ES2199243T3 - Sistema compacto de suministro de energia auxiliar para motor diesel de gran potencia. - Google Patents
Sistema compacto de suministro de energia auxiliar para motor diesel de gran potencia.Info
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Abstract
UN SISTEMA DE ENERGIA AUXILIAR DE UN MOTOR DIESEL (5) SUSTITUYE EL PAQUETE DE BATERIAS CONVENCIONALES PARA ENCENDER UN MOTOR DIESEL RIGIDO (8) CON UN MECANISMO DE PUESTA EN MARCHA (21) QUE UTILIZA EL AIRE COMPRIMIDO (17) GENERADO POR UN COMPRESOR DE AIRE (10) ACCIONADO POR EL SISTEMA DE ENERGIA AUXILIAR (5). EL SISTEMA DE ENERGIA AUXILIAR (5) PUEDE TENER TAMBIEN UN SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO Y DE CIRCULACION DEL REFRIGERANTE A TRAVES DEL USUARIO DE UN COMPRESOR ACONDICIONADOR (41) Y UNA BOMBA DE CIRCULACION DEL REFRIGERANTE (41).
Description
Sistema compacto de suministro de energía
auxiliar para motor diesel de gran potencia.
La presente invención se refiere a mejoras en
sistemas de motores diesel, y está relacionado más en particular
con un sistema de potencia auxiliar pequeño y compacto para
instalaciones de motores diesel de gran potencia.
Aunque se han propuesto aparatos de potencia
auxiliares para asociarlos con los motores diesel de propulsión
principales de vehículos de gran potencia, como grandes camiones
remolques comerciales, esos aparatos han sido del tipo
"añadido", aumentando el peso crítico y las necesidades de
espacio del vehículo. El peso de la carga útil y los ahorros de
espacio son especialmente esenciales para la economía de la
industria del transporte, pero también ventajosos para otras
instalaciones accionadas por motores diesel de gran potencia.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona una combinación de un motor diesel de
gran potencia que tiene un conjunto de motor de arranque de aire
comprimido, y un conjunto neumático que incluye un compresor de
aire auxiliar, y un depósito de almacenamiento de aire
neumáticamente acoplado a dicho compresor de aire auxiliar y
neumáticamente acoplado a dicho conjunto de motor de arranque de
aire comprimido para arrancar dicho motor diesel de gran potencia,
caracterizada porque el conjunto neumático comprende además un motor
de combustión interna auxiliar, acoplado para accionar dicho
compresor de aire auxiliar y conectado al conjunto de motor de
arranque de aire comprimido a través del compresor de aire; y un
compresor de aire adicional conectado para ser accionado por dicho
motor diesel de gran potencia para mantener la presión del aire en
dicho depósito de almacenamiento de aire cuando el motor diesel de
gran potencia esté en funcionamiento.
La presente invención permite arrancar el motor
principal con un motor de arranque de aire comprimido y permite
eliminar de ese aparato el grupo de acumuladores, que consiste
normalmente en cuatro grandes acumuladores y equipo relacionado en
los aparatos accionados por diesel de gran potencia y sustituirlo
por el motor de combustión interna auxiliar. Puede proporcionarse
un medio económico para asegurar el confort del aire acondicionado
a los compartimientos de la cabina y de la litera de un camión de
transporte por carretera y para mantener las temperaturas de
funcionamiento para el motor principal, y para mantener la energía
eléctrica cuando está aparcado con el motor principal parado.
También puede proporcionarse una redundancia a los sistemas de
aire, eléctrico y de acondicionamiento de aire integrados en los
demás sistemas del conjunto.
