ES2560962T3 - Sistema de reducción del retraso de la respuesta del turbo de motores de encendido por compresión - Google Patents

Sistema de reducción del retraso de la respuesta del turbo de motores de encendido por compresión Download PDF

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Abstract

Sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) para un motor de encendido por compresión (10), comprendiendo el motor: una caja de motor (12) que define al menos un cilindro (14), un colector de admisión de aire (16) y un sistema de escape (20), estando cada uno conectado por fluido con el al menos un cilindro (14), un turbocompresor (28) que incluye un compresor (32) comunicado con el colector de admisión de aire (16) y una turbina (30) comunicada con el sistema de escape (20), y un sistema de suministro de combustible primario para suministrar un combustible primario a una cámara de combustión del al menos un cilindro; y comprendiendo el sistema reductor de la demora del turbocompresor (38): un sistema de control (52) y un sistema de suministro de combustible secundario (44) que suministra un combustible secundario (40) directamente al sistema de escape (20) aguas arriba de la turbina (30) bajo control del sistema de control (52); en el que el sistema de control comprende un controlador programable y se ha configurado de tal manera que, durante el uso, se introduce combustible secundario en el sistema de escape (20) solo en la medida necesaria; comprendiendo también el sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) una cámara enfocada hacia delante (62) y un sistema asociado de tratamiento de imágenes (63); caracterizado porque: el sistema de tratamiento de imágenes (63) se ha configurado para tratar imágenes procedentes de la cámara con el fin de notificar al sistema de control que una luz roja de semáforo se ha puesto ámbar o verde; y porque el sistema de control (52) se ha configurado para activar el sistema de suministro de combustible secundario (44) cuando el vehículo se halle detenido en un semáforo, en respuesta al paso del semáforo del rojo al ámbar o al verde.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de reduccion del retraso de la respuesta del turbo de motores de encendido por compresion Campo tecnico de la invencion
La presente invencion se refiere a sistemas reductores de la demora del turbocompresor para motores de encendido por compresion turbosobrealimentada; y en particular a sistemas que incluyen sensores y un controlador dispuestos para prever la necesidad de reforzar el turbosoplante; y a una camara enfocada hacia delante y un sistema de tratamiento de imagenes. La invencion tambien se refiere a un metodo para hacer funcionar sistemas reductores de la demora del turbocompresor para motores de encendido por compresion turbosobrealimentada.
Antecedentes de la invencion
Son muy conocidos los sistemas de motor diesel que incorporan un turbocompresor para mejorar el rendimiento del motor mediante el aumento de la masa de aire que entra en el motor. Un turbocompresor incluye una turbina conectada por fluido con un colector de escape del motor para que los gases de escape la impulsen. La turbina impulsa un compresor que comprime el aire ambiente y lo dirige al interior de un colector de admision del motor.
Un problema frecuente con los sistemas de motores de encendido por compresion turbosobrealimentada es la demora del turbocompresor, tambien denominada retraso del turbocompresor. La demora del turbocompresor es el tiempo transcurrido entre el momento en que se pisa el acelerador y el momento en que los gases de escape aceleran el turbocompresor hasta generar un volumen de aire comprimido suficiente para aumentar la potencia del motor. Una combinacion de inercia, friccion y carga del compresor son los componentes principales que contribuyen a la demora del turbocompresor. La demora del turbocompresor puede producir un par de torsion bajo a regfmenes bajos del motor, siendo el efecto especialmente notorio cuando un vehfculo empieza a desplazarse con cargas relativamente altas; por ejemplo, al remolcar.
Se han propuesto diversos sistemas y metodos para reducir la demora del turbocompresor o sus efectos. Por ejemplo, se conoce inyectar aire comprimido procedente de un deposito de aire auxiliar en el colector de admision del motor cuando se pisa el acelerador, para aportar al motor una cantidad de aire deseada hasta que el turbocompresor pueda girar a plena capacidad y hacerse cargo de las demandas de suministro de aire. Tambien se conoce utilizar un motor electrico de gran velocidad para acelerar el turbocompresor hasta una velocidad antes de que se disponga de un caudal suficiente de gases de escape. Estas disposiciones son beneficiosas, pero tienen inconvenientes. El uso de un motor electrico para acelerar la turbina incrementa la inercia de la turbina; y ocasiona dificultades tecnicas en cuanto a la empaquetadura y a la gestion termica del motor, que se encuentra encima o cerca del sistema de escape. Las disposiciones para inyectar aire comprimido exigen un equipo adicional que incluye un compresor y un deposito de aire auxiliar. Este tipo de disposicion es el mas adecuado para su uso en vetnculos comerciales de mayor tamano dotados de un sistema de freno neumatico, en el cual el aire comprimido que se inyecta en el colector de admision lo suministra el mismo compresor utilizado para suministrar aire al sistema de frenado.
