ES2292125T3 - Sistema de motor de combustion interna con capacidad para generar hidrogeno. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de motor de combustión interna con capacidad para generar hidrógeno, que comprende: un depósito de combustible hidrogenado(32) que se rellena con un combustible hidrogenado que contiene hidruro orgánico; un depósito de gasolina (48) que se rellena de gasolina normal; un medio para separar combustible (22,40) para separar el combustible hidrogenado en un gas rico en hidrógeno y un producto de deshidrogenación; un medio de consumo de gas rico en hidrógeno (10) para consumir gas rico en hidrógeno; un medio de mezcla del producto de deshidrogenación (46, 80, 108) para mezclar el producto de deshidrogenación con la gasolina normal; y un medio de suministro de combustible (60, 62, 20) por el cual un combustible mixto compuesto de gasolina normal y producto de deshidrogenación alimenta un motor de combustión interna, que se caracteriza por el medio de mezcla del producto de deshidrogenación (46, 80, 108) que incluye un medio guía del producto de deshidrogenación (46) para guiar el producto de deshidrogenación hacia el depósito de gasolina (48); un medio para detectar el porcentaje de mezcla (80, 100, 102) para detectar el porcentaje mixto de producto de deshidrogenación en el depósito de gasolina; y un medio de paro del producto de deshidrogenación (46, 80, 106) para prohibir que el producto de deshidrogenación fluya hacia el depósito de gasolina (48) si el cociente mixto excede el cociente máximo permitido.
Description
Sistema de motor de combustión interna con
capacidad para generar hidrógeno.
La presente invención se refiere a un sistema de
combustión interna con capacidad para generar hidrógeno. En
particular, la invención hace referencia a un sistema de motor de
combustión interna equipado para poder generar hidrógeno, que
funciona usando tanto combustible hidrogenado como gasolina
normal.
Tal como se ha divulgado en, por ejemplo, la
patente japonesa Laid-Open Nr.
2003-343360, se conocen sistemas de combustión
interna provistos de una capacidad para generar hidrógeno.
Específicamente, el sistema incluye un mecanismo para generar un
gas rico en hidrógeno y productos de deshidrogenación como el
naftaleno a partir de híbridos orgánicos que contienen combustible
hidrogenado como la Decalina así como un motor de hidrógeno que
utiliza el gas rico en hidrógeno generado como combustible.
En el sistema divulgado en la publicación
anteriormente mencionada, mientras el motor de hidrógeno está
funcionando, el combustible hidrogenado se separa en un gas rico en
hidrógeno y los productos de deshidrogenación utilizando el calor
generado por la operación. Luego, únicamente se extrae el gas rico
en hidrógeno y se utiliza como combustible. Los productos de
deshidrogenación restantes se recogen en un depósito de
recuperación. El depósito de recuperación tiene una tubería de
descarga a través de la cual se pueden descargar los productos de
deshidrogenación al exterior.
Tal como se ha descrito antes, este sistema
puede generar por si mismo hidrógeno para utilizarlo como
combustible. Por lo tanto es posible realizar un sistema que
funcione con hidrógeno como combustible sin tener que instalar un
depósito de hidrógeno de alta presión o algo similar.
Incluyendo el documento anteriormente
mencionado, el solicitante es consciente de los siguientes
documentos como un modelo afín a la presente invención.
(Documento de patente
1)
Patente japonesa Laid-Open nr.
2003-343360
(Documento de patente
2)
Patente japonesa Laid-Open nr.
2002-255503
(Documento de patente
3)
Patente japonesa Laid-Open nr.
7-63128
(Documento de patente
4)
Patente japonesa Laid-Open nr.
2004100501.
A propósito, para que un motor de combustión
interna tenga una gran potencia, resulta eficaz alimentar el motor
de combustión interna tanto con gasolina como con hidrógeno. Esta
función se puede conseguir, por ejemplo, aplicando el sistema del
modelo anterior previamente mencionado a un motor de combustión
interna ordinario que funcione con gasolina.
No obstante, en el sistema del modelo anterior
previamente mencionado, se descargan productos de deshidrogenación
que son productos secundarios capaces de generar gas rico en
hidrógeno. Por consiguiente, si el sistema se aplica simplemente a
un sistema de combustión interna ordinario, se tendrán que descargar
frecuentemente productos de deshidrogenación, lo que exigirá que el
usuario realice operaciones de mantenimiento/gestión
engorrosas.
