ES2264344A1 - Perfeccionamientos introducidos en los equipos de pretratamiento ciclico del combustible electronicamente comandados, de especial aplicacion a motores de combustion interna. - Google Patents

Perfeccionamientos introducidos en los equipos de pretratamiento ciclico del combustible electronicamente comandados, de especial aplicacion a motores de combustion interna.

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ES2264344A1 ES200402283A ES200402283A ES2264344A1 ES 2264344 A1 ES2264344 A1 ES 2264344A1 ES 200402283 A ES200402283 A ES 200402283A ES 200402283 A ES200402283 A ES 200402283A ES 2264344 A1 ES2264344 A1 ES 2264344A1
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Abstract

Se describen unos perfeccionamientos en equipos de pretratamiento cíclico del combustible de los motores de combustión interna, mediante los que se mejora considerablemente el rendimiento y la duración del motor, y se reducen las operaciones de mantenimiento del mismo. El combustible pasa a través de una preunidad que incluye un casquillo de latón, un serpentín de cobre y una resistencia eléctrica, encapsulados en resina epoxi; una unidad que incluye un casquillo, un serpentín con una resistencia de inserción en su interior, y una pieza de zamak que abraza el serpentín; un conjunto de sensores con los que se mide tanto la temperatura del combustible a la entrada de la bomba de combustible, como la temperatura del ambiente exterior, y se envía la información a un centro de control, y medios en dicho centro de control, para la gestión del conjunto, y remota, tal como un teléfono móvil, mediante el envío de mensajes cortos.

Description

Perfeccionamientos introducidos en los equipos de pretratamiento cíclico del combustible electrónicamente comandados, de especial aplicación a motores de combustión interna.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a unos perfeccionamientos introducidos en los equipos de pretratamiento cíclico del combustible electrónicamente comandados, de especial aplicación a motores de combustión interna, que aportan esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica.
Más en particular, la invención propone el desarrollo de un equipo que aporta mejoras sustanciales con respecto a otros equipos conocidos, incluyendo los desarrollados por el mismo solicitante, mediante las que se modifican y perfeccionan los distintos dispositivos que componen el sistema, incluyendo el centro de control, y se incorpora la importante posibilidad de poder llevar a cabo la programación de las diversas opciones del equipo desde un lugar remoto, para lo que dicho centro de control se ha dotado de una salida RS-232 susceptible de ser conectada a un módem GSM, con lo que la programación del equipo puede efectuarse con la utilización de un teléfono móvil, y mediante el envío de mensajes cortos.
El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido, obviamente, dentro del sector industrial dedicado a la fabricación y/o instalación de motores de combustión interna, especialmente en relación con su empleo en la industria de la automoción.
Antecedentes y Sumario de la invención
Es conocido por todos en general, el hecho de que las emisiones al medio ambiente de los gases generados por los motores de combustión interna, especialmente los motores de los automóviles, tanto los que utilizan gasolina como combustible como los que utilizan gasoil, constituye una fuente de contaminación que perjudica enormemente a las personas que respiran ese aire contaminado y al medio ambiente, contribuyendo de manera eficaz a la creación del efecto invernadero con consecuencias enormemente perjudiciales para el entorno.
Como se sabe, existe una constante preocupación por parte de muchos gobiernos por reducir la emisión de este tipo de gases, los cuales intentan estructurar soluciones que permitan una utilización más racional de los recursos naturales, y eviten la formación, en la medida de lo posible, de este tipo de gases.