Es sabido que los coches de carreras y de rally retrasan el encendido del motor cuando se pasa a una marcha superior y que inyectan mas combustible en el o los colectores de escape, ya sea de forma directa, encendiendo el combustible con una bujfa y quemandolo totalmente en el escape, o mediante el sobreabastecimiento de combustible a traves de los cilindros. En esta ultima tecnica, el combustible se enciende en la camara de combustion por efecto de una o mas bupas, quemandose una parte en el cilindro y otra en el sistema de escape. Este sistema mantiene un turbocompresor girando a altos regfmenes del motor, pero tiene varios inconvenientes; entre ellos las elevadas emisiones del escape debido al retraso del encendido; el dano por explosion ocasionado al colector de escape y al turbocompresor, que no se han disenado como camaras de combustion; y los altos niveles de ruido (de ah el mote informal de “bang bang” aplicado a este sistema). Por otra parte, es mas adecuado para motores de gasolina que de diesel, porque el diesel no se enciende inmediatamente sin compresion.
Ahora bien, es sabido que los niveles de las emisiones del escape procedentes de los motores diesel pueden reducirse inyectando una mezcla de urea y agua en el sistema de escape entre un filtro de partfculas de combustible diesel (DPF) y un convertidor catalftico. Este sistema reduce las emisiones de oxido nitroso y monoxido de carbono mediante una reaccion qmmica con la urea. Al no quemarse la urea, no hay un aumento significativo de la presion en el sistema de escape. Si se instala un turbocompresor en el motor, la inyeccion de la urea no afectara significativamente a su velocidad.
En consecuencia, se necesita un sistema reductor de la demora del turbocompresor para motores de encendido por compresion sobrealimentada que supere, o en todo caso mitigue, al menos algunos de los problemas de los sistemas de la tecnica anterior; vease, por ejemplo, JP 2007 198227A.
Igualmente se necesita un metodo alternativo para hacer funcionar un sistema reductor de la demora del turbocompresor para motores de encendido por compresion sobrealimentada que supere, o en todo caso mitigue, al menos algunos de los problemas de los metodos de la tecnica anterior.
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Dicho sistema y metodo sera particularmente util si se vincula a una indicacion de que el vetnculo necesita un turbosoplante reforzado.
Sumario de la invencion
Segun un primer aspecto de la invencion, se proporciona un sistema reductor de la demora del turbocompresor para un motor de encendido por compresion, comprendiendo el motor: una caja de motor que define al menos un cilindro, un colector de admision de aire y un sistema de escape, estando cada uno conectado por fluido con el al menos un cilindro, un turbocompresor que incluye un compresor comunicado con el colector de admision de aire y una turbina comunicada con el sistema de escape, y un sistema de suministro de combustible primario para suministrar un combustible primario a una camara de combustion del al menos un cilindro; comprendiendo el sistema reductor de la demora del turbocompresor un sistema de control y un sistema de suministro de combustible secundario que suministra un combustible secundario directamente al sistema de escape aguas arriba de la turbina bajo control del sistema de control; en el que el sistema de control comprende un controlador programable y se ha configurado de tal manera que, durante el uso, se introduce combustible secundario en el sistema de escape solo en la medida necesaria; comprendiendo tambien el sistema reductor de la demora del turbocompresor una camara enfocada hacia delante y un sistema asociado de tratamiento de imagenes; caracterizado porque: el sistema de tratamiento de imagenes se ha configurado para tratar imagenes procedentes de la camara con el fin de notificar al sistema de control que una luz roja de semaforo se ha puesto ambar o verde; y porque el sistema de control se ha configurado para activar el sistema de suministro de combustible secundario cuando el vehfculo se halle detenido en un semaforo, en respuesta al paso del semaforo del rojo al ambar o al verde.