La presente invención se ha planificado para
resolver el problema anteriormente mencionado. Un objetivo de la
presente invención consiste en lograr un motor de combustión interna
equipado para generar hidrógeno que pueda utilizar tanto gas rico en
hidrógeno como gasolina normal como combustible sin que ello
requiera operaciones de mantenimiento/gestión engorrosas.
El anterior objetivo se consigue mediante un
primer aspecto de la presente invención. El primer aspecto de la
presente invención se refiere a un sistema de motor de combustión
interna con una capacidad para generar hidrógeno. El sistema
incluye un depósito de combustible hidrogenado que se rellena de un
combustible hidrogenado que contiene un hidruro orgánico. El
sistema incluye también un depósito de gasolina que se rellena de
gasolina normal. Dispone de una unidad para separar el combustible
que separa el combustible hidrogenado en un gas rico en hidrógeno y
un producto de deshidrogenación. Dispone de un mecanismo que consume
gas rico en hidrógeno para consumir el gas rico en hidrógeno.
Dispone de una unidad de mezcla del producto de deshidrogenación
para mezclar el producto de deshidrogenación con la gasolina normal.
Además, el sistema incluye una unidad que suministra combustible
mediante la cual un combustible mixto compuesto de gasolina normal y
de producto de deshidrogenación alimenta un motor de combustión
interna.
El objetivo anterior de la presente invención se
consigue también gracias a un segundo aspecto de la presente
invención. El segundo aspecto de la presente invención se refiere
al sistema del motor de combustión interna conforme al primer
aspecto. En este aspecto, la unidad de mezcla del producto de
deshidrogenación incluye un mecanismo guía del producto de
deshidrogenación para guiar el producto de deshidrogenación al
interior del depósito de gasolina, una unidad que detecta la
proporción mezclada para detectar la proporción mezclada de
producto de deshidrogenación en el depósito de gasolina y una
unidad de paro del producto de deshidrogenación que impide el flujo
del producto de deshidrogenación al depósito de gasolina si el
porcentaje de mezcla excede la proporción máxima autorizada.
El objetivo anterior se consigue además gracias
a un tercer aspecto de la presente invención. El tercer aspecto de
la presente invención se refiere al sistema de motor de combustión
interna conforme al segundo aspecto de la presente invención. En
este aspecto, se dispone además de un depósito para el producto de
deshidrogenación. La unidad guía del producto de deshidrogenación
incluye un separador del flujo capaz de poner en marcha un primer
estado en el cual el producto de deshidrogenación es guiado al
interior del depósito del producto de deshidrogenación. La unidad
que interrumpe el flujo del producto de deshidrogenación incluye
una unidad de control del separador del flujo que fija el separador
del flujo en el segundo estado si la proporción de mezcla excede el
porcentaje máximo permitido. El sistema incluye además una unidad
de alarma, la cual si la cantidad de producto de deshidrogenación
almacenada en el depósito para el producto de deshidrogenación
alcanza el máximo permitido, emite una alarma.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, es posible generar un gas rico en hidrógeno y un producto
de deshidrogenación separando un combustible hidrogenado. Mientras
se consume el gas rico en hidrógeno, el producto de deshidrogenación
se puede mezclar con la gasolina normal y alimentar el motor de
combustión interna como parte del combustible mezclado. Por lo
tanto, es posible reducir la frecuencia de descarga del producto de
deshidrogenación.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, es posible evitar que el producto de deshidrogenación
fluya al depósito de gasolina si el porcentaje de mezcla del
producto de deshidrogenación en el depósito de gasolina excede el
porcentaje máximo permitido. Si el porcentaje de mezcla del producto
de deshidrogenación aumenta de forma excesiva, el combustible
mezclado se deteriora en su combustibilidad, lo que hace imposible
que el motor de combustión interna funcione de forma estable. La
presente invención puede impedir que dicha situación ocurra.
De acuerdo con un tercer aspecto de la presente
invención, es posible guiar el producto de deshidrogenación hacia
un depósito para el producto de deshidrogenación si el cociente de
mezcla del producto de deshidrogenación excede el máximo permitido.
Por consiguiente, es posible continuar generando gas rico en
hidrógeno sin elevar en exceso el cociente de mezcla de los
productos de deshidrogenación en el combustible mezclado. Además,
en el caso de que la cantidad de producto de deshidrogenación
almacenada en el depósito llegue a un máximo permitido, es posible
que se emita una alarma que provoque su descarga.
La figura 1 es un diagrama para explicar la
configuración de un sistema conforme a una primera configuración de
la presente invención; y
La figura 2 es un diagrama de flujo de una
rutina que se lleva a cabo en la primera configuración de la
presente invención.