Hasta ahora, se han realizado múltiples propuestas que, de una u otra forma pretenden aportar soluciones a la problemática planteada. En este sentido, la Patente ES-2 073 967 del mismo solicitante, la cual constituye la base de partida de la presente invención, describe un equipo de pretratamiento cíclico del combustible con el que se alimenta a un motor de combustión interna, mediante el que se consigue incrementar el rendimiento del motor de una forma considerable, con una importante reducción en la generación de gas CO_{2} y de HC inquemados, y con un mejor aprovechamiento del combustible, al eliminar de una forma considerable la generación de hidrocarburos inquemados. El equipo descrito en el documento anteriormente citado, comprende una pre-unidad intercalada en el manguito del agua caliente que va al radiador, formada por un casquillo sobre el que se enrolla un serpentín por el que pasa el combustible, y conectada a una unidad que incorpora un segundo calentador del combustible, en el que se incluye una resistencia eléctrica de calentamiento, comprendiendo además el equipo una serie de sensores intercalados en el circuito, los cuales se encargan de enviar información a un centro de control para la toma de decisiones en relación con las medidas a adoptar para el correcto funcionamiento del equipo y del motor al que se aplica.
Aunque la realización práctica del equipo descrito en el documento que se cita anteriormente ha permitido mejorar considerablemente el comportamiento de los motores de combustión interna, la presente invención permite obtener aún mejores resultados, y para ello realiza modificaciones en los medios previstos por el sistema anterior, e incluye también otros medios que permiten llevar a cabo un funcionamiento general programado del sistema.
Para ello, la preunidad se ha realizado a base de un casquillo de latón interior, un serpentín de cobre que rodea a dicho casquillo de latón, y una resistencia eléctrica que abraza al serpentín, todo ello incorporado en un encapsulado de resina epoxi, con lo que se consigue un efecto de "sándwich térmico" que provoca la expansión del combustible y una mezcla más íntima de sus componentes.
Por su parte, el dispositivo siguiente o unidad de ionización del combustible, incorpora igualmente un casquillo de latón, un serpentín de cobre, una resistencia de inserción en el interior del casquillo, y una pieza de zamak abrazando al serpentín; esta combinación hace que el combustible tratado, se disperse mejor en la cámara de combustión, lográndose con ello una mejor mezcla con el aire.
Además, hace uso de diversos sensores (de forma similar al documento anterior), con el fin de medir tanto la temperatura del combustible a la entrada de la bomba de inyección, como la temperatura del ambiente, enviando la información pertinente al centro de control.
Por último, dicho centro de control ha sido objeto de importantes mejoras, puesto que el mismo se ha dotado de medios que permiten su conexión remota con un medio simple de programación que, en el caso de la invención, está constituido preferentemente por un teléfono móvil. Tales medios consisten, según se ha dicho en lo que antecede, en una salida serie de tipo RS-232, susceptible de ser conectada a un módem GSM, así como en dispositivos de programación susceptibles de ser accionados con mensajes cortos, y de acuerdo con funciones predeterminadas asociadas al accionamiento de la tecla respectiva.
Como se comprenderá, el centro de control está capacitado para incorporar otros medios adicionales para controlar, de manera convencional, otras funciones de seguridad, alarma, medición, etc., tales como aperturas de puertas, detectores volumétricos de alarma, detectores de movimiento, sensores de medición de CO_{2} o de NO_{2}, salidas para la activación de relés o electroválvulas susceptibles de conexión a cargas resistivas o inductivas, u otros simi-
lares.
Breve descripción de los dibujos
Estas y otras características y ventajas de la invención, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una forma preferida de realización, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:
La Figura 1 muestra una representación esquematizada de un equipo conforme a la invención, cuyos dispositivos representa dos corresponden básicamente a los contenidos en el documento de Patente anterior ES-2 073.967;
Las Figuras 2 y 3 son representaciones esquematizadas de una preunidad, respectivamente en estado desmontado y en estado acabado, y
Las Figuras 4 y 5 son vistas similares de una unidad del tipo de las que incorpora el equipo de pretratamiento de la invención, asimismo es sus respectivas condiciones de desmontado y acabado.