Esta notificacion solo puede aplicarse cuando un sensor de velocidad de un vetuculo indica que el vetuculo se halla detenido, o que se esta desplazando por debajo de una velocidad liminar; y/o cuando un sensor de velocidad de un motor indica que el motor esta al ralenti. De manera alternativa o adicional, un sensor puede indicar que el indicador de direccion o la senal de giro de un vehfculo se ha iluminado. De manera alternativa o adicional, puede proporcionarse un interruptor “reforzador de turbosoplante” accionado manualmente. Este interruptor puede incorporar un temporizador automatico que, por ejemplo, puede proporcionar un turbosoplante reforzado durante cinco segundos. El sistema tambien puede comprender un sensor de posicion del pedal del embrague, ya que la accion de pisar el embrague de un vetuculo detenido indica la posibilidad de que se necesite acelerar; y puede comprender un sensor de posicion de la palanca de cambio, que se utiliza de manera similar para detectar el momento en que un vehuculo en reposo puede estar a punto de arrancar. En otra opcion de control mas, el sensor de posicion de la palanca de cambio puede utilizarse para detectar el momento en que se desplaza la palanca de cambio de un vehuculo para seleccionar una marcha inferior. Si este cambio de marcha se combina con la iluminacion de un indicador del vehuculo, es posible que el conductor tenga previsto un adelantamiento, o al menos un giro en un cruce, seguido de una aceleracion alejandose de dicho cruce. Para evitar una velocidad de viraje excesiva, estas entradas del sensor tambien podnan combinarse con la entrada de un sensor de posicion del acelerador. Por ultimo, un sensor de inclinacion longitudinal del vehuculo podna indicar que un vehuculo se esta desplazando cuesta arriba. En combinacion con un cambio a una marcha inferior en una transmision manual o automatica, esto podna indicar una necesidad de turbosoplante reforzado para permitir un ascenso eficaz de la cuesta.
La caja del motor tambien puede conocerse como bloque de cilindros del motor.
El sistema de suministro de combustible secundario puede comprender al menos un inyector de combustible, montado en el sistema de escape y configurado para dirigir el combustible secundario directamente al interior del sistema de escape. La caja del motor puede definir varios cilindros y el sistema de escape puede comprender un colector de escape provisto de varias ramas que conectan por fluido los cilindros con una via de circulacion combinada en el sistema de escape. En este caso, el sistema de combustible secundario puede comprender al menos un inyector de combustible para introducir el combustible secundario directamente en la via de circulacion. Alternativamente, el sistema de combustible secundario puede comprender al menos un inyector de combustible para dirigir el combustible secundario directamente al interior de al menos una rama del colector. El sistema de suministro de combustible secundario puede comprender varios inyectores de combustible para dirigir el combustible secundario al interior de al menos dos ramas del colector de escape. En una realizacion, el sistema de suministro de combustible secundario comprende varios inyectores de combustible configurados para dirigir el combustible secundario al interior de cada rama del colector.
El sistema de suministro de combustible secundario puede comprender un deposito de combustible secundario y una bomba para bombear el combustible secundario entre el deposito de combustible secundario y al menos uno de los inyectores de combustible.
El sistema de control puede comprender un controlador programable; y puede configurarse de tal manera que, durante el uso, el combustible secundario se introduzca en el sistema de escape unicamente cuando se den determinadas condiciones de funcionamiento. El controlador puede programarse de tal manera que, durante el uso, el combustible secundario se introduzca en el sistema de escape cuando el motor este al ralentf. El sistema de control puede comprender al menos una entrada de usuario que permita a un usuario activar y desactivar selectivamente el sistema reductor de la demora del turbocompresor. El sistema de control puede ser, o formar parte
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de, una unidad de control de la gestion del motor o sistema de gestion del motor.
Segun un segundo aspecto de la invencion, se proporciona un metodo para hacer funcionar un sistema reductor de la demora del turbocompresor para motores de encendido por compresion sobrealimentada, en el que el motor comprende una caja de motor que define al menos un cilindro, un colector de admision de aire y un sistema de escape, estando cada uno conectado por fluido con el al menos un cilindro, un turbocompresor que incluye un compresor comunicado con el colector de admision de aire y una turbina comunicada con el sistema de escape, y un sistema de suministro de combustible primario para suministrar un combustible primario a una camara de combustion del al menos un cilindro; comprendiendo el metodo el uso de un sistema de suministro de combustible secundario para introducir directamente un combustible secundario en el sistema de escape aguas arriba de la turbina en la medida necesaria de tal manera que el combustible secundario haga combustion en el sistema de escape, acelerando los gases de escape e impulsando la turbina; caracterizado porque el sistema reductor de la demora del turbocompresor tambien comprende una camara enfocada hacia delante y un sistema asociado de tratamiento de imagenes, configurandose el sistema de tratamiento de imagenes para reconocer una luz de semaforo verde o ambar; caracterizado porque: el sistema reductor de la demora del turbocompresor comprende adicionalmente un sistema de control, configurandose el sistema de control para activar el sistema de suministro de combustible secundario cuando el vehmulo se halle detenido en un semaforo, en respuesta al paso del semaforo del rojo al ambar o al verde.
