ES2284361A1 - Sistema de regulacion de la carga o par motor para motor dual, de combustion homogenea de encendido por combustion heterogenea. - Google Patents
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Abstract
Sistema de regulación de la carga o par motor para motor DUAL, de combustión homogénea de encendido por combustión heterogénea. El sistema de la invención comprende una válvula de estrangulamiento de la admisión, una inyección de gasoil para cada régimen de giro y condición de funcionamiento, y una aportación de combustible principal para conseguir una realización aire/combustible global objetivo predeterminada en el que se regula la carga o par motor a partir de la variación del flujo de admisión que provoca la citada válvula de estrangulamiento de la admisión.
Description
Sistema de regulación de la carga o par motor
para motor DUAL, de combustión homogénea de encendido por combustión
heterogénea.
La presente invención tiene por objeto un
sistema de regulación de la carga o par motor para motor DUAL, de
combustión homogénea de encendido por combustión heterogénea.
El sistema de la presente invención se refiere a
los motores alternativos de combustión interna de combustión
heterogénea, también conocidos como de encendido por compresión o
diesel, que se adaptan para el consumo de un combustible principal
que realice mezclas homogéneas con el aire en las condiciones
existentes en el colector de admisión, en lo que se conoce como
motor DUAL.
En especial, en aquellos en los que las
variaciones de carga (par motor) son importantes, como en las
aplicaciones vehiculares así como en motores de generación,
especialmente en las condiciones de trabajo de carga variables.
Los motores duales se caracterizan por el empleo
de dos combustibles, uno, el principal, se mezcla de forma
homogénea con el aire durante el proceso de admisión y el segundo
se inyecta directamente en la cámara de combustión. El combustible
que se inyecta en la cámara de combustión debe encenderse antes que
el combustible introducido en la admisión detone debido al proceso
de compresión. De este modo el segundo combustible inicia una
combustión heterogénea que se convierte en el encendido del primer
combustible.
La característica principal de este tipo de
motores consiste en la posibilidad de operar únicamente con el
combustible que se inyecta directamente en la cámara de combustión,
normalmente gasoil, o de modo dual con gasoil y el combustible
principal, que debe ser un combustible que forme mezclas homogéneas
y estables con el aire. Cuando opera con los dos combustibles
interesa maximizar la aportación del combustible principal, ya que
es estratégicamente más interesante su utilización.
El proceso de combustión resultante en el motor
dual es un proceso de combustión que puede operar con la elevada
relación de compresión de los motores de combustión heterogénea, o
motores diesel, y a la vez emplear como combustible principal un
combustible especialmente indicado para operar con motores de
combustión homogénea de encendido provocado, o motores Otto, e
incluso combustibles de composición variables que dan problemas con
los sistemas de encendido provocado de este tipo de motores.
Fruto de la combinación de ambos se puede
conseguir una eficiencia de la transformación de calor en trabajo
muy elevada, por la elevada relación de compresión con la que
trabaja el motor y a la vez la velocidad global de la combustión es
muy superior a la velocidad de combustión de los motores de
combustión heterogénea, donde una vez iniciada la combustión, ésta
está controlada por el proceso de difusión que conlleva que la
combustión sea excesivamente lenta, en especial a regímenes de giro
elevados y que comporta una generación de partículas, con el
consiguiente aumento de la emisión de contaminantes.
La problemática de este tipo de motores radica
en el control adecuado de la mezcla de combustibles que se
introduce y asociada a esta problemática la metodología de
regulación de la carga (par motor).
En los motores de combustión heterogénea la
regulación de la carga se produce por la variación del ratio
aire/combustible, de modo que el motor, en un comportamiento que
puede asimilarse a una entrada de aire constante aumenta el par
motor a medida que se aumenta la cantidad de combustible inyectado
en el interior de la cámara de combustión.
La regulación del motor dual se realiza del
mismo modo, de manera que para aumentar el par motor se produce un
incremento de la aportación del combustible principal en la
admisión, manteniendo, o intentando mantener la aportación de
gasoil constante.