Descripción de una forma de realización preferida
Tal y como se indica en lo que antecede, la descripción detallada que sigue del objeto de la invención va a ser llevada a cabo con la ayuda de las Figuras de los dibujos anexos, en las que se muestra, de manera esquematizada, la representación de un sistema obtenido mediante la aplicación del equipo de la invención a un motor de combustión interna. Atendiendo en primer lugar a la Figura 1, se aprecia un motor 1 alimentado a partir del combustible contenido en el depósito 2 con la ayuda de una bomba 3, y refrigerado mediante un radiador 4 hacia el que circula el agua calentada por el motor en funcionamiento. El equipo de la invención prevé la utilización de medios adicionales, tales como una preunidad 5, una unidad 6, medios sensores 7 de la temperatura del combustible y medios sensores 10 de la temperatura del ambiente, aprovechándose dichos sensores para enviar información a un centro de control identificado mediante la referencia numérica 9.
A diferencia con el modo de funcionamiento convencional, en el que el combustible se alimenta a la bomba 3 de combustible después de pasar por el filtro 8 (según marca la línea "L" de puntos), en el caso del equipo de la invención el combustible sigue otro recorrido diferente, esquematizado mediante varias flechas "F", de modo que después de pasar por el filtro 8, accede al resto de dispositivos antes citados, hasta llegar a la bomba 3 de combustible desde donde se introduce en el motor 1. Entre dicha bomba y el depósito 2, se ha previsto también una línea "R" de retorno, como suele ser habitual.
Siguiendo el recorrido marcado por las flechas "F", se puede apreciar cómo se conduce el combustible a través de una trayectoria que equivale a la que se había previsto en el caso de la Patente anterior núm. ES-2 073 967 del mismo titular, pero en este caso dicho combustible se somete a un tratamiento más completo en cada uno de dichos dispositivos, para lo cual estos últimos han sido convenientemente modificados y adaptados. Así, en primer lugar, se observa que el combustible, tras pasar por el filtro 8, accede a la preunidad 5, donde puede ser sometido o no, según convenga, a una primera fase de calentamiento, según determine el centro de control 9 en función de la información recibida desde los sensores 7, 10 de temperatura de combustible y temperatura del ambiente; a continuación, accede a la unidad 6, donde se somete a una segunda fase del tratamiento, en virtud de la cual puede ser calentado nuevamente, según determine el centro de control; a continuación, en su recorrido hacia la bomba 3, pasa a través del sensor 7 de temperatura de combustible, donde se mide su temperatura, y desde el que se envía la información pertinente al centro de control 9.
Para una mejor comprensión de la invención, se han realizado representaciones gráficas que muestran la constitución de dichos elementos de preunidad y unidad citados en lo que antecede. Así, en lo que se refiere a la preunidad, las Figuras 2 y 3 de los dibujos muestran a dicho elemento en sus estados de desmontado y de totalmente acabado, respectivamente. Si se observa la Figura 2, se puede apreciara que la preunidad consta de un casquillo 11 de un material tal como latón o similar, a través del cual corre el agua caliente procedente del motor 1, y que circulando por el conducto "A", se dirige hacia el radiador 4 para ser enfriada; un serpentín 12 de cobre, que rodea a dicho casquillo 11 de latón, y que conduce el combustible procedente del filtro 8, a contracorriente con el agua, y una resistencia eléctrica de calentamiento (no representada por ser de tipo convencional), que abraza al serpentín, estando todos estos elementos mantenidos en sus posiciones por medio de casquillos laterales extremos 13, y el conjunto encapsulado en resina epoxi con el fin de proporcionar un carácter estanco al conjunto, evitando la oxidación de los distintos componentes, y proporcionando una atmósfera inerte que impide que el calor escape hacia el exterior.
El aspecto final del conjunto es según se aprecia en la Figura 3, donde solamente aparecen al descubierto las porciones extremas del casquillo 11, así como las salidas 14 asociadas la entrada/salida de combustible hacia/desde el serpentín 12, y un conecto eléctrico 15 mediante el que se alimenta la resistencia interna cuando el centro de control 9 así lo determine.
Con esta disposición se logra crear, según se dijo anteriormente, un "sándwich térmico" entre la resistencia y el agua caliente, que provoca la expansión del combustible, y en consecuencia, una mezcla más íntima de sus componentes. Como detalle constructivo, se prefiere utilizar, para los casquillos 13 extremos, un par de piezas de aleación de zamak fundidas en ambos extremos, provistas de las salidas pertinentes, quedando el conjunto aislado por la resina epoxi y encerrado en el interior de una carcasa metálica que, por ejemplo, puede ser de aluminio.