Primer
modelo
La figura 1 pretende explicar la configuración
de un sistema de motor de combustión interna conforme a un primer
modelo de la presente invención. Este sistema tiene un motor de
combustión interna 10. Una tubería de entrada 12 y una tubería de
escape 14 que se comunican con el motor de combustión interna
10.
La tubería de entrada 12 está equipada con una
válvula de admisión o reguladora 16 para controlar la cantidad de
aire que ha de ser succionada. A continuación de la válvula 16 se
dispone un inyector de hidrógeno 18. Además, en el orificio o
puerto de entrada del motor de combustión interna 10 se encuentra un
inyector de gasolina 20.
\newpage
El inyector de hidrógeno 18, tal como se
describe posteriormente, es suministrado con gas rico en hidrógeno a
una cierta presión. Al recibir una señal de accionamiento del
exterior, el inyector de hidrógeno 18 abre la válvula para inyectar
gas rico en hidrógeno en la tubería de entrada 12. La cantidad de
gas rico en hidrógeno que se inyectará está de acuerdo con la
duración de abertura de la válvula. Aunque el inyector de hidrógeno
18 se dispone en la tubería de entrada 12 en el sistema de la figura
1, la configuración no está limitada a esta disposición.
Específicamente, el inyector de hidrógeno 18 también puede estar
montado sobre el cuerpo central del motor de combustión interna para
inyectar hidrógeno en el cilindro.
El inyector de gasolina 20, tal como se ha
descrito antes, es suministrado con gasolina (estrictamente,
combustible mezclado) a una cierta presión. Al recibir una señal
indicadora del exterior, el inyector de gasolina 20 abre su válvula
para inyectar gasolina en el orificio de entrada 12. La cantidad de
gasolina que va a ser inyectada está de acuerdo con la duración de
la abertura de la válvula.
Se acopla un reactor de deshidrogenación 22 a la
tubería de escape 14. Además, se monta un inyector de combustible
hidrogenado 24 a la parte superior del reactor de deshidrogenación
22. El inyector de combustible hidrogenado 24, tal como se ha
descrito posteriormente, es suministrado con combustible
hidrogenado que contiene hidruros orgánicos a una cierta
presión.
Aquí, los "hidruros orgánicos" equivalen a
Decalina, ciclohexano y otros componentes hidrocarbonados que
presentan deshidrogenación a temperaturas alrededor de 300°C.
Además, para mejorar la explicación, se da por supuesto que un
combustible que contiene solamente metilciclohexano
C_{7}H_{14}, es decir, un combustible que está compuesto
básicamente por un 100% de metilciclohexano se utiliza como
"combustible hidrogenado" en este modelo.
Al recibir una señal del exterior, el inyector
de combustible hidrogenado 24 abre su válvula para inyectar
combustible hidrogenado en el reactor de deshidrogenación 22. La
cantidad de combustible hidrogenado que se va a inyectar está de
acuerdo con la duración de la abertura de la válvula. El reactor de
deshidrogenación 22 puede separar el combustible hidrogenado así
suministrado en un gas rico en hidrógeno y un producto de
deshidrogenación utilizando el calor emitido por la tubería de
escape 14 y enviándolos fuera de la base o fondo.
En este modelo, tal como se ha mencionado antes,
el combustible hidrogenado está compuesto por un 100% de
metilciclohexano C_{7}H_{14}. El metilciclohexano
C_{7}H_{14} se separa en hidrógeno H_{2} y tolueno
C_{7}H_{8} a través de una reacción de deshidrogenación tal como
sigue:
(1)C_{7}H_{14} \rightarrow
C_{7}H_{8} + 3
H_{2}
Por consiguiente, en esta configuración, si se
inyecta combustible hidrogenado procedente del inyector de
combustible 24, el gas rico en hidrógeno y el tolueno C_{7}H_{8}
van a parar al fondo del reactor de deshidrogenación 22.
Un sensor de O_{2} 26 y un sensor de NO_{x},
28 se montan en la tubería de escape 14 más allá del reactor de
deshidrogenación 22. En base a la cantidad de oxígeno en el gas de
escape, el sensor de O_{2} 26 proporciona una producción que
representa el cociente aire de escape-combustible.
Además, el sensor 28 de NO_{x} aporta una producción que
representa la concentración de NO_{x} en el gas de escape. Un
catalizador 30 se ha dispuesto más allá de estos sensores para
purificar el gas de escape.