El sistema de suministro de combustible secundario puede comprender al menos un inyector de combustible montado en el sistema de escape; y el metodo puede comprender la introduccion del combustible secundario directamente en el sistema de escape a traves del al menos un inyector de combustible. La caja del motor puede definir varios cilindros, y el sistema de escape puede comprender un colector de escape provisto de varias ramas que conectan por fluido los cilindros con una via de circulacion combinada en el sistema de escape. En este caso, el metodo puede comprender el uso de al menos un inyector de combustible para dirigir el combustible secundario al interior de la via de circulacion combinada. Alternativamente, el metodo puede comprender el uso de al menos un inyector de combustible para dirigir el combustible secundario al interior de al menos una rama del colector. El sistema de suministro de combustible secundario puede comprender varios inyectores de combustible; y el metodo puede comprender el uso de los inyectores para dirigir combustible al interior de al menos dos ramas del colector de escape. En una realizacion, el metodo comprende el uso de los inyectores de combustible secundario para dirigir el combustible secundario al interior de cada una de las ramas del colector.
El combustible secundario puede hacer combustion en el sistema de escape sustancialmente solo cuando una valvula de escape del al menos un cilindro este abierta, para asegurar un buen suministro de aire de combustion. En un motor policilmdrico en el cual el combustible secundario se inyecte en una via de circulacion comun situada en el escape, el momento de la inyeccion del combustible secundario en el sistema de escape puede fijarse de tal manera que el combustible secundario haga combustion en el escape sustancialmente solo cuando al menos una de las valvulas de escape este abierta. En un motor policilmdrico en el cual el combustible secundario se inyecte en al menos una rama de un colector de escape, el momento de la inyeccion del combustible secundario en cualquier rama del colector de escape puede fijarse de tal manera que el combustible secundario haga combustion en la rama sustancialmente solo cuando la valvula de escape del cilindro con el cual la rama se halle conectada por fluido este abierta.
Segun un tercer aspecto de la invencion, se proporciona un vehmulo provisto de un sistema reductor de la demora del turbocompresor para motores de encendido por compresion sobrealimentada segun el primer aspecto de la invencion y/o en el cual se pone en practica el metodo del segundo aspecto de la invencion.
Descripcion detallada de la invencion
Para que la invencion pueda comprenderse con mayor claridad, a continuacion se describira una realizacion de la misma, unicamente a modo de ejemplo y en relacion con la Figura 1, que es una representacion transversal esquematica de parte de un motor de encendido por compresion provisto de un sistema reductor de la demora del turbocompresor segun una realizacion de la invencion; y con la Figura 2, que es una vista figurada de diversos medios detectores externos del sistema reductor de la demora del turbocompresor.
Como se ilustra en la Figura 1, un motor de encendido por compresion 10 comprende una caja 12 que define al menos un cilindro 14 que contiene un piston 15. Un colector de admision de aire 16 esta conectado por fluido con un orificio de entrada 18 del cilindro y un sistema de escape 20 esta conectado por fluido con un orificio de salida 22 del cilindro. Las valvulas de entrada y escape 24, 26 para abrir y cerrar los orificios de entrada y escape 18, 22 se proporcionan respectivamente de la manera habitual. Las valvulas 24 y 26 se abren y cierran mediante un tren de valvulas convencional (no se muestra).
Un turbocompresor 28 incluye una turbina 30 conectada a un compresor 32 por un eje motor 34. La turbina 30 esta conectada por fluido con el sistema de escape 20 para que la impulsen los gases de escape. El compresor 32 se acciona mediante la turbina 30 a traves del eje 34, y esta conectado por fluido con el colector de admision 16 para que comprima aire ambiente y lo dirija al cilindro a traves del colector de admision. Tambien se puede instalar un interenfriador (no se muestra) en el tramo de admision del motor.