El efecto derivado de la utilización de esta preunidad 5, aporta importantes beneficios sobre el sistema, puesto que se consigue una mejor mezcla de los componentes del combustible, especialmente cuando se trata de gasoil, mejorando la fase de arranque en frío, y mejorando los índices de consumo y contaminación.
En su caso, la mencionada unidad 6, representada en las Figuras 4 y 5 en condiciones respectivas de desmontada y totalmente acabada, ha sido construida de modo que comprende en su interior un serpentín 16 de cobre o similar, a través del cual se mueve el combustible en su paso hacia la bomba 3, y configurado de modo que está capacitado para acoplarse a un casquillo 17 interno; una resistencia eléctrica (no representada) del tipo de inserción, para su introducción en el interior de dicho casquillo, convenientemente aislada para proporcionar un alto grado de seguridad; y una pieza de zamak 18 abrazando al serpentín. La temperatura de esta unidad 6 es diferente de la temperatura de la preunidad 5, lo que unido a los efectos producidos por la aleación de zamak, hace que sea posible que el combustible se disperse mejor en el interior de la cámara de combustión, obteniéndose con ello una mejor mezcla con el aire. El resultado inmediato es que la combustión se enriquece en su totalidad, no sólo en las paredes del cilindro sino también en aquellas otras partes que están a menor temperatura, evitándose en gran medida los inquemados. Esta mejora de la calidad de la combustión conduce a una mayor duración del motor. La unidad acabada es según se muestra en la Figura 5, de modo que por el exterior solamente se aprecian las tomas 19 asociadas al paso del combustible, y el conector 20 para la alimentación eléctrica de la resistencia de inserción mencionada cuando así lo determine el centro de control 9.
Por último, el combustible accede, antes de llegar a la bomba 3 de combustible, al bloque 7 contenedor de un sensor destinado a medir la temperatura del combustible, y suministrar la información pertinente al centro de control 9, de manera complementaria con la información recibida desde el sensor 10 encargado de medir la temperatura del ambiente.
Dicho centro de control se encarga de ejercer un control completo de todo el sistema, y determina el envío de señales para la conexión/desconexión de los elementos de calentamiento de la preunidad 5 y de la unidad 6, en función de las temperaturas medidas por ambos sensores 7, 10, con el fin de adecuar la temperatura del combustible alimentado al motor 1, a las mejores condiciones de utilización con vistas a obtener todas las mejoras que se han descrito ya en lo que antecede.
De acuerdo con la invención, el centro de control está provisto de una salida serie de tipo RS-232, a la que se puede conectar un módem GSM para permitir que el equipo pueda ser programado remotamente, mediante el envío de mensajes cortos a través de un teléfono móvil.
A continuación se detalla una relación de mensajes cortos que a título de ejemplo no limitativo, pueden ser aprovechados para su envío al centro de control:
&C
: \hskip0.5cm Autorizar teléfono móvil como central mediante clave
&E
: \hskip0.5cm Encender
&A
: \hskip0.5cm Apagar
&B
: \hskip0.5cm Borrar programación
&H
: \hskip0.5cm Poner en hora
&N
: \hskip0.5cm Estado del sistema
&O
: \hskip0.5cm Activar salidas
&P
: \hskip0.5cm Habilitar entradas
&T
:\hskip0.5cm Tiempo de funcionamiento
&G
: \hskip0.5cm Lee el proveedor actual de telefonía y su número de celda
\vskip1.000000\baselineskip
(Este comando se puede utilizar localización del vehículo)
&L
: \hskip0.5cm Programación lunes
&M
: \hskip0.5cm Programación martes
&X
: \hskip0.5cm Programación miércoles
&J
: \hskip0.5cm Programación jueves
&V
: \hskip0.5cm Programación viernes
&S
: \hskip0.5cm Programación sábado
&D
: \hskip0.5cm Programación domingo
&Z
: \hskip0.5cm Programación días laborables de lunes a viernes
&W
: \hskip0.5cm Programación todos los días indefinidamente
Además, el equipo incorpora otros medios con aplicaciones distintas, tal como la detección de situaciones de alarma, la realización de mediciones, etc. A tal efecto, se ha previsto la disposición de tres entradas digitales de propósito general, para la detección de la apertura de puertas, para detectores volumétricos o de movimiento, u otros, y de tal modo que cuando se activa una entrada, el sistema envía un mensaje corto al teléfono móvil autorizado como central, indicando la entrada que se ha activado; y una entrada analógica, para su conexión a un sensor auxiliar, y que permite la utilización de diferentes tipos de sensores para la medición de CO_{2}, NO_{x}, etc.