Si la presión de aire en un depósito principal
del sistema cae a un valor seguro mínimo mientras el vehículo está
en movimiento y el sistema auxiliar se ha parado, puede
proporcionarse una válvula de emergencia entre un tanque de arranque
y un depósito de aire que se abre para suministrar inmediatamente
presión de aire adecuada; y el motor auxiliar arranca
automáticamente para suministrar aire adicional al sistema. Estos
eventos permiten al operador del aparato de gran potencia asociado,
por ej., camión, tanque militar, equipo de construcción de
carreteras, y similares, más que duplicar la posibilidad de
conseguir que un vehículo pesado y peligroso se pare normalmente si
se produjera una fuga de aire importante. Se proporciona seguridad
adicional para un vehículo, por ejemplo, inmovilizado en condiciones
de ventisca o por una avería mecánica.
Debido a la modesta salida de potencia exigida
del motor de combustión interna auxiliar, el consumo de combustible
y la emisión de gases de escape se mantienen en un mínimo. Como
puede eliminarse el grupo de grandes acumuladores anteriormente
requerido en esos equipos de gran potencia, se consigue una mejora
ambiental. Además, se evita eliminar los grandes acumuladores, que
son habitualmente del tipo de ácido, cuando se acaba su vida
limitada normal.
La puesta en marcha del gran motor principal que
puede mantenerse caliente durante una parada reduce de manera
importante los contaminantes con respecto a un motor frío. El
motor de combustión interna auxiliar es también más fácil de cubrir
y aislar para eliminar el ruido.
Los sistemas de la presente invención están
diseñados para utilizar tantos componentes industriales estándar
como sea posible, asegurando con ello la fiabilidad y la
compatibilidad.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, se proporciona un método para hacer funcionar la
combinación anterior que comprende los pasos de crear y almacenar
energía neumática en forma de un gas comprimido para arrancar dicho
motor diesel de gran potencia, en el que el gas es comprimido por un
motor de combustión interna auxiliar.
Otros objetos, características y ventajas de la
presente invención se verán claramente por la siguiente descripción
de una realización preferida de la misma, considerada
conjuntamente con el dibujo adjunto, en el que:
La figura es una ilustración esquemática de un
mejor modo de la presente invención.
Se dimensiona un sistema de potencia auxiliar,
pequeño y compacto 5 para montarlo dentro de los límites de un
espacio proporcionado por un medio 7 para alojar aparatos
convencionales, como un grupo de acumuladores (que no se muestra)
asociado habitualmente con las grandes instalaciones de motores
diesel 8 de gran potencia como fuente principal de energía, tales
como las del tipo utilizado para accionar grandes unidades de
tráfico rodado, por ej., camiones/tractores en carretera, tanques
militares, equipos pesado de carretera tales como tractores, palas
mecánicas, explanadoras, etc., especialmente cuando es necesario
trabajar en ambientes muy fríos. Mediante esta disposición, en
lugar de ser un sistema "añadido" que aumenta el peso crítico y
las necesidades de espacio en equipos de gran potencia, el sistema
de potencia auxiliar de la presente invención proporciona la clara
ventaja de desplazar y sustituir simplemente los aparatos
eliminados sin añadir ningún peso importante ni necesitar ningún
nuevo espacio. En la industria del transporte, esto tiene unas
importantes ventajas de ahorro para la carga útil. Esto se
apreciará especialmente si se considera que el grupo de
acumuladores habitual de cuatro grandes acumuladores y el equipo
relacionado se eliminan del interior del espacio 7 en un camión en
el que se instala el sistema auxiliar 5 de la presente invención.
Este grupo de acumuladores puede llegar a pesar 113 kg (250
libras).