La problemática del proceso de combustión radica
en que en la transición entre la condición de ralentí, donde el
motor opera únicamente con gasoil y la de plena carga donde se
realiza una aportación muy importante de combustible principal debe
realizarse una transición durante la cual la relación
aire/combustible de la mezcla homogénea es demasiado pobre con lo
que el proceso de combustión no se realiza de forma óptima, y
produce inquemados e ineficiencia.
Las soluciones habituales para resolver este
problema se basan en el aumento del porcentaje de gasoil inyectado
a cargas parciales, lo que conlleva un problema, ya que a la
cantidad de gasoil inyectada a carga parcial es mayor que la
inyectada a plena carga, lo que conlleva un sistema de regulación
en el que debe aumentarse y disminuirse la cantidad de gasoil al
aumentar la carga, y esta debe combinarse con un incremento
paulatino de la aportación de combustible principal.
La problemática asociada a este tipo de
regulación es especialmente grave en los transitorios rápidos de un
vehículo, donde debe realizarse la transición de baja carga a plena
carga de modo muy rápido, produciéndose una aumento súbito de
aportación de gasoil que debe ser retirada de modo perfectamente
combinado con el aumento de la aportación de combustible principal
ya que sino puede producirse la introducción de un exceso de
combustible o una combinación de ambos inadecuada que provoca
detonaciones y mal funcionamiento del motor.
La presente invención proporciona un sistema de
regulación de la carga (o par motor) que permite la correcta
operación del motor, en modo dual, en todas las condiciones de
carga.
El sistema de regulación de la carga (o par
motor) para motor DUAL, de combustión homogénea de encendido por
combustión heterogénea de la invención, que es aplicable a un motor
de combustión heterogénea, también llamado de encendido por
compresión o de tipo "diesel" que tiene una aportación de
combustible principal en la admisión para su funcionamiento
dual.
El sistema de regulación de la invención
comprende al menos unas válvulas de estrangulamiento de la
admisión, una inyección de gasoil para cada condición de
funcionamiento y una aportación de combustible principal para
conseguir una relación aire combustible global objetivo, en el que
se regula la carga a partir de la variación del flujo de admisión
(o cantidad de mezcla aire/combustible principal) que provoca la
citada válvula de estrangulamiento de admisión.
Según la presente invención, la aportación de
combustible principal se determina en función de la estimación del
flujo de admisión (o cantidad de mezcla aire/combustible
principal), la relación aire/combustible global detectada en el
flujo de gases de escape y las condiciones de funcionamiento del
motor.
Según la invención, la estimación del flujo de
admisión (o cantidad de mezcla aire/combustible principal) se
realiza mediante un caudalímetro o mediante un cálculo a partir de
diversos parámetros de funcionamiento del motor.
Según la presente invención, la aportación de
combustible principal se realiza antes o después de al menos una
válvula de estrangulamiento del flujo de admisión (o cantidad de
mezcla aire/combustible principal).
Según la invención, la aportación de combustible
principal se realiza de modo conjunto para todos los cilindros, y
puede ser en agrupaciones de cilindros o de modo independiente para
cada cilindro.
Según la presente invención, la medición del
ratio aire/combustible global se realiza en distintos puntos del
sistema de escape.
Según la invención, el sistema de la invención
es aplicable a un motor con un sistema de sobrealimentación, cuya
aportación de combustible y estrangulamiento se realiza con
anterioridad o posterioridad del compresor de admisión.
Según la presente invención, una unidad
electrónica de control controla los parámetros funcionales del
sistema.
Según la invención, la unidad electrónica de
control emplea otros parámetros del motor, de la instalación, del
vehículo o del usuario, para la regulación del sistema.
Según la presente invención, el combustible
principal presenta una variación de composición durante el
funcionamiento del motor.
Estas y otras características se desprenderán
mejor de la descripción detallada que sigue, para facilitar la cual
se acompaña de dos láminas de dibujos en las que se ha representado
un caso práctico de realización que se cita solamente a título de
ejemplo no limitativo del alcance de la presente invención.
