ES2360993B1 - WATER INJECTION SYSTEM IN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND INJECTION PROCEDURE. - Google Patents
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Abstract
Sistema de inyección de agua en motor de combustión interna y procedimiento de inyección.#Sistema que comprende un depósito de agua (1), unos medios de impulsión del agua, unos medios de disociación o disociador (2) del agua y unos medios de inyección en el colector de admisión del motor (1) u otro punto del circuito de entrada del aire, provocando la disociación del agua en hidrógeno y oxígeno. El disociador (2) está constituido por al menos un conducto (2) estrecho de paso del agua, presentando dicho conducto (21) al menos un hilo (22) de nicróm a su largo, estando estos hilos (22) de nicróm conectados con una fuente eléctrica para la generación de una corriente inductiva. El procedimiento de inyección de agua comprende la disociación del agua antes de la inyección en el aire de admisión del motor (1), siendo el agua disociada suministrada de forma sincronizada con la velocidad de giro del motor (1).Water injection system in internal combustion engine and injection procedure. # System comprising a water reservoir (1), water supply means, dissociation or dissociator means (2) of water and injection means in the intake manifold of the engine (1) or another point of the air inlet circuit, causing the dissociation of water into hydrogen and oxygen. The dissociator (2) is constituted by at least one narrow passage (2) of the water passage, said conduit (21) having at least one nicrome wire (22) along its length, these nicrome wires (22) being connected with an electrical source for the generation of an inductive current. The water injection process comprises the dissociation of the water before injection into the intake air of the engine (1), the dissociated water being supplied synchronously with the speed of rotation of the engine (1).
Description
Sistema de inyección de agua en motor de combustión interna y procedimiento de inyección. Objeto de la invenciónWater injection system in internal combustion engine and injection procedure. Object of the invention
La presente invención se refiere a un sistema de inyección de agua en motor de combustión interna con el fin de optimizar su funcionamiento. Antecedentes de la invención The present invention refers to an internal combustion engine water injection system in order to optimize its operation. Background of the invention
Son conocidos diversos sistemas de inyección de agua en la admisión de un motor de combustión interna, por ejemplo un motor de ciclo diésel o de ciclo otto preferentemente, que consisten en inyectar una cierta cantidad de agua en el aire de admisión a dicho motor. Various water injection systems are known in the admission of an internal combustion engine, for example a diesel or otto cycle engine preferably, which consist of injecting a certain amount of water into the intake air to said engine.
Por ejemplo la solicitud de PCT WO2007/068260 de D. Christian Javier García Rojas, describe un sistema que mediante una bomba inyecta una pequeña cantidad de agua destilada en el aire de admisión mediante uno o más pulverizadores dispuestos en el colector de admisión. For example, PCT application WO2007 / 068260 by Mr. Christian Javier García Rojas, describes a system that by means of a pump injects a small amount of distilled water into the intake air by means of one or more sprayers arranged in the intake manifold.
También, la patente de invención española ES530493 de la firma Forschungsgesellschaft Fur Energietechnik und Verbrennungsmotoren MBH. describe un procedimiento y dispositivo de inyección de agua y alcohol en el aire de admisión de un motor de combustión interna con la intención de incrementar la cantidad de moléculas con enlaces OH (hidróxido) que mejoran la combustión posterior. Also, the Spanish invention patent ES530493 of the firm Forschungsgesellschaft Fur Energietechnik und Verbrennungsmotoren MBH. describes a method and device for injecting water and alcohol into the intake air of an internal combustion engine with the intention of increasing the amount of molecules with OH (hydroxide) bonds that improve subsequent combustion.
Todos estos sistemas comprenden básicamente un depósito de agua, unos medios de impulsión del agua y unos medios de inyección en el colector de admisión del motor, y se apoyan en que el agua a partir de una cierta temperatura se disocia en sus componentes básicos, que son oxígeno e hidrógeno. El hidrógeno separado en la cámara de combustión tiene una gran interacción con la mezcla de aire y combustible, ayudando a que la explosión o inflamación se produzca más correcta. A su vez, el aporte de oxígeno extra que se produce permite que la atmósfera de combustión sea óptima para una completa combustión del combustible, con lo que se evita la salida de hidrocarburos sin quemar en los gases de escape. All these systems basically comprise a water reservoir, water delivery means and injection means in the intake manifold of the engine, and rely on the fact that water from a certain temperature dissociates into its basic components, which They are oxygen and hydrogen. The hydrogen separated in the combustion chamber has a great interaction with the mixture of air and fuel, helping to make the explosion or in fl ammation more correct. In turn, the supply of extra oxygen that is produced allows the combustion atmosphere to be optimal for complete combustion of the fuel, which prevents the escape of hydrocarbons without burning in the exhaust gases.
