema de alimentación de aire del motor de combustión interna y, de esta manera, las variaciones del estado funcional del motor de combustión interna y las variaciones consiguientes del paso de aire, deben suceder directamente a las variaciones del paso de aire del motor de combustión interna. De esta manera, por ejemplo, el paso de aire máximo de un motor de gasolina, asciende alrededor de 4 veces el paso de aire mínimo. Por lo tanto, resulta comprensible que en el caso de variaciones rápidas y dinámicas del paso de aire del motor de combustión interna, los sistemas conocidos sólo puedan seguir las variaciones mencionadas de manera limitada y, por consiguiente, durante las variaciones dinámicas del paso de aire sólo se pueda lograr una calidad de regulación deficiente de los estados del aire. Un ejemplo para una instalación conocida de esta clase, se describe en la patente DE 4 15 818 A. En este caso se revela un sistema para el acondicionamiento del aire de combustión para un motor de combustión interna, con combustión interna. Sin embargo, el sistema mencionado es un sistema cerrado de manera que no se puede accionar con una cantidad de aire constante, sino que debe seguir la respectiva necesidad del motor de combustión interna. Sin embargo, en los procesos altamente dinámicos, la característica mencionada no se puede obtener de una manera suficiente y precisa. El sistema "AlrCon" de la empresa FEV Motorentechnlk GmbH, Aachen/Alemania, opera de acuerdo con el principio de una "ducha de aire", en donde el aire de combustión acondicionado se sopla hacia el tubo de aspiración del motor, en donde el motor sólo toma la cantidad requerida efectivamente, y el excedente se sopla hacia el tubo de descarga del motor.

Por otra parte, en la patente DE 25 36 47 A1 se describe una simulación pura de presión negativa, mientras que no se toma precaución alguna para un acondicionamiento completo del aire de combustión. Por otra parte, en el dispositivo conocido se prevé un recipiente al cual llegan el aire de combustión destinado para el motor, y el gas de

escape del motor, y en dicho punto también se mezclan o bien, pueden influir uno sobre otro, con lo cual no se puede realizar un acondicionamiento que ofrezca condiciones seguras y constantes. En particular, para estados dinámicos de funcionamiento, en el caso de un dispositivo como se revela en la patente DE 25 36 47 A1, el riesgo de un mezclado del aire de combustión y el gas de escape, resulta importante debido a pulsaciones de presión, turbulencias de grandes dimensiones, gradientes térmicos, etc. Además, el aire de combustión es aspirado por el motor hacia el recipiente, de acuerdo a la necesidad, hecho que tampoco permite la realización de un acondicionamiento constante.

El objeto de la patente DE 35 44 247 A, son los procesos internos de los motores de combustión interna, que comienzan justo con la entrada del gas de combustión a la sección del compresor de aire del motor. Por lo tanto, al motor de combustión interna como un conjunto, no se suministra una cantidad de aire de combustión completamente acondicionada y constante a través del tiempo, y un conducto de derivación sólo existe alrededor de la sección de compresión, en la cual, sin embargo, no se conduce un aire de combustión acondicionado. Dado que el conducto de derivación se desvía antes de la sección de acondicionamiento, sólo se acondiciona y se suministra al motor de combustión interna, exactamente aquella cantidad de aire de combustión que se requiere de manera momentánea.

También la patente DE DE 42 31 681 A hace referencia a un proceso interno de un motor de combustión interna, que presenta combustión interna, sin que se proporcione además una derivación alrededor del motor de combustión interna. Tampoco existe una compensación para el exceso eventual del gas de combustión suministrado, de manera que el proceso mencionado, no se puede realizar con una cantidad de aire de combustión constante y acondicionada.

Un sistema con una alimentación variable de gas de combustión, se describe en la patente US 6 112 523 A, en donde también en este caso el punto central se enfoca en los procesos internos del motor, particularmente en el sistema del turbocompresor y en las válvulas de descarga internas. Sin embargo, el motor no se acciona con una cantidad constante y completamente acondicionada, de gas de combustión. Este caso también se aplica para los sistemas de las patentes DE 198 57 59 A, US 5 46 788 A, US 5 175 997 A y DE 43 17 867 A. De los sistemas mencionados, sólo el sistema de la patente DE 198 57 59 A presenta una derivación que, sin embargo, es atravesada por gas de escape... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para la alimentación de un motor de combustión interna con gas de combustión acondicionado, particularmente aire, preferentemente en bancos de prueba, que comprende el suministro de gas de combustión acondicionado por la humedad y/o la temperatura, al motor de combustión interna, en donde

- en todo momento se proporciona una cantidad del gas de combustión completamente acondicionada, esencialmente constante, que corresponde, al menos, a la cantidad máxima requerida por el respectivo motor de combustión interna;

- el gas de combustión no requerido por el motor de combustión interna, atraviesa el motor de combustión interna y se mezcla con su gas de escape;

- la mezcla de gas de combustión y gas de escape, es aspirada en la parte posterior del motor de combustión interna, preferentemente con una presión negativa definida, en relación con la presión ambiental,

caracterizado porque entre el gas de combustión acondicionado y el gas de escape o bien, la mezcla de gas de combustión y gas de escape, en la parte posterior del motor de combustión interna, se ajusta un gradiente de presión entre ,3 mbary 5 mbar, preferentemente entre ,5 mbary 3 mbar.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el gas de combustión del motor de combustión interna, se suministra bajo una presión incrementada en relación con la presión ambiental, o bien el gas de combustión no requerido atraviesa el motor de combustión interna.

3. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el flujo se mantiene esencialmente constante, independientemente de la presión absoluta.

4. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque el entorno directo del motor de combustión interna, se mantiene esencialmente con la misma presión que el gas de combustión acondicionado.

5. Método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque por el motor de combustión interna circula gas de combustión acondicionado.

6. Dispositivo para la alimentación de un motor de combustión interna con gas de combustión acondicionado, particularmente aire, preferentemente en bancos de prueba, que comprende un conducto de alimentación hacia el motor de combustión interna, para gas de combustión acondicionado por la humedad y/o la temperatura, en todo caso, un ventilador en el conducto de alimentación, en donde

- el conducto de alimentación (15) está diseñado para, al menos, la cantidad máxima de gas de combustión requerida por el respectivo motor de combustión interna (1), y desde el conducto de alimentación mencionado (15), deriva un conducto de aspiración (2) que se puede conectar con el motor de combustión interna (1);

- un conducto de gas de escape (3) que se puede conectar con el motor de combustión interna (1), desemboca detrás de la derivación del conducto de aspiración (2), en el conducto de alimentación (15),

caracterizado porque se proporcionan sistemas (por ejemplo, 21) para el ajuste de una diferencia de presión en el rango de entre ,3 mbar y 5 mbar, preferentemente entre ,5 mbar y 3 mbar, entre la derivación del conducto de aspiración (2) y la desembocadura del conducto de gas de escape (3) en el respectivo conducto de alimentación (15).

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque se proporcionan sistemas (por ejemplo, 21) para garantizar una velocidad de circulación mínima que corresponde, al menos, a la velocidad de difusión del gas de escape en el gas de combustión acondicionado, entre la derivación del conducto de aspiración (2) y la desembocadura del conducto de gas de escape (3).

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque en el conducto de alimentación (15) se proporcionan sistemas (8 - 18) para el ajuste y la regulación de la temperatura y/o la humedad antes de la derivación del conducto de aspiración (2) hacia el motor de combustión interna (1), por ejemplo, refrigerador de gas, colector de gotas, calentador de gas y conductos de alimentación de vapor, preferentemente con válvulas dosificadoras de vapor.

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque antes de la derivación del conducto de aspiración (2) se proporciona un sistema de transporte de gas (6), y después de la desembocadura del conducto de gas de escape (3), se proporciona un sistema de regulación (25, 25a) para el flujo de gas.

1. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque antes de la derivación del conducto de aspiración (2) se proporciona un sistema de regulación (7) para el flujo de gas, y después de la desembocadura del conducto de gas de escape (3), se proporciona un sistema de transporte de gas (26).

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque entre el motor de combustión interna (1) y el sistema de transporte de gas (26) se proporciona, al menos, un intercambiador de calor.

12. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque los sistemas de regulación (7, 25) están conformados para el flujo de gas que atraviesa las válvulas de mariposa.

13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque se proporciona una válvula de regulación fina (25a), paralela a la válvula de mariposa (7, 25).

14. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 13, caracterizado porque entre la derivación del conducto de aspiración (2) y la desembocadura del conducto de gas de escape (3), se proporciona un sistema de transporte de gas (21).

15. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 14, caracterizado porque se proporcionan sistemas para la laminarizadón del flujo en el conducto de alimentación, preferentemente, al menos, entre la derivación del conducto de aspiración (2) y la desembocadura del conducto de gas de escape (3).

16. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 15, caracterizado porque en el conducto de alimentación (15), entre la derivación del conducto de aspiración (2) y la desembocadura del conducto de gas de escape (3), se proporciona una resistencia de choque y/o un absorbedor acústico.

17. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 16, caracterizado porque, al menos, uno de los sistemas de transporte de gas (6, 26, 21) se encuentra conectado con el sistema de regulación (7, 25) que se encuentra enfrentado al motor de combustión interna (1), para la regulación del flujo de gas.

18. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque la capacidad de transporte del sistema de transporte de gas (6, 26, 21) se puede ajustar en relación con la posición del sistema de regulación enfrentado (7, 25).

19. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 18, caracterizado porque la distancia entre la derivación (19) del conducto de aspiración (2) y la desembocadura (23) del conducto de gas de escape (23), corresponde esencialmente a la distancia entre la entrada de filtro de aire (1a) y el extremo del sistema de escape (1b) del vehículo, cuyo motor de combustión interna (1) se alimenta con el gas de combustión acondicionado.

2. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 19, caracterizado porque se proporciona un compartimiento cerrado (28) para el alojamiento del motor de combustión interna (1), y el compartimiento cerrado mencionado (28) se encuentra conectado con la sección del conducto de alimentación (15), entre la derivación del conducto de aspiración (2) y la desembocadura del conducto de gas de escape (3).

21. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 2, caracterizado porque en la sección del conducto de alimentación (15), entre la derivación del conducto de aspiración (2) y la desembocadura del conducto de gas de escape (3), se proporciona un compartimiento cerrado (28a) para el alojamiento del motor de combustión interna (1).


 

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