En dichos dibujos:
La figura 1 es una vista esquemática del sistema
de regulación del flujo de admisión o par motor, para motor DUAL,
de combustión homogénea de encendido por combustión heterogénea, en
la que la aportación de combustible principal se realiza antes de
la válvula de estrangulamiento, según la presente invención.
La figura 2 es una vista esquemática similar la
figura 1, en la que la aportación de combustible principal se
realiza después de la válvula de estrangulamiento.
La figura 3 es una vista esquemática similar a
las figuras 1 y 2, en la que la aportación de combustible principal
se efectúa entre dos válvulas de estrangulamiento posicionadas en
serie.
La figura 4 es una vista esquemática similar a
la figura 3, en la que las válvulas de estrangulamiento están
posicionadas en paralelo.
La figura 5 es una vista esquemática similar a
la figura 2, en la que la aportación de combustible principal se
realiza de forma agrupada.
La figura 6 es una vista esquemática similar a
la figura 5, en la que la aportación de combustible principal se
realiza individualmente.
La figura 7 es una vista esquemática similar a
la figura 1, en la que la medición aire/combustible global se
realiza en distintos puntos del escape.
La figura 8 es una vista esquemática similar a
la figura 1, en la que se ilustra la aplicación de la invención a un
motor con sobrealimentación mediante un grupo turbocompresor.
La figura 9 es una vista esquemática similar a
la figura 1, en la que se ilustra la incorporación de la unidad
electrónica de control.
De conformidad con los dibujos, la figura 1
ilustra una configuración preferente de la realización preferida de
la invención, en la que el motor alternativo de combustión interna
(1) presenta un sistema de inyección de gasóleo (2) que permite la
combustión del aire que entra en el motor (1) por el colector de
admisión (3) y que sale del mismo, una vez realizada la combustión
por el colector de escape (4), presenta una línea de combustible
principal (5) que es aportado de forma controlada en un punto del
colector de admisión (6) donde es mezclado con el aire de admisión,
que es regulado por la válvula de estrangulamiento (7). La mezcla
que se introduce en el motor (1) es medida en el colector de
admisión (8) y la relación aire/combustible global es medida en el
colector de escape (9), de modo que puede establecerse la
regulación adecuada para definir la cantidad de gas necesaria para
obtener la relación aire/combustible objetivo.
La figura 2 ilustra otra configuración en la que
la aportación de combustible principal (6) se realiza con
posterioridad a la válvula de estrangulamiento (7).
La figura 3 ilustra otra configuración del
sistema que representa la medición de aire (9) que utiliza
parámetros de funcionamiento del motor para realizar la estimación
del flujo de aire que se introduce en el motor, y la estrangulación
de aire se realiza con varias válvulas de estrangulamiento (7)
colocadas en serie.
En otra configuración del sistema, la figura 4
ilustra, la estrangulación de aire que se realiza con varias
válvulas de estrangulamiento (7) colocadas en paralelo.
La figura 5 ilustra otra configuración en la que
la aportación de combustible principal (6) no es única y se
realiza de modo agrupado para diversos cilindros del motor.
La figura 6 ilustra otra configuración en la que
la aportación de combustible principal (6), se realiza de modo
independiente a cada cilindro.
En la configuración, según la figura 7, el
sistema de medición (9) de la relación aire/combustible global no
es único y se realiza en más de un punto, de modo agrupado a los
cilindros.
En la configuración, ilustrada en la figura 8,
el sistema se emplea en un motor sobrealimentado por grupo
turbocompresor (11), con la turbina (T) y el compresor (C).
Por su parte, la figura 9 ilustra la
configuración que incorpora la unidad electrónica de control
(10).
La invención, dentro de su esencialidad, puede
ser llevada a la práctica en otras formas de realización que
difieran solo en detalle de la indicada únicamente a título de
ejemplo, a las cuales alcanzará igualmente la protección que se
recaba. Podrá, pues, realizarse este Sistema de regulación de la
carga o par motor para motor DUAL, de combustión homogénea de
encendido por combustión heterogénea, con los medios, componentes y
accesorios más adecuados, pudiendo los elementos componentes ser
sustituidos por otros técnicamente equivalentes, por quedar todo
ello comprendido dentro de las reivindicaciones.