El sistema de la actual configuración incluye un
depósito de combustible hidrogenado 32. El depósito de combustible
hidrogenado 32 es un depósito que se debería rellenar de
combustible hidrogenado y almacenar el combustible hidrogenado. En
otras palabras, el sistema de la presente configuración requiere el
llenado del depósito de combustible hidrogenado 32 con el
combustible hidrogenado anteriormente mencionado, es decir, un 100%
de metilciclohexano.
Una tubería de suministro de combustible
hidrogenado 34 está conectada al depósito de combustible
hidrogenado 32. La tubería de suministro 34 dispone de una bomba 36
a medio camino en su ruta y se comunica con el inyector de
combustible hidrogenado 24 en su extremo. Durante el funcionamiento
del motor de combustión interna, el combustible hidrogenado es
bombeado del tanque o depósito 32 y alimenta el inyector de
combustible hidrogenado 24 a una cierta presión.
Tal como se ha mencionado antes, al recibir una
señal indicadora del exterior, el inyector de combustible
hidrogenado 24 puede inyectar combustible hidrogenado en el reactor
de deshidrogenación 22 por su parte superior. El reactor de
deshidrogenación 22, tal como se ha mencionado, separa el
combustible hidrogenado en un gas rico en hidrógeno y un producto de
deshidrogenación, es decir gas rico en hidrógeno y tolueno
C_{7}H_{8}.
El fondo del reactor de deshidrogenación 22 se
comunica con un separador 40 a través de una tubería 38. El
separador 40 tiene la capacidad de separar el gas rico en hidrógeno
de alta temperatura y el producto de deshidrogenación (tolueno)
procedentes del reactor de deshidrogenación 22 enfriándolos. En la
base del separador 40, existe un espacio almacén de líquido que
almacena el producto de deshidrogenación enfriado y por tanto
licuado. Sobre este espacio o receptáculo almacén existe un espacio
receptáculo de vapor para almacenar el gas rico en hidrógeno que
todavía está en fase gas. Una tubería para el producto de
deshidrogenación 42 comunicada con el separador 40 accede al
espacio receptáculo de líquido. Del mismo modo la tubería de
hidrógeno 44 se comunica con el espacio receptáculo de vapor.
La tubería 42 de producto de deshidrogenación
está comunicada con un separador de flujo 46. El separador del flujo
está conectado a un depósito de gasolina 48 y a un depósito 50 para
el producto de deshidrogenación. Al recibir una señal del exterior,
el separador de flujo 46 puede conectar su estado entre un primer
estado en el cual la tubería del producto de deshidrogenación 42 se
comunica con el depósito 50 para el producto de deshidrogenación y
un segundo estado en el que la tubería del producto de
deshidrogenación 42 se comunica con el depósito 48 de gasolina
mediante el ajuste del separador de flujo 46 al segundo estado.
El depósito del producto de deshidrogenación 50
incluye un sensor 52 para el nivel de líquido y una válvula de
descarga 54. El sensor para el nivel de líquido 52 da una
información que refleja la cantidad de producto de deshidrogenación
recogida en el depósito 50. La válvula de descarga 54 es un
mecanismo de válvula por el cual el producto de deshidrogenación
almacenado en el depósito 50 es descargado al exterior.
El depósito de gasolina 48 es un depósito que se
debería rellenar con gasolina normal que contenga hidruros orgánicos
como el ciclohexano y la Decalina en un 40%. Es decir, el sistema de
la presente configuración se ha diseñado de tal manera que el
depósito de combustible hidrogenado 32 se rellena de combustible
hidrogenado y el depósito de gasolina 48 se llena con gasolina
normal.
Cuando el separador de flujo 46 está en el
primer estado, el producto de deshidrogenación, es decir el tolueno
generado en el separador 40, alimenta el depósito de gasolina. En el
depósito de gasolina 48, se almacena un combustible mixto formado
por la gasolina normal rellenada y el producto de deshidrogenación
introducido procedente del separador de flujo 46.
En esta configuración o modelo, el depósito de
gasolina 48 incluye un sensor del peso 56 y un sensor de nivel 58.
El sensor de peso 56 proporciona una información que refleja la
cantidad de combustible mixto almacenada en el depósito de gasolina
50. Mientras tanto, el sensor de nivel 58 aporta información que
refleja el volumen de combustible mixto que allí existe. El peso
específico de la gasolina normal es distinto del peso específico
del producto de deshidrogenación. Si tanto el peso como el volumen
del combustible mixto almacenado se conocen, es posible calcular la
proporción del contenido de gasolina normal y del contenido del
producto de deshidrogenación a partir de estos valores. En el
sistema de la actual configuración, el porcentaje del contenido del
producto de deshidrogenación en el combustible mixto almacenado en
el depósito de gasolina 48 se puede detectar en base a la
información del sensor de peso 56 y a la del sensor de nivel
58.