Un componente fundamental del sistema auxiliar 5
es un pequeño motor diesel auxiliar 9 que acciona un compresor de
aire 10 conectado por un medio de tubo neumático 11 a un tanque de
reserva o depósito de aire comprimido 12 a través de las válvulas
de retención 13 y 14. Además, el aire comprimido del compresor 10 es
suministrado a través de una válvula de retención 15 a un tanque de
arranque del depósito de aire comprimido 17 que está adaptado para
suministrar aire comprimido a través de una válvula de control de
arranque 18 actuada por un conmutador de arranque 19
convenientemente situado, por ejemplo, en la cabina del vehículo
asociado. El aire comprimido es conducido por un tubo 20 a un
motor de arranque de aire comprimido 21 para arrancar el motor
diesel 8. Después de que ha sido arrancado el motor diesel de
propulsión principal 8, acciona un compresor de aire 22 conectado
por un tubo neumático 23 y una válvula de retención 24 con los
tanques de aire 12 y 17.
Los medios de seguridad y control asociados con
la instalación de tanques de aire comprimido incluyen una válvula
de control 25 accionada por un sensor de velocidad 27 en una
tubería de aire 28 conectada con un sensor de presión es decir 827
kPa (120 psi) 29 conectado por un tubo de aire 30 con el tanque del
aire de reserva 12. Una válvula de suministro de aire de emergencia
31 está situada en un tubo 32 que conecta los tanques de aire 12 y
17. Un medio de tubo de aire 33 conecta la válvula de suministro
de aire de emergencia 31 y el sensor de presión 29. Una conexión
eléctrica 34 conecta de manera operativa el sensor de presión 29
con un dispositivo de autoarranque auxiliar del motor 35 situado en
una conexión eléctrica 37 entre un solenoide de arranque 38 y una
pequeña batería de motor auxiliar 39 por un lado y un dispositivo
de arranque del motor auxiliar 40 por otro.
Una fuente de combustible diesel común F alimenta
tanto el motor auxiliar 9 como el motor de propulsión principal 8 a
través de tuberías de combustible adecuadas.
Gracias al tanque de arranque de aire comprimido
17 y al motor de arranque de aire comprimido 21, puede apagarse el
motor principal de la instalación de potencia 8 cuando el equipo
asociado, por ej., camión de gran potencia, tanque militar, equipo
de construcción de carreteras, equipo marino, etc., está fuera de
servicio, incluso durante un corto tiempo, con un consiguiente
ahorro de combustible, evitación de contaminación del aire y
similares. El motor 8 puede ser arrancado rápidamente por el
operador activando el conmutador de arranque 19 de manera que se
abre la válvula de arranque 18 para liberar aire comprimido desde
el aire de arranque 17 al motor de arranque de aire comprimido 21
para arrancar el motor 8.
Con el compresor de aire 10 accionado por el
motor auxiliar constantemente disponible e integrado en el sistema
de aire del vehículo, permite repetidos intentos de arranque del
motor principal 8 y da redundancia, por ejemplo, al sistema de
frenos del vehículo por medio de una conexión de aire comprimido
12a desde el tanque 12. La presión de aire en los tanques 12 y 17
se mantiene en un valor seguro mínimo mientras el vehículo está en
movimiento. Cuando se para el sistema auxiliar que incluye el motor
9, la válvula de emergencia 31 se abrirá inmediatamente entre el
tanque de arranque 17 y el tanque del depósito de aire 12 para
suministrar inmediatamente presión del aire si hay una caída de
presión en el depósito de aire 12. El motor auxiliar arrancará
automáticamente para suministrar aire adicional al sistema. Estos
eventos permiten al operador de un vehículo así equipado más que
duplicar la capacidad de parar normalmente un vehículo pesado, y
posiblemente peligroso, si se produjera una fuga importante.
El sistema auxiliar tiene también la posibilidad
de mantener un ambiente confortable para los ocupantes del vehículo
asociado durante un período de tiempo prolongado debido al mínimo
consumo de combustible del motor auxiliar. Los medios para
conseguir estos resultados pueden incluir un compresor para
acondicionamiento de aire 41 a través de tuberías de líquido/gas
(anteriormente CFC de freón, sustituido ahora en la industria por
134) a través de una válvula de inversión 42 para determinar el
sentido del líquido/gas 134 a un serpentín 45, un secador de filtro
43, una válvula de expansión 44, un serpentín 45, y vuelta al
compresor 41. El sentido del líquido/gas 134 determinar si se
proporciona calor o frío al serpentín de la cabina del
vehículo.