Sin embargo estos sistemas presentan un problema considerable, que consiste en que el agua se introduce en el motor mediante la pulverización directa en el colector de admisión, con lo que no está en un estado óptimo para su correcta combustión una vez mezclada con el aire y el combustible. However, these systems present a considerable problem, which is that water is introduced into the engine by direct spraying into the intake manifold, so that it is not in an optimal state for proper combustion once mixed with the air and the fuel.
Esta situación lleva a que la adición de agua no sea tan efectiva, e incluso exista problemas de acumulación de agua líquida sin usar en distintas partes del motor por su incorrecta pulverización y disolución en el flujo de aire. Descripción de la invenciónThis situation leads to the fact that the addition of water is not as effective, and there are even problems of accumulation of unused liquid water in different parts of the engine due to its incorrect spraying and dissolution in the air fl ow. Description of the invention
El sistema de inyección de agua en motor de combustión interna y procedimiento de inyección, objeto de esta invención, presenta unas particularidades técnicas destinadas a mejorar la combustión en el motor, obteniendo un menor consumo, una mayor potencia y una reducción de los gases contaminantes emitidos como resultado de una combustión asistida más completa. The water injection system in internal combustion engine and injection procedure, object of this invention, presents some technical peculiarities intended to improve combustion in the engine, obtaining a lower consumption, a greater power and a reduction of the pollutant gases emitted as a result of more complete assisted combustion.
Para ello el sistema comprende unos medios de disociación o disociador del agua antes de su introducción en el motor por los medios de inyección. Esta agua disociada en el oxígeno e hidrógeno que la conforman permite que la combustión sea más espontánea y completa. Por un lado el hidrógeno aporta más energía al motor en su combustión y el aporte extraordinario de oxígeno al oxígeno natural del aire permite que la quema de los combustibles sea completa, evitando asó la emisión de hidrocarburos sin quemar y reduciendo la cantidad de dióxido de carbono emitido por el motor a la atmósfera. For this, the system comprises means of dissociation or dissociator of water before its introduction into the engine by means of injection. This dissociated water in the oxygen and hydrogen that make it up allows combustion to be more spontaneous and complete. On the one hand, hydrogen provides more energy to the engine in its combustion and the extraordinary supply of oxygen to the natural oxygen of the air allows the burning of fuels to be complete, thus avoiding the emission of hydrocarbons without burning and reducing the amount of carbon dioxide emitted by the engine to the atmosphere.
Este funcionamiento representa una mejora notable respecto a otros sistemas de inyección de agua, en los que el agua se añade directamente y se descompone en el interior del motor al alcanzar las altas temperaturas que se producen en la cámara durante la quema del combustible, con lo que consume energía y su efecto es retrasado de forma inconveniente. This operation represents a notable improvement over other water injection systems, in which water is added directly and decomposes inside the engine when reaching the high temperatures that occur in the chamber during the burning of the fuel, thereby It consumes energy and its effect is delayed inconveniently.
En una realización principal, el disociador está constituido por un conducto estrecho de paso del agua, presentando dicho conducto al menos un hilo de nicróm (aleación de hierro, níquel y cromo) dispuesto a su largo, estando este hilo de nicróm conectados con una fuente eléctrica para la generación de una corriente inductiva, tal como la propia batería de un coche. Estos hilos provocan la disociación del agua en sus componentes básicos gracias a la corriente inductiva aplicada. In a main embodiment, the dissociator is constituted by a narrow water passage conduit, said conduit having at least one nicchromic wire (iron alloy, nickel and chromium) arranged along its length, this nicromic wire being connected with a source electrical for the generation of an inductive current, such as the car battery itself. These wires cause the dissociation of water in its basic components thanks to the inductive current applied.
Así, en una primera realización el conducto de paso del agua en el disociador está configurado en espiral en el interior de una carcasa externa de refuerzo. Thus, in a first embodiment the water passage passage in the dissociator is spirally formed inside an external reinforcing housing.
En otras realizaciones el conducto se puede colocar longitudinalmente simple o apilado múltiple en una carcasa prismática u otras conformaciones. In other embodiments the duct can be placed longitudinally simple or multiple stacked in a prismatic housing or other conformations.