Una tubería para gasolina 60 se comunica con el
depósito de gasolina 48. La tubería de gasolina 60 está equipada con
una bomba 62 a medio camino de su trayectoria y se comunica con el
inyector de gasolina 20 en su extremo. Durante el funcionamiento del
motor de combustión interna, la gasolina mixta almacenada en el
depósito de gasolina 48 es bombeada por la bomba 62 a una cierta
presión y pasa al inyector de gasolina 20.
La tubería de hidrógeno 44 está comunicada con
un depósito de compensación de hidrógeno 64. La tubería de
hidrógeno 44 dispone de una bomba 66 y una válvula de seguridad o
descarga 68. Desde el separador 40, el gas rico en hidrógeno es
bombeado al depósito de compensación de hidrógeno 64 por la bomba
66. La válvula de seguridad 68 impide que la presión en el
transporte de la bomba 66 suba de forma excesiva. Con la bomba 66 y
la válvula 68, el gas rico en hidrógeno puede ser suministrado al
depósito de compensación de hidrógeno 64 sin hacer que la presión
interna aumente de forma excesiva.
El depósito de compensación de hidrógeno 64
incluye un sensor de presión 70. El sensor de presión 70
proporciona una información que refleja la presión interna del
depósito 64. De acuerdo con la información del sensor de presión
70, es posible averiguar la cantidad de gas rico en hidrógeno
almacenado en el depósito de compensación de hidrógeno 64.
Una tubería de suministro de hidrógeno 72 se
comunica con el depósito 64. La tubería de suministro de hidrógeno
72 dispone de un regulador 74 a mitad camino de su trayectoria y se
comunica con el inyector de hidrógeno 18 en su extremo. En esta
configuración, el gas rico en hidrógeno es suministrado al inyector
de hidrógeno 18 a una presión regulada por el regulador 74 mientras
el gas rico en hidrógeno esté almacenado en el depósito de
compensación de hidrógeno 64.
El sistema en el modelo actual incluye una ECU
80. Las informaciones de los diversos sensores que incluyen el
sensor 26 de 02, el sensor 28 de NO_{x}, el sensor del nivel de
líquido 52, el sensor del peso del líquido 56, el sensor del nivel
de líquido 58 y el sensor de presión 70, anteriormente mencionados,
están conectadas a la ECU 80. Además, los accionadores del separador
del flujo 46, de las bombas 36, 62 y 66 y de los inyectores 18, 20
y 24, de una lámpara de alarma 82 y otros están conectados a la ECU
80. Al realizar un proceso de rutina basado en las informaciones de
salida de los sensores, la ECU 80 puede dirigir de forma apropiada
estos accionadores y encender la lámpara de alarma 82 para
notificar que la cantidad de producto de deshidrogenación
almacenada ha excedido el límite superior si eso ha ocurrido.
Cuando el motor de combustión interna 10
arranca, la ECU 89 empieza a calcular las cantidades de gas rico en
hidrógeno y gasolina (combustible mixto) que alimentan el motor de
combustión interna 10. Estos valores de referencia se calculan en
base a las condiciones de funcionamiento conforme a una norma
predefinida. Durante el funcionamiento del motor de combustión
interna 10, el inyector de hidrógeno 18 y el inyector de gasolina 20
son accionados para obtener estos valores de referencia. Como
consecuencia de ello, el gas rico en hidrógeno almacenado en el
depósito de compensación de hidrógeno 64 y el combustible mixto
almacenado en el depósito de gasolina 48 se inyectan de forma
apropiada en la tubería de entrada 12 y el orificio de entrada,
respectivamente.
Si tanto el hidrógeno como la gasolina son
suministrados al mismo tiempo en el motor de combustión interna 10,
es posible obtener mayor potencia que cuando se utiliza solamente
hidrógeno como combustible. Además, puesto que éste incrementa
enormemente el límite superior del porcentaje en exceso de aire al
cual se puede garantizar una combustión estable en comparación con
un caso en el cual solamente se utiliza gasolina como combustible,
es posible mejorar de forma notable la eficacia de la gasolina y el
funcionamiento de la emisión. Por consiguiente, el sistema del
modelo actual puede lograr un motor de combustión interna 10
superior en términos de eficacia del combustible, rendimiento de la
potencia de salida y emisión.