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Aunque no se muestra en el dibujo, el motor de encendido por compresion 10 tambien incluye un sistema de suministro de combustible primario para suministrar un combustible primario, normalmente diesel, a una camara de combustion del al menos un cilindro para su combustion. La camara de combustion se puede definir en la parte superior del piston, o en la culata del cilindro; o en una combinacion de ambas, como se conoce ampliamente en la tecnica.
El sistema de suministro de combustible primario es convencional, y puede comprender normalmente: un deposito de combustible para el combustible primario; un inyector para dirigir el combustible primario al interior de la camara de combustion del cilindro; y al menos una bomba para bombear el combustible entre el deposito de combustible primario y el inyector. Los detalles del sistema de suministro de combustible primario no son esenciales para la presente invencion, que puede aplicarse a motores de encendido por compresion provistos de cualquier disposicion de suministro de combustible adecuada para el combustible diesel primario; incluidas las disposiciones de inyeccion directa e indirecta.
Como se ha descrito hasta ahora, el motor de encendido por compresion es convencional. Segun la presente invencion, el sistema reductor de la demora del turbocompresor para motores de encendido por compresion 38 reduce la demora del turbocompresor mediante la introduccion de un combustible secundario 40 en el sistema de escape 20 aguas arriba de la turbina 30 cuando el motor esta al ralentf, o cuando se desee por otras razones. El combustible secundario hace combustion en una zona de combustion 42 en el sistema de escape, tambien aguas arriba de la turbina 20. La combustion del combustible secundario 40 en el sistema de escape acelera los gases de escape que impulsan la turbina 30, y en consecuencia el compresor 32. Cuando se utiliza con el motor 10 al ralentf, la combustion del combustible secundario en el escape impulsa la turbina a una velocidad mayor que la obtenible en un motor de encendido por compresion sobrealimentada convencional en identicas condiciones de funcionamiento.
El sistema reductor de la demora del turbocompresor 38 incluye un sistema de suministro de combustible secundario 44 provisto de al menos un inyector de combustible 46 montado en el sistema de escape 20 para dirigir el combustible secundario al interior del sistema de escape aguas arriba de la turbina 30, un deposito de combustible secundario 48 y una bomba 50 para bombear el combustible entre el deposito y el inyector. El sistema reductor de la demora del turbocompresor 38 incluye un sistema de control 52 para controlar el funcionamiento del sistema de suministro de combustible secundario 44. El sistema de control puede regular el funcionamiento de la bomba 50 y/o del inyector 46 como sea necesario. El sistema de control 52 comprendera normalmente una unidad de control programable y puede ser, o formar parte de, una unidad de control de motor y/o un sistema de gestion del motor que gestiona el funcionamiento general del motor.
El sistema de control 52 tambien puede comprender entradas de usuario que permitan a un conductor activar y desactivar selectivamente el sistema reductor de la demora del turbocompresor 38 y/o cambiar uno o mas de sus parametros de funcionamiento; y tambien puede utilizar entradas de sensor. Segun la invencion, tales entradas se toman de una camara enfocada hacia delante y un sistema de tratamiento de imagenes, mostrados figuradamente en 62; y pueden tomarse de un sensor de velocidad del vehnculo 64; una entrada de conmutador de indicador 66; un conmutador de refuerzo manual 68, que puede incorporar un temporizador; un sensor del pedal del embrague 70; y un sensor de posicion de la palanca de cambio 72.
En un modo de funcionamiento normal, el sistema reductor de la demora 38 funciona con objeto de suministrar el combustible secundario 40 para su combustion en el sistema de escape cuando el motor esta al ralentf y el vehnculo se halla detenido. El momento del suministro del combustible secundario se fija de manera que el combustible secundario 40 haga combustion totalmente, o al menos predominantemente, mientras la valvula de escape 26 esta abierta. Esto permite la combustion del combustible secundario para acelerar el flujo de los gases de escape 54 hacia la turbina 30. La inyeccion del combustible secundario puede comenzar inmediatamente antes de que se abra la valvula de escape, si se desea; y el momento puede ajustarse para obtener un rendimiento optimo de cualquier combustible secundario y/o motor determinado, y/o para tener en cuenta condiciones de funcionamiento espedficas.