Si el motor principal 8 y el compresor 48 están
siendo utilizados, ambos compresores 41 y 48 pueden funcionar en
paralelo.
El ahorro de este sistema proporciona seguridad
medioambiental adicional a los ocupantes del vehículo si queda
inmovilizado en condiciones de ventisca o por una avería
mecánica.
Con el motor auxiliar 9 funcionando y el motor
principal 8 parado, los medios de intercambio de líquido
refrigerante para precalentar el motor principal 8 incluyen una
bomba de agua 51 del motor auxiliar 9, que suministra líquido
refrigerante a través de una válvula de vaivén 52, válvulas de
desvío 53 o núcleo del calentador 54, válvula de retención 56,
motor principal 8, válvula de retención 55, intercambiador de calor
de los gases de escape 50, compresor de aire 10 y vuelta a través
del motor auxiliar 9.
Con el motor principal 8 en funcionamiento y el
motor auxiliar 9 parado, el intercambio de líquido refrigerante se
hace por medio de una bomba de agua 57 del motor principal 8, a
través de la válvula de vaivén 52, las válvulas de desvío 53 o el
núcleo del calentador 54, el intercambiador de calor de los gases de
escape 50, el compresor de aire 10, el motor auxiliar 9 y vuelta
al motor principal 8 a través de una válvula de retención 58 y un
tubo 59.
Un pequeño panel de operador 60 puede estar
convenientemente situado, por ejemplo, en una zona de paneles PA de
la cabina de un vehículo para facilitar el acceso a los medios de
control del sistema. Con este fin, un conmutador de
conexión-desconexión 60a controla el motor auxiliar
9, por medio de una conexión 64a que conduce a un solenoide de
parada 64 y que incluye la batería 39. Por medio de una conexión
38a, se controlan el solenoide de arranque 38 y el dispositivo de
arranque 40. La velocidad del motor 8 se controla también desde este
panel 60 mediante un conmutador de reposo-marcha
60b que controla, a través de una conexión 65a, el solenoide de
admisión 65. La parada del motor auxiliar 9 se hace también desde
este panel 60 interrumpiendo el circuito del solenoide 64. La
parada automática se realiza por medio de sensores (que no se
muestran) de presión del aceite baja y de temperatura del agua
alta, indicadas en el medio de pantalla 61, que activan el solenoide
de parada 64. Aparte de en la zona PA del pequeño panel del
operador y del conmutador de arranque 19, las operaciones son
automáticas o están controladas por controles de calor y aire
acondicionado que son normales en el vehículo en el que el sistema
está instalado. Los alternadores 62 y 63 se conectan mediante la
línea 67 a la batería 39.
El diseño integrado del sistema de potencia
compacto 5 de la presente invención permite al vehículo completar
su misión o llegar a una estación de reparación si se produce un
fallo de las unidades de aire o de generación principales.
Claims (13)
1. Una combinación de un motor diesel de gran
potencia (8) que tiene un conjunto de motor de arranque de aire
comprimido (21), y un conjunto neumático (10-15,
17) que incluye un compresor de aire auxiliar (10), y un depósito
de almacenamiento de aire (12) neumáticamente acoplado a dicho
compresor de aire auxiliar y neumáticamente acoplado a dicho
conjunto de motor de arranque de aire comprimido para arrancar
dicho motor diesel de gran potencia, caracterizada porque el
conjunto neumático comprende además un motor de combustión interna
auxiliar (9), acoplado para accionar dicho compresor de aire
auxiliar y conectado al conjunto de motor de arranque de aire
comprimido a través del compresor de aire; y un compresor de aire
adicional (22) conectado para ser accionado por dicho motor diesel
de gran potencia (8) para mantener la presión del aire en dicho
depósito de almacenamiento de aire (12) cuando el motor diesel de
gran potencia esté en funcionamiento.