Claims (17)
1. Sistema de regulación de la carga para motor
DUAL, de combustión homogénea de encendido por combustión
heterogénea, del tipo aplicable a un motor de combustión
heterogénea, también llamado de encendido por compresión o de tipo
"diesel" que tiene una aportación de combustible principal en
la admisión para su funcionamiento dual, caracterizado
porque comprende al menos una válvula de estrangulamiento (7) de la
admisión, una inyección de gasoil (2) para cada régimen de giro y
condición de funcionamiento, y al menos una aportación (6) de
combustible principal (5) para conseguir una realización
aire/combustible global objetivo predeterminada en el que se regula
la carga a partir de la variación del flujo de admisión que provoca
la citada válvula de estrangulamiento (7) de admisión.
2. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la aportación (6) de combustible
principal (5) se determina en función de la estimación del flujo de
admisión (8) y la relación aire/combustible global detectada (9) en
el flujo de escape de gases y las condiciones de funcionamiento
del motor (1).
3. Sistema, según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque la estimación del flujo de admisión (8)
se realiza mediante un caudalímetro (8) y/o mediante un cálculo a
partir de diversos parámetros de funcionamiento del motor (1).
4. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la aportación (6) de combustible
principal (5) se realiza antes de al menos una válvula de
estrangulamiento (7) del flujo de admisión (8).
5. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la aportación (6) de combustible
principal (5) se realiza después de al menos una válvula de
estrangulamiento (7) del flujo de admisión (8).
6. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la aportación (6) de combustible
principal (5) se realiza entre al menos dos válvulas de
estrangulamiento (7) del flujo de admisión (8).
7. Sistema, según las reivindicaciones 4, 5, y
6, caracterizado porque las válvulas de estrangulamiento (7)
están posicionadas en serie.
8. Sistema, según las reivindicaciones 4, 5, y
6, caracterizado porque las válvulas de estrangulamiento (7)
están posicionadas en paralelo.
9. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la aportación de combustible principal
(5) se realiza de modo conjunto para todos los cilindros del motor
(1).
10. Sistema, según la reivindicación 9,
caracterizado porque la aportación de combustible principal
(5) se realiza en agrupaciones de cilindros del motor (1).
11. Sistema, según la reivindicación 9,
caracterizado porque la aportación de combustible principal
(5) se realiza de modo independiente para cada cilindro del motor
(1).
12. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la medición del ratio aire/combustible
global (9) se realiza en distintos puntos de los conductos de
escape.
13. Sistema, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque es aplicable a un motor (1)
con medios de sobrealimentación mediante un turbocompresor
(11).
14. Sistema, según la reivindicación 13,
caracterizado porque la aportación de combustible principal
(5) y el estrangulamiento (7) se realiza con anterioridad y/o
posterioridad al compresor de admisión.
15. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque los parámetros funcionales del par
motor se controlan mediante una unidad electrónica de control
(10).
16. Sistema, según la reivindicación 15,
caracterizado porque la unidad electrónica de control (10)
emplea otros parámetros del motor (1), de la instalación del
vehículo y/o del usuario para la regulación del par motor.
17. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el combustible principal (5) presenta
una variación de composición durante el funcionamiento del motor
(1).
Priority Applications (5)
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| EP06847061.6A EP1956218A4 (en) | 2005-11-23 | 2006-11-22 | SYSTEM FOR CONTROLLING THE ENGINE TORQUE OR THE CHARGE FOR A DUAL ENGINE, WITH HOMOGENEOUS IGNITION BY MEANS OF HETEROGENIC COMBUSTION |
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| CL2006003238A CL2006003238A1 (es) | 2005-11-23 | 2006-11-22 | Sistema de regulacion de la carga para motor dual, con una aportacion de combustible principal en la admision para su funcionamiento dual, que posee una valvula de estrangulacion de la admision, una inyeccion de gasoil para cada regimen de giro y condicion de funcionamiento, y al menos una aportacion de combustible principal. |
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| CN104133391A (zh) * | 2014-07-17 | 2014-11-05 | 中北大学 | 一种双电机加载机构电动负载模拟器 |
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