Mientras el sistema reductor de la demora del turbocompresor 38 esta funcionando y el combustible secundario esta haciendo combustion en el sistema de escape, el turbocompresor 28 aumenta el suministro de aire de admision comprimido 56. En consecuencia, el sistema reductor de la demora del turbocompresor para motores puede aumentar el par de torsion rapidamente en respuesta al accionamiento del acelerador, sin demora; o solo con una demora minima. Cuando se pisa el acelerador, la salida del par de torsion se puede controlar regulando la cantidad de combustible primario inyectado en la camara de combustion del cilindro; puesto que ya se dispone de aire de admision suficiente. Normalmente, la combustion del combustible secundario 40 en el sistema de escape 20 para reducir la demora del turbocompresor solo se necesita cuando el motor 10 esta al ralentf y durante las etapas iniciales de la aceleracion. Una vez que el flujo de gases de escape procedentes del cilindro es suficiente para impulsar la turbina 30 a la velocidad necesaria sin mas asistencia, el sistema de control 52 cierra el suministro del combustible secundario 40 al sistema de escape 20.
El sistema de control 52 supervisa el funcionamiento del motor 10 y del vehnculo mediante sensores de una manera conocida en la tecnica, y se programa para que active el sistema de suministro de combustible secundario 44 cuando se cumplan determinadas condiciones de funcionamiento. Por ejemplo, el sistema de control 52 puede programarse para que active el sistema de suministro de combustible secundario siempre que el motor este al ralentf
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y el vetnculo se halle detenido. Sin embargo, es posible que esto no haga el uso mas eficiente posible del combustible secundario. El uso del sistema reductor de la demora es particularmente ventajoso cuando se aplica una carga relativamente pesada al motor, como sucede al efectuar un remolque o si el vetnculo va muy cargado. El sistema de control puede tener una entrada de usuario para permitir que el conductor active el sistema reductor de la demora del turbocompresor 38 cuando lo considere necesario; y desactive el sistema en otros momentos.
Alternativamente, el sistema de control 52 puede configurarse para supervisar el rendimiento del motor y para activar el sistema de suministro de combustible secundario 44 solo cuando se esten aplicando al motor unas condiciones de carga iguales o superiores a un nivel liminar predeterminado. Ademas, o alternativamente, el sistema de control 52 puede configurarse para predecir el momento en que probablemente surja una demanda de aumento del par de torsion, y para activar el sistema de suministro de combustible secundario 44 en consecuencia. En un vetnculo con transmision manual que este al ralentf y detenido, la seleccion de una marcha y/o la presion del pie en el embrague suelen preceder una demanda de suministro de par de torsion al motor mientras el conductor pone el vetnculo en movimiento. De este modo, en lugar de suministrar el combustible secundario 40 en todo momento mientras el motor esta al ralentf y el vetnculo se halla detenido, el sistema de control 52 podna configurarse para activar el sistema de suministro de combustible secundario cuando el motor esta al ralentf y el vetnculo se halla detenido; pero tambien unicamente en respuesta a la seleccion de una marcha y/o a la presion del pie en el pedal del embrague.
En un vetnculo con transmision automatica, normalmente el conductor levantara el pie del pedal del freno antes de pisar el acelerador para arrancar. En esta situacion, el sistema de control 52 podna configurarse para activar el sistema de suministro de combustible secundario 44 cuando el conductor levanta el pie del pedal del freno mientras el motor esta al ralentf y el vetnculo se halla detenido. El conmutador de la luz del freno podna utilizarse a modo de sensor, proporcionando una entrada al sistema de control cuando las luces del freno se apaguen.
Alternativa o adicionalmente, el sistema de control 52 puede configurarse para detectar el momento en que el conductor extrae la transmision automatica de un modo de aparcamiento y la pasa a un modo de conduccion (avance o retroceso) como indicacion de que probablemente surgira una demanda de aumento del par de torsion; y para activar seguidamente el sistema de suministro de combustible secundario 44. Segun la invencion, el sistema de control 52 esta configurado para que active el sistema de suministro de combustible secundario 44 cuando el vetnculo este detenido ante un semaforo en respuesta al cambio de las luces del rojo al ambar o verde. En este caso, el sistema de control 52 comprende un sistema de camara para semaforos cuya configuracion le permite reconocer una luz verde o ambar del semaforo. Se apreciara que el sistema de control 52 puede configurarse de muchas formas para hacer un uso eficiente del combustible secundario, al tiempo que se reduce la demora del turbocompresor a un nivel aceptable.