El reactor de deshidrogenación 22 en este modelo
de sistema será capaz de separar el combustible hidrogenado en un
gas rico en hidrógeno y en un producto de deshidrogenación cuando su
temperatura interna se eleve a 300°C más o menos. Una vez en marcha
el motor de combustión interna 10, la ECU 80 juzga si el reactor de
deshidrogenación 22 está listo para realizar el proceso de
separación en base a la temperatura del motor de combustión interna
10. Luego, si considera que el proceso se puede realizar, la ECU 80
permite que el inyector de combustible hidrogenado 24 empiece a
inyectar una cantidad apropiada de combustible hidrogenado.
Tan pronto como el combustible hidrogenado
empieza a ser inyectado, un gas a alta temperatura de una mezcla de
un gas rico en hidrógeno y un producto de deshidrogenación
(tolueno) empieza a fluir fuera de la base del reactor de
deshidrogenación 22. Este gas a elevada temperatura es enfriado en
el separador 40, por lo que el producto deshidrogenado empieza a
fluir en la tubería del producto de deshidrogenación 42 y el gas
rico en hidrógeno empieza a fluir en la tubería de hidrógeno 44,
respectivamente.
El gas rico en hidrógeno en la tubería de
hidrógeno 44 entra en el depósito de compensación de hidrógeno 64
bajo una presión debido a la bomba 66. Normalmente, la ECU 80
controla la cantidad generada de gas rico en hidrógeno, es decir,
controla la cantidad de combustible hidrogenado que va a ser
inyectada por el inyector de combustible hidrogenado 24, de manera
que la presión interna del depósito de compensación de hidrógeno 64
se mantiene dentro de unos límites deseados. El sistema de la
presente configuración puede accionar con seguridad el motor de
combustión interna 10 usando el gas rico en hidrógeno y el
combustible mixto, mientras se mantenga siempre una cantidad
apropiada de gas rico en hidrógeno en el depósito de compensación
de hidrógeno 64.
El producto de deshidrogenación, es decir, el
tolueno entra en la tubería del producto de deshidrogenación 42 y
es guiado hacia el depósito de gasolina 48 o bien el depósito del
producto de deshidrogenación 50 según el estado del separador de
flujo 46. Los productos de deshidrogenación como el tolueno se
pueden utilizar no solo como combustible para el motor de combustión
interna 10 ya que sus números octano son excesivamente elevados. Sin
embargo, un producto de deshidrogenación se genera inevitablemente
como un producto secundario en el sistema de la presente
configuración ya que el hidrógeno es generado al descomponerse el
combustible hidrogenado.
Un método a tener en cuenta para tratar dicho
producto deshidrogenado consiste simplemente en recoger el producto
en un depósito de recuperación, y descargar el producto
deshidrogenado al exterior del depósito de recuperación cuando
parte del volumen se ha acumulado. Sin embargo, en este método es
necesario descargar frecuentemente el producto deshidrogenado o bien
utilizar un depósito de recuperación más grande para reducir la
frecuencia.
Alternativamente, aunque el tolueno y otros
productos de deshidrogenación no se pueden utilizar únicamente como
combustible para el motor de combustión interna 10, se pueden
mezclar con gasolina normal como reforzadores de octano. Es decir,
puesto que los productos de deshidrogenación son estables en cuanto
a su composición, al añadir un producto de deshidrogenación a la
gasolina normal en una proporción apropiada el número octano puede
reforzarse sin deteriorar la combustibilidad de la gasolina. Como
consecuencia de ello, dicho combustible mixto puede mejorar la
energía de salida del motor de combustión interna 10 ya que la
posibilidad de clavarse es inferior a si se utiliza solamente
gasolina normal.
Adicionalmente, en el sistema del actual modelo,
tal como se ha descrito, el porcentaje o cociente del contenido del
producto de deshidrogenación en el combustible mixto almacenado en
el depósito de gasolina 48 puede ser detectado en base a la
información del sensor de peso 56 y a la del sensor del nivel de
líquido 58. Por consiguiente, el sistema del modelo actual se
configura de manera que el producto de deshidrogenación es guiado
hacia el depósito de gasolina 48 mediante el ajuste del separador
de flujo 46 en el primer estado hasta que el cociente anteriormente
mencionado alcanza un límite superior predeterminado y el producto
de deshidrogenación es recogido en el depósito de recuperación del
producto de deshidrogenación 50 mediante el ajuste del separador de
flujo hacia el segundo estado únicamente mientras el cociente es
mayor al límite superior.