Los medios de impulsión del agua desde el depósito comprenden una bomba de impulsión asociada a dicho depósito de agua, por ejemplo sumergida y un regulador de presión suministrada por dicha bomba, para evitar sobrepresiones en el sistema y permitir una presión constante y regulada de suministro. The water supply means from the tank comprise a discharge pump associated with said water tank, for example submerged and a pressure regulator supplied by said pump, to avoid overpressures in the system and allow a constant and regulated supply pressure.
Para la correcta dosificación del agua disociada se ha previsto que los medios de impulsión comprenden una microbomba de impulsos de suministro del agua al disociador, estando esta microbomba de impulsos conectada con una unidad de control para la regulación de los impulsos de suministro de agua a disociar sincronizado con la velocidad de giro del motor. Así, la dosificación de agua disociada en el flujo de aire de admisión corresponde de forma ventajosa con la apertura de las válvulas que determinan el consumo de aire entrante, por ejemplo. For the correct dosing of the dissociated water, it is provided that the delivery means comprise a micropump of impulses of water supply to the dissociator, this impulse micropump being connected with a control unit for the regulation of the impulses of water supply to dissociate synchronized with the engine speed. Thus, the dosage of dissociated water in the intake air fl ow corresponds advantageously with the opening of the valves that determine the intake of incoming air, for example.
Esta unidad de control, además puede tener diversas funciones como por ejemplo iniciar el funcionamiento del sistema solo a partir de una velocidad del motor mínima, un seguro de puesta en marcha sin agua, o diagnosis del sistema, además de la citada dosificación del agua disociada. This control unit can also have various functions such as starting the system operation only from a minimum engine speed, a safety start-up without water, or system diagnosis, in addition to the aforementioned dissociated water dosing. .
Los medios de inyección comprenden una válvula de retorno del agua disociada no utilizada y un difusor del agua disociada en el motor. Así, se permite que el propio sistema tenga unos medios de vaciado interno cuando el motor se para o no necesita la inyección de agua y unos medios correctos de inyección del agua por difusión en el flujo del aire. The injection means comprise an unused dissociated water return valve and a dissociated water diffuser in the engine. Thus, the system itself is allowed to have internal drainage means when the engine stops or does not need water injection and correct means of water injection by diffusion in the air flow.
El difusor está conectado directamente en el colector de admisión del motor, lo cual no exige cambios notorios en la mecánica del vehículo ni de su aspecto estético. The diffuser is connected directly to the intake manifold of the engine, which does not require noticeable changes in the mechanics of the vehicle or its aesthetic appearance.
Con este sistema, el procedimiento de inyección de agua en motor de combustión interna, comprende la disociación del agua antes de la inyección en el aire de admisión del motor, con lo no resta potencia With this system, the procedure of water injection in an internal combustion engine includes the dissociation of water before the injection into the intake air of the engine, with no power remaining
en la combustión y la mejora mediante la aportación del oxígeno y el hidrógeno. in combustion and improvement through the contribution of oxygen and hydrogen.
Además el procedimiento prevé que el agua disociada es suministrada de forma sincronizada con la velocidad de giro del motor para realizar una dosificación correcta según las necesidades de consumo y los momentos en los que el flujo de aire llena las cámaras de combustión para evitar condensaciones innecesarias de agua en el colector de admisión. Descripción de las figurasIn addition, the procedure provides that dissociated water is supplied synchronously with the speed of rotation of the engine to perform a correct dosage according to the consumption needs and the times when the air flow fills the combustion chambers to avoid unnecessary condensation of water in the intake manifold. Description of the fi gures
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to facilitate the understanding of the characteristics of the invention, a set of drawings is attached to the present specification in which, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:
- --
- La figura 1 muestra un esquema del sistema. Figure 1 shows a scheme of the system.
- --
- La figura 2 muestra una vista esquematizada del disociador configurado en espiral. Figure 2 shows a schematic view of the spirally shaped dissociator.
- --
- La figura 3 muestra una vista esquematizada del disociador configurado por un conducto longitudinal. Figure 3 shows a schematic view of the dissociator configured by a longitudinal conduit.
- --
- La figura 4 muestra una sección transversal de un conducto del disociador. Realización preferente de la invenciónFigure 4 shows a cross section of a dissociator conduit. Preferred Embodiment of the Invention
Como se puede observar en las figuras referenciadas, el sistema comprende un depósito de agua (1) con unos medios de impulsión, un disociador (2) y unos medios de inyección del agua disociada en el flujo de aire de admisión de un motor (3) de combustión interna. As can be seen in the referenced fi gures, the system comprises a water tank (1) with a drive means, a dissociator (2) and means for injecting the dissociated water into the intake air flow of an engine (3 ) of internal combustion.