La vista figurada de la Figura 2 muestra el modo en que podnan utilizarse varios sensores para proporcionar una entrada de datos al sistema de control 52 a traves de un mazo de cables o bus CAN de vetnculo 73. Desde la parte superior hasta la parte inferior de la Figura, una camara enfocada hacia delante 62 y un sistema de tratamiento de imagenes 63 generan una senal cuando una luz de semaforo se pone verde; un sensor de velocidad del vetnculo 64 genera una senal cuando el vetnculo se detiene; en tanto que 66 representa una senal generada cuando se activa un indicador del vetnculo. El numero 68 denota un boton de "refuerzo mejorado” manual, que podna tener un retorno por resorte (mejor que “activacion/desactivacion por presiones sucesivas”) y un temporizador 69 para limitar el uso de combustible secundario. El numero 70 denota un sensor de desplazamiento del pedal del embrague; mientras que 72 denota un sensor de posicion de la palanca de cambio, mostrado en una posicion adecuada para un cambio de marchas manual.
El combustible secundario 40 es un combustible diferente del combustible diesel primario porque las condiciones en el sistema de escape 20 son inadecuadas para la combustion del diesel, dada la insuficiencia de la presion y la temperatura. En consecuencia, debe seleccionarse un combustible secundario apropiado para la combustion en el sistema de escape. Dicho combustible debena tener una temperatura de autoencendido baja y poder quemarse a una presion relativamente baja. Su valor calonfico carece de importancia, pero no debe producir altos niveles de emisiones cnticas como, por ejemplo, oxidos nitrosos o monoxido de carbono. Es esencial un alto grado de expansion entre lfquido y gases combustos.
Como el combustible secundario 40 es diferente del combustible primario, los combustibles primario y secundario deben mantenerse separados entre st Esto exige la incorporacion de un deposito de combustible secundario para almacenar el combustible secundario, una bomba de combustible secundario y conductos de combustible separados. Se apreciara, no obstante, que los depositos de combustible primario y secundario podnan combinarse en un conjunto de doble deposito integral. De manera similar, las bombas de combustible primario y secundario podnan combinarse en una unidad de doble bomba integral con vfas de circulacion separadas para los dos combustibles. Se incorporara un indicador del nivel de combustible y una visualizacion adecuada del combustible secundario para que el conductor pueda vigilar los niveles del combustible secundario y repostar cuando proceda.
El indicador del combustible secundario podna incluirse como funcion secundaria del indicador normal del nivel de combustible para el combustible primario. Esta funcion podna proporcionarse como una actualizacion de la tecnologfa anterior, ya que el conductor del coche de la serie Rover P2 de 1945 podfa comprobar el nivel del aceite del motor pulsando un boton situado junto al indicador del nivel de combustible, que desconectaba el emisor del
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nivel de combustible del indicador y en su lugar conectaba un emisor de nivel de aceite correspondiente al indicador. Una actualizacion adecuada de esta tecnologfa podna consistir en situar el boton de cambio del indicador del nivel de combustible en una pantalla tactil montada en el salpicadero, o en una palanca de la columna de la direccion, integrado en el sistema de control mediante el ordenador de a bordo del vehnculo. Cualquiera de estas opciones permitina utilizar un cuadro de instrumentos o contador combinado normal en vehfculos equipados con el sistema reductor de la demora del turbocompresor o sin el. Como opcion alternativa adicional, el nivel del combustible secundario podna visualizarse en el indicador del nivel de combustible brevemente, por ejemplo durante cinco segundos, tras la activacion del encendido; regresando despues el indicador a la visualizacion convencional del nivel del combustible primario.
Para simplificar, la Figura 1 ilustra esquematicamente un motor monocilmdrico. Muchos motores de encendido por compresion modernos tienen varios cilindros, siendo frecuentes los que cuentan con tres, cuatro y seis o mas cilindros. Para un motor policilmdrico, el sistema de escape 20 suele comprender un colector de escape que define una via de circulacion combinada en un extremo de salida y que tiene varias ramas en el extremo de entrada para conectar por fluido los orificios de escape de los diversos cilindros a la via de circulacion combinada. Normalmente, la turbina de turbocompresor 30 esta conectada por fluido a la via de circulacion de salida combinada del colector; para que la impulsen los gases de escape que fluyen de cada uno de los cilindros. En este tipo de disposicion, el sistema de suministro de combustible secundario 44 solo puede utilizar un unico inyector de combustible que se ha configurado para suministrar el combustible secundario 40 directamente a la via de circulacion combinada, ya sea en el propio colector o en un tubo de escape dispuesto entre el colector y la turbina 30.