Asimismo, el equipo dispone de dos salidas de propósito general para la activación de relés o electroválvulas, pudiendo conectarse a estas salidas tanto cargas resistivas como inductivas. Las salidas son activables mediante comandos, y a continuación se proporciona un ejemplo de comandos preferidos por la invención:
&0,1,0
Salida 1 desactivada
&0,1,1
Salida 1 activada
&0,2,0
Salida 2 desactivada
&0,2,1
Salida 2 activada
Los medios de control del sistema incorporan además un reloj en tiempo real, con compensación de meses de 28 días y años bisiestos, mediante el que se realiza la programación del encendido del equipo según convenga. Así, por ejemplo, el sistema se puede encender de forma inmediata con el comando &E como se ha expuesto anteriormente, o bien puede ser susceptible de programación de su encendido a una hora determinada de cualquier día concreto, con la utilización de los comandos apropiadas, según se expone a título de ejemplo en lo que sigue:
&L,07h45m00s
: \hskip0.5cm Encender el próximo lunes a la hora indicada
&N,07h45m00s
: \hskip0.5cm Encender el próximo martes a la hora indicada
&X,07h45m00s
: \hskip0.5cm Encender el próximo miércoles a la hora indicada
&J,07h45m00s
: \hskip0.5cm Encender el próximo jueves a la hora indicada
&V,07h45m00s
: \hskip0.5cm Encender el próximo viernes a la hora indicada
&S,07h45m00s
: \hskip0.5cm Encender el próximo sábado a la hora indicada
&D,07h45m00s
: \hskip0.5cm Encender el próximo domingo a la hora indicada
&Z,07h45m00s
: \hskip0.5cm Encender de lunes a viernes a la hora indicada
&W,07h45m00s
: \hskip0.5cm Encender todos los días a la hora indicada
De este modo, con la programación adecuada del encendido del equipo, se logra una optimización del arranque en frío matutino de los vehículos, mejorando considerablemente el ahorro de combustible, y disminuyendo drásticamente la contaminación atmosférica.
Por otra parte, con la utilización del comando &G, el sistema envía a la central un mensaje con el número de proveedor de telefonía y el número de la celda telefónica donde está registrado el módem GSM, es decir, se puede utilizar como localización del vehículo, debido a que el número de celda es único para ese proveedor, y dicha celda está situada en un punto geográfico concreto.
Con el comando &T, el sistema envía a la central un menaje con el tiempo acumulado a partir de cuando se montó el equipo, el tiempo que el motor ha estado encendido, el tiempo que la unidad 6 ha estado activada, o el tiempo que la preunidad 5 ha estado encendida, siendo estos datos aprovechables con gran utilidad a efectos estadísticos.
Los beneficios derivados de la utilización del sistema de la invención, han podido ser comprobados experimentalmente, y entre ellos se consideran como más importantes los que se citan a continuación: un ahorro medio de combustible del orden de un 7%; una disminución media del orden de un 50% en la emisión de partículas, que en algunos casos ha llegado a alcanzar hasta un 90%; una considerable disminución de las emisiones de CO_{2} en virtud de la mejora de la combustión, y por ello con el ahorro de combustible consiguiente; un mejor mantenimiento de la potencia del motor a plena carga; una mejora de las condiciones generales del motor, puesto que el tratamiento del combustible contribuye a alargar la vida del motor, al ser eliminadas las partículas incandescentes que ensucian el motor y arañan los segmentos, las válvulas, etc; una menor necesidad de mantenimiento del motor, con el consiguiente ahorro en los costes de piezas de sustitución, y también con un ahorro directo al permitir prolongar el período entre cambios de aceite sucesivos; por último, un reducido o nulo mantenimiento del sistema, puesto que no incluye elementos o piezas que requieran sustitución cíclica, o que estén sometidas a desgaste.