Los medios de impulsión comprenden una bomba The drive means comprise a pump
- (41) (41)
- de impulsión sumergida en el depósito de agua of immersion in the water tank
- (1) (one)
- y un regulador de presión (42) suministrada por dicha bomba. A continuación del regulador se encuentra una microbomba (43) de impulsos, la cual está asociada con una unidad de control (5) electrónica que vigila el funcionamiento del motor (3) y principalmente su velocidad de giro y puntos de combustión en las cámaras para dosificar el agua suministrada mediante la microbomba (43) al motor (3). and a pressure regulator (42) supplied by said pump. Next to the regulator is a pulse micropump (43), which is associated with an electronic control unit (5) that monitors the operation of the motor (3) and mainly its rotation speed and combustion points in the chambers for dose the water supplied by the micropump (43) to the engine (3).
A la salida de la microbomba (43) de impulsos se encuentra el disociador (2) del agua que separa el oxígeno e hidrógeno que contiene. El disociador (2) está constituido por un conducto (21) de al menos 10 centímetros de largo y unos 4 milímetros de diámetro aproximadamente, conformado en un material aislante, por el cual circula el agua a disociar. En el seno de dicho conducto (21) se encuentran dos hilos (22) de aleación de nicróm paralelos, así representado en la figura 4, siendo cada hilo (22) de configuración plana, de 1,5 milímetros de ancho y 0,6 milímetros de espesor aproximadamente. Dichos hilos (22) están conectados con una fuente de alimentación eléctrica (no representada), para la generación de una corriente de inducción. Esta fuente de alimentación eléctrica puede ser la batería del vehículo en el caso de tratarse del motor (1) de un automóvil. At the outlet of the impulse micropump (43) is the dissociator (2) of the water that separates the oxygen and hydrogen it contains. The dissociator (2) is constituted by a conduit (21) at least 10 centimeters long and approximately 4 millimeters in diameter, formed of an insulating material, through which the water to be separated circulates. Within said conduit (21) there are two parallel nicrom alloy wires (22), thus represented in Figure 4, each wire (22) being of flat configuration, 1.5 millimeters wide and 0.6 millimeters thick approximately. Said wires (22) are connected to an electrical power source (not shown), for the generation of an induction current. This power supply can be the battery of the vehicle in the case of the motor (1) of a car.
Este conducto (22) está dispuesto en espiral dentro de una carcasa (23a) externa de refuerzo, por ejemplo configurada en poliéster, así representado en la figura This conduit (22) is spirally arranged inside an external reinforcing casing (23a), for example polyester-shaped, thus represented in the figure
2. 2.
En una alternativa de realización, representada en la figura 3, el disociador (2) presenta el conducto In an alternative embodiment, shown in Figure 3, the splitter (2) presents the conduit
- (21) (twenty-one)
- dispuesto longitudinalmente dentro de una carcasa (23b) de refuerzo. arranged longitudinally within a reinforcing housing (23b).
Los medios de inyección comprenden una válvula de retorno (6), conectada a la salida del disociador The injection means comprise a return valve (6), connected to the dissociator outlet.
- (2) (2)
- y que está asociada a un difusor (62) del agua en el flujo de aire, presentando dicha válvula de retorno and which is associated with a diffuser (62) of the water in the air fl ow, said return valve having
- (61) (61)
- una salida (63) secundaria para su conexión con el depósito de agua (1) y retornar el agua no incorporada al flujo de aire de admisión. a secondary outlet (63) for connection to the water tank (1) and return the unincorporated water to the intake air fl ow.
En este caso, el difusor (63) está conectado con el colector de admisión (no representado) del motor (1). In this case, the diffuser (63) is connected to the intake manifold (not shown) of the motor (1).
Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación. Once the nature of the invention has been sufficiently described, as well as an example of a preferred embodiment, it is stated to the appropriate effects that the materials, shape, size and arrangement of the described elements may be modified, as long as this does not imply an alteration. of the essential features of the invention that are claimed below.
Claims (10)
- 1. one.
- Sistema de inyección de agua en motor de combustión interna, del tipo de los que comprenden un depósito de agua (1), unos medios de impulsión del agua y unos medios de inyección en el colector de admisión del motor (1) u otro punto del circuito de entrada del aire, caracterizado porque comprende unos medios de disociación o disociador (2) del agua antes de su introducción en el motor (1) por los medios de inyección para provocar la disociación del agua en hidrógeno y oxígeno. Water injection system in an internal combustion engine, of the type comprising a water tank (1), water supply means and injection means in the engine intake manifold (1) or another point of the air inlet circuit, characterized in that it comprises dissociation means or dissociator (2) of the water before its introduction into the engine (1) by the injection means to cause the dissociation of the water in hydrogen and oxygen.