La figura 2 es el diagrama de flujo de una
rutina que es llevada a cabo por la ECU 80 para activar las
funciones anteriormente mencionadas en este modelo. En la rutina
mostrada en la figura 2, en primer lugar, el volumen y el peso del
combustible mixto en el depósito de gasolina 48 se obtienen en base
a las informaciones del sensor de peso 56 y del sensor del nivel de
líquido 58 (etapa 100).
Luego, en base a estos resultados obtenidos, se
calcula el cociente del contenido deshidrogenado o del contenido de
tolueno en el combustible mixto (etapa 102). Entonces, se juzga si
el cociente calculado es igual o superior a un valor umbral
predeterminado (etapa 104). Este umbral predeterminado es el límite
superior del intervalo del contenido de tolueno en el cual el motor
de combustión interna 10 presenta una buena combustión.
Si el cociente o porcentaje del contenido de
tolueno se considera igual a o superior al valor umbral
predeterminado en la etapa 104 anteriormente mencionada, se
considera que el combustible mixto puede perder su grado de
adaptabilidad como combustible si el producto de deshidrogenación
(tolueno) alimenta además el depósito de gasolina 48. En este caso,
el separador del flujo 46 se ajusta al segundo estado de manera que
se evita que el producto de deshidrogenación fluya al depósito de
gasolina 48 (etapa 106).
Por otro lado, si se estima que el contenido de
tolueno es inferior al valor umbral predeterminado en la etapa 104
anteriormente mencionada, se considerará que el suministro del
producto de deshidrogenación (tolueno) al depósito de gasolina 48
está permitido. En este caso, el separador de flujo 46 se ajusta al
primer estado para permitir un suministro adicional (etapa 108).
De acuerdo con los procesos mencionados, el
combustible hidrogenado se puede separar en un gas rico en hidrógeno
y en un producto de deshidrogenación durante el funcionamiento del
motor de combustión interna 10 de manera que se compense la
cantidad de gas rica en hidrógeno consumida. Asimismo, parte del
producto de deshidrogenación generado puede ser consumida como
parte del combustible mixto sin deteriorar la calidad del
combustible mixto como combustible. Por lo tanto, en comparación con
un sistema donde se inyecta una gasolina normal directamente del
inyector de gasolina 20, el sistema de la actual configuración puede
mejorar el rendimiento de la potencia de salida del motor de
combustión interna 10 y, además, aligerar la carga de
mantenimiento/gestión del sistema reduciendo la frecuencia de
descarga del producto de deshidrogenación.
Adicionalmente, tal como se ha descrito, si la
cantidad de producto de deshidrogenación recogido en el depósito
del producto de deshidrogenación 50 excede el límite de
almacenamiento superior, este modelo de sistema puede accionar la
lámpara de alarma 82 para hacer que el usuario del sistema
descargue el producto de deshidrogenación. De acuerdo con el
sistema del modelo actual, es posible pues fabricar un motor de
combustión interna 10 de doble combustible fácil de utilizar.
Observen que aunque se considera en el primer
modelo anteriormente mencionado que el combustible utilizado como
combustible hidrogenado contiene un 100% de un hidruro orgánico, la
presente invención no está limitada a esto. Aunque cuanto mayor es
el cociente del contenido de hidruro orgánico en el combustible
hidrogenado, más eficaz es la generación de hidrógeno, el cociente
no está limitado necesariamente al 100%. Únicamente se requiere que
el cociente o porcentaje del contenido de hidruro orgánico en el
combustible hidrogenado sea mayor del de gasolina normal.
Observen también que aunque se asume en el
primer modelo mencionado que el gas rico en hidrógeno generado al
descomponerse el combustible hidrogenado es consumido por el motor
de combustión interna 10 como combustible, el gas hidrógeno puede
ser consumido para otros fines. Es decir, el gas rico en hidrógeno
generado junto con el producto de deshidrogenación se puede añadir
también al gas de escape del motor de combustión interna 10 para
mejorar la emisión. Adicionalmente, el gas puede ser consumido no
solo por el motor de combustión interna 10 sino que también por
otros dispositivos diferentes (motor de hidrógeno auxiliar, sistema
de pilas combustibles y similares).
Adicionalmente, aunque se asume en el primer
modelo anteriormente mencionado que el producto de deshidrogenación
se mezcla con gasolina normal en el depósito de gasolina 48, el
lugar de mezcla no está limitado al depósito de gasolina 48. Es
decir, el producto de deshidrogenación se puede mezclar con la
gasolina normal en algún lugar de la tubería de suministro de
gasolina antes del inyector de gasolina 20.