No se considera necesario hacer más extenso el contenido de esta descripción para que un experto en la materia pueda comprender su alcance y las ventajas derivadas de la invención, así como desarrollar y llevar a la práctica el objeto de la misma.
No obstante, debe entenderse que la invención ha sido descrita según una realización preferida de la misma, por lo que puede ser susceptible de modificaciones sin que ello suponga alteración alguna del fundamento de dicha invención, pudiendo afectar tales modificaciones, en particular, a la forma, al tamaño y/o a los materiales de fabricación del conjunto o de sus partes.

Claims (3)

1. Perfeccionamientos introducidos en los equipos de pretratamiento cíclico del combustible electrónicamente comandados, de especial aplicación a motores de combustión interna, del tipo de los que incorporan, en el circuito de alimentación del combustible, una preunidad (5) de calentamiento, una unidad (6) de calentamiento, y un conjunto de sensores (7, 10) para medir, respectivamente, la temperatura del combustible y la temperatura del ambiente, cuyos datos son enviados a un centro de control (9) que determina la conexión/desconexión de los medios de calentamiento asociados a cada uno de dichos dispositivos de preunidad (5) y unidad (6) de calentamiento citados, que se caracteriza porque dicha preunidad (5) comprende un casquillo (11) interior de latón a través del cual circula el agua caliente procedente del motor y con destino al radiador (4), un serpentín (12) de cobre que rodea a dicho casquillo de latón y por el que circula, a contracorriente con el agua, el combustible de alimentación del motor, y una resistencia eléctrica de calentamiento que rodea al serpentín, estando todos estos elementos encapsulados en resina epoxi, y de modo que se origina un "sándwich térmico" entre la resistencia eléctrica y el agua caliente que provoca la expansión del combustible, y una mezcla más íntima de los componentes de éste; dicha unidad (6) comprende un casquillo (17) y un serpentín (16) de cobre, en cuyo interior dispone de una resistencia eléctrica del tipo de inserción, y una pieza de aleación de zamak que abraza a dicho serpentín, sometiéndose aquí el combustible a un tratamiento a temperatura diferente a la preunidad (5), en virtud de lo cual se logra una mejor dispersión del combustible dentro de la cámara de combustible, y una mejor mezcla del mismo con el aire; un centro de control (9) que, además de determinar la conexión/desconexión de los medios de calentamiento de ambas preunidad (5) y unidad (5) en virtud de los valores de temperatura del combustible y del ambiente medida por los sensores (7, 10), dispone de una salida serie de tipo RS-232, susceptible de conexión a un módem GSM, a través del cual pueden ser programados los medios pertinentes contenidos en el centro de control desde una central externa remota, tal como un teléfono móvil o similar.
2. Perfeccionamientos según la reivindicación 1, que se caracteriza porque la programación de los medios del centro de control (9) se realiza mediante el envío de mensajes cortos, y comprende una multiplicidad de funciones relativas a las formas, tiempos y modos de funcionamiento, incluyendo el encendido/apagado a horas y días predeterminados.
3. Perfeccionamientos según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que se caracteriza porque el equipo comprende además un conjunto de entradas/salidas asociadas a funciones complementarias del equipo, tales como detección de apertura de puertas, detectores volumétricos, detectores de movimiento, medición de niveles de CO_{2} y NO_{x}, o la activación de relés o electroválvulas, o cualquier carga de naturaleza resistiva o inductiva, y porque incorpora además un reloj en tiempo real mediante el que se logra programar la actuación del equipo en el instante deseado.
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