- 2. 2.
- Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado porque el disociador (2) está constituido por al menos un conducto (21) estrecho de paso del agua, presentando dicho conducto (21) al menos un hilo (22) de nicróm a su largo, estando estos hilos (22) de nicróm conectados con una fuente eléctrica para la generación de una corriente inductiva. System according to claim 1, characterized in that the dissociator (2) is constituted by at least one narrow passage (21) of water passage, said conduit (21) having at least one nichrome wire (22) along its length, being these nicróm wires (22) connected to an electrical source for the generation of an inductive current.
- 3. 3.
- Sistema, según la reivindicación 2, caracterizado porque el conducto (21) está configurado en espiral en el interior de una carcasa (23a) externa de refuerzo. System according to claim 2, characterized in that the conduit (21) is spirally formed inside an external reinforcement housing (23a).
- 4. Four.
- Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de impulsión comprenden una bomba (41) de impulsión asociada al depósito de agua System according to claim 1, characterized in that the delivery means comprise a supply pump (41) associated with the water tank
- 5. 5.
- Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de impulsión comprenden una microbomba (43) de impulsos de suministro del agua al disociador (2), estando esta microbomba (43) de impulsos conectada con una unidad de control (5) para la regulación de los impulsos de suministro de agua a disociar sincronizado con la velocidad de giro del motor (1). System according to claim 1, characterized in that the delivery means comprise a micropump (43) of water supply pulses to the dissociator (2), this pulse micropump (43) being connected to a control unit (5) for regulation of the water supply pulses to be dissociated synchronized with the speed of rotation of the motor (1).
- 6. 6.
- Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de inyección comprenden una válvula de retorno (61) del agua disociada no utilizada y un difusor (62) del agua disociada en el motor. System according to claim 1, characterized in that the injection means comprise a return valve (61) of the unused dissociated water and a diffuser (62) of the dissociated water in the engine.
- 7. 7.
- Sistema, según la reivindicación 6, caracterizado porque el difusor (63) está conectado directamente en el colector de admisión del motor (1). System according to claim 6, characterized in that the diffuser (63) is connected directly to the intake manifold of the engine (1).
- 8. 8.
- Procedimiento de inyección de agua en motor de combustión interna, caracterizado porque comprende la disociación del agua antes de la inyección en el aire de admisión del motor (1). Procedure of water injection in internal combustion engine, characterized in that it comprises the dissociation of water before injection into the intake air of the engine (1).
- 9. 9.
- Procedimiento, según la reivindicación 8, caracterizado porque el agua disociada es suministrada de forma sincronizada con la velocidad de giro del motor (1). Method according to claim 8, characterized in that the dissociated water is supplied synchronously with the speed of rotation of the motor (1).
- Categoría Category
- Documentos citados Reivindicaciones afectadas Documents cited Claims Affected
- X X X X X X
- US 2005/0029120 A1 (BAR-GADDA) 10.02.2005, párrafos 35,36; figura 2. WO 9222679 A1 (MEYER) 23.12.1992, todo el documento. US 4052139 A (PAILLAUD et alii) 04.10.1977, todo el documento. 1-9 1-9 1-9 US 2005/0029120 A1 (BAR-GADDA) 10.02.2005, paragraphs 35.36; Figure 2. WO 9222679 A1 (MEYER) 23.12.1992, the whole document. US 4052139 A (PAILLAUD et alii) 04.10.1977, the whole document. 1-9 1-9 1-9
- Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud Category of the documents cited X: of particular relevance Y: of particular relevance combined with other / s of the same category A: reflects the state of the art O: refers to unwritten disclosure P: published between the priority date and the date of priority submission of the application E: previous document, but published after the date of submission of the application
- El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: This report has been prepared • for all claims • for claims no:
- Fecha de realización del informe 08.03.2011 Date of realization of the report 08.03.2011
- Examinador Manuel Fluvià Página 1/4 Examiner Manuel Fluvià Page 1/4
- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1 a 9 SI NO Claims Claims 1 to 9 IF NOT
- Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1 a 9 SI NO Claims Claims 1 to 9 IF NOT
- Documento Document
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- US 2005/0029120 A1 (BAR-GADDA) 10.02.2005 US 2005/0029120 A1 (BAR-GADDA) 02.10.2005
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- D03 D03
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