Además aunque se considera en el primer modelo
anteriormente mencionado que si la cantidad de producto de
deshidrogenación almacenada alcanza el límite superior, la lámpara
de alarma 82 se encarga de notificarlo, el medio de alarma no está
limitado a una lámpara. Por ejemplo, la alarma también puede
proceder de una bocina de alarma, o de un altavoz o algo
similar.
Se debería advertir que el reactor de
deshidrogenación 22 y el separador 40 en el primer modelo
anteriormente mencionado corresponden a la "unidad de separación
del combustible" en el primer aspecto de la presente invención.
Del mismo modo, el motor de combustión interna 10 corresponde al
"mecanismo de consumo de gas rico en hidrógeno" y la tubería de
suministro de gasolina 60, la bomba 62 y el inyector de gasolina 20
corresponden a la "unidad de suministro de combustible".
Además, "la unidad de mezcla del producto de deshidrogenación"
en el primer aspecto de la presente invención es accionada por la
ECU 80 que fija el separador de flujo 46 al primer estado
ejecutando la etapa 108 tal como se ha mencionado antes.
También se debería tener en cuenta que en el
primer modelo anteriormente mencionado, el separador del flujo 46
corresponde al "mecanismo guía del producto de
deshidrogenación" en el segundo aspecto de la presente invención.
Adicionalmente, la "unidad detectora del porcentaje mixto" en
el segundo aspecto de la presente invención se activada por la ECU
80 que ejecuta las etapas 100 y 102 tal como se ha mencionado. Del
mismo modo, la "unidad de paro del producto de
deshidrogenación" en el segundo aspecto de la presente invención
es activada por la ECU 80 que fija el separador de flujo 46 en el
segundo estado ejecutando la etapa 108 tal como se ha
mencionado.
También se debería observar que en el primer
modelo mencionado, el "medio de control del separador de
flujo" en el tercer aspecto de la presente invención es activado
por la ECU 80 que fija el separador de flujo 46 en el segundo
estado ejecutando la etapa 106 tal como se ha mencionado. Del mismo
modo, la "unidad de alarma" en el tercer aspecto de la
presente invención es activada por la ECU 80 que conecta la lámpara
de alarma 82 si la cantidad de producto de deshidrogenación
almacenada en el depósito para el producto de deshidrogenación 50
alcanza la cantidad máxima permitida.
Claims (2)
1. Un sistema de motor de combustión interna con
capacidad para generar hidrógeno, que comprende:
un depósito de combustible
hidrogenado(32) que se rellena con un combustible
hidrogenado que contiene hidruro orgánico; un depósito de gasolina
(48) que se rellena de gasolina normal; un medio para separar
combustible (22,40) para separar el combustible hidrogenado en un
gas rico en hidrógeno y un producto de deshidrogenación; un medio de
consumo de gas rico en hidrógeno (10) para consumir gas rico en
hidrógeno; un medio de mezcla del producto de deshidrogenación (46,
80, 108) para mezclar el producto de deshidrogenación con la
gasolina normal; y un medio de suministro de combustible (60, 62,
20) por el cual un combustible mixto compuesto de gasolina normal y
producto de deshidrogenación alimenta un motor de combustión
interna,
que se caracteriza por el medio de mezcla
del producto de deshidrogenación (46, 80, 108) que incluye
un medio guía del producto de deshidrogenación
(46) para guiar el producto de deshidrogenación hacia el depósito
de gasolina (48); un medio para detectar el porcentaje de mezcla
(80, 100, 102) para detectar el porcentaje mixto de producto de
deshidrogenación en el depósito de gasolina; y un medio de paro del
producto de deshidrogenación (46, 80, 106) para prohibir que el
producto de deshidrogenación fluya hacia el depósito de gasolina
(48) si el cociente mixto excede el cociente máximo permitido.
2. El motor de combustión interna conforme a la
reivindicación 1, en el que:
Existe un depósito de producto de
deshidrogenación (50)para almacenar el producto de
deshidrogenación; el medio guía del producto de deshidrogenación
(46) incluye un separador de flujo (46) capaz de activar un primer
estado en el que el producto de deshidrogenación es guiado hacia el
depósito del producto de deshidrogenación (50); el medio de paro
del producto de deshidrogenación (46, 80, 108) incluye un medio de
control del separador del flujo (46, 80, 106) que fija el separador
del flujo (46) en el segundo estado si el cociente mixto excede el
valor máximo permitido; y existe un medio de alarma (80, 82) que
emite una alarma sobre la situación cuando la cantidad de producto
de deshidrogenación almacenada en el depósito del producto de
deshidrogenación (50) alcanza un máximo permitido.
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