2. Una combinación según la reivindicación 1, en
la que dicho depósito de almacenamiento de aire (12) comprende un
tanque para suministrar aire a presión a dicho conjunto de motor
de arranque de aire comprimido (21), y un medio de reposición de
aire conectado neumáticamente a dicho tanque.
3. Una combinación según la reivindicación 1 ó 2,
que incluye un conjunto de control conectado para controlar el
funcionamiento de dicho motor de combustión interna auxiliar (9)
para mantener una presión de aire de alrededor de 827 kPa (120
libras por pulgada cuadrada) en dicho depósito (12).
4. Una combinación según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, y un conjunto de control constituido
para integrar el funcionamiento tanto de dicho compresor de aire
(22) como de dicho compresor de aire auxiliar (10).
5. Una combinación según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que incluye un medio accionado por
dicho motor de combustión interna auxiliar (9) con fines de
circulación del líquido de acondicionamiento de aire y del líquido
refrigerante.
6. Una combinación según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que un medio de intercambiador
de calor (50) de dicho motor de combustión interna auxiliar (9)
está acoplado térmicamente con un sistema refrigerante de dicho
motor de gran potencia (8).
7. Una combinación según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, y un sistema de acondicionamiento de
aire que tiene un compresor de acondicionamiento de aire (41)
acoplado para ser accionado tanto por dicho motor diesel de gran
potencia (8) como por dicho motor de combustión interna auxiliar
(9).
8. Una combinación según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que dicho conjunto de motor de
arranque de aire comprimido (21) incluye un tanque de aire del
motor de arranque (17), y un controlador para controlar dicho motor
de combustión interna auxiliar para accionar dicho compresor de
aire auxiliar (10) cuando la presión en dicho tanque de aire del
motor de arranque (17) o en dicho depósito de almacenamiento de
aire (12) cae por debajo de una presión predeterminada.
9. Un vehículo de motor provisto de una
combinación de cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
montada en un armazón.
10. Un método para hacer funcionar la combinación
según la reivindicación 1, que comprende los pasos de crear y
almacenar energía neumática en forma de un gas comprimido para
arrancar dicho motor diesel de gran potencia (8), en el que el gas
es comprimido por el motor de combustión interna auxiliar (9).
11. Un método según la reivindicación 10, en el
que la creación y el almacenamiento de energía neumática se hace
mediante el conjunto neumático que incluye el motor de arranque de
aire comprimido (21) acoplado para arrancar dicho motor diesel de
gran potencia (8), un tanque de suministro de aire de arranque (17)
acoplado neumáticamente a dicho motor de arranque de aire
comprimido, el tanque del depósito de aire (12) acoplado
neumáticamente a dicho tanque de suministro de aire de arranque, el
compresor de aire (10) acoplado neumáticamente a dicho tanque del
depósito de aire y dicho tanque de suministro de aire de arranque
y acoplado mecánicamente para ser accionado por dicho motor de
combustión interna auxiliar; y que comprende además el paso de
accionar dicho compresor de aire (10) utilizando dicho motor de
combustión interna auxiliar (9) para producir aire comprimido en
dicho tanque del depósito de aire (12) y dicho tanque de
suministro de aire de arranque (17).
12. Un método según la reivindicación 10 y la
reivindicación 11, que comprende además el paso de hacer funcionar
los sistemas de acondicionamiento de aire y de circulación del
líquido refrigerante mediante el funcionamiento de dicho motor de
combustión interna auxiliar (9).
13. Un método según la reivindicación 11, que
comprende además el paso de controlar el funcionamiento de dicho
motor de combustión interna auxiliar (9) para accionar dicho
compresor de aire (10) cuando la presión en cualquiera de dichos
tanques (12, 17) cae por debajo de dicha presión
predeterminada.
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