No obstante, en algunas aplicaciones y en funcion de la velocidad de combustion del combustible, puede haber una distancia insuficiente entre la turbina y el punto en el cual las ramas del colector confluyen en la via de circulacion combinada para permitir que el combustible 40 se inyecte directamente en la via de circulacion combinada y haga combustion antes de llegar a la turbina 30. En estas situaciones, o cuando sea deseable por otras razones, el combustible secundario 40 puede inyectarse en una o en mas de las ramas del colector. En algunas aplicaciones puede ser suficiente inyectar el combustible secundario 40 en una sola, o en varias, de las ramas. En otras aplicaciones, el combustible secundario puede inyectarse en todas las ramas del colector. Se apreciara que el sistema de suministro de combustible secundario 44 puede modificarse para incorporar un numero adecuado de inyectores de combustible secundario montados en las ramas y conectados a la bomba de combustible secundario segun se requiera. Cuando el combustible secundario 40 se inyecte en una rama del colector, la combustion podra tener lugar totalmente dentro de la rama; o totalmente dentro de la via de circulacion combinada aguas abajo de la rama; o parcialmente dentro de la rama, y parcialmente dentro de la corriente de circulacion combinada.
Como ya se ha explicado, el combustible secundario 40 hace combustion mientras la valvula de escape 26 del cilindro 14 esta abierta, a fin de acelerar el flujo de gases de escape hacia la turbina. Si el motor tiene varios cilindros 14 y el combustible secundario 40 se inyecta en una via de circulacion combinada en el sistema de escape, el momento de la inyeccion del combustible secundario se fija para que concuerde con la apertura de cada una de las valvulas de escape, a fin de que el combustible secundario solo haga combustion sustancialmente cuando al menos una de las valvulas de escape este abierta. Si el motor tiene varios cilindros 14 y el combustible secundario 40 se inyecta en una o mas ramas de un colector de escape, el momento de la inyeccion del combustible secundario en cualquier rama en particular se fija para que concuerde con la apertura de la valvula de escape 26 del cilindro al cual la rama este conectada por fluido.
Las realizaciones anteriores se han descrito unicamente a modo de ejemplo. Son posibles muchas variaciones sin abandonar el alcance de la invencion, tal como se define en las reivindicaciones anexas.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) para un motor de encendido por compresion (10), comprendiendo el motor:
    una caja de motor (12) que define al menos un cilindro (14), un colector de admision de aire (16) y un sistema de escape (20), estando cada uno conectado por fluido con el al menos un cilindro (14), un turbocompresor (28) que incluye un compresor (32) comunicado con el colector de admision de aire (16) y una turbina (30) comunicada con el sistema de escape (20), y un sistema de suministro de combustible primario para suministrar un combustible primario a una camara de combustion del al menos un cilindro; y comprendiendo el sistema reductor de la demora del turbocompresor (38):
    un sistema de control (52) y un sistema de suministro de combustible secundario (44) que suministra un combustible secundario (40) directamente al sistema de escape (20) aguas arriba de la turbina (30) bajo control del sistema de control (52); en el que el sistema de control comprende un controlador programable y se ha configurado de tal manera que, durante el uso, se introduce combustible secundario en el sistema de escape (20) solo en la medida necesaria;
    comprendiendo tambien el sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) una camara enfocada hacia delante (62) y un sistema asociado de tratamiento de imagenes (63); caracterizado porque:
    el sistema de tratamiento de imagenes (63) se ha configurado para tratar imagenes procedentes de la camara con el fin de notificar al sistema de control que una luz roja de semaforo se ha puesto ambar o verde;
    y porque el sistema de control (52) se ha configurado para activar el sistema de suministro de combustible secundario (44) cuando el vehfculo se halle detenido en un semaforo, en respuesta al paso del semaforo del rojo al ambar o al verde.
  2. 2. Sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) segun la reivindicacion 1, que comprende ademas un sensor de velocidad del motor; y en el que el sistema de control (52) se programa de tal manera que, durante el uso, el combustible secundario (40) se introduzca en el sistema de escape (20) cuando el motor (10) este al ralentf.
  3. 3. Sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en el que el medio de deteccion comprende un sensor de velocidad del vehfculo (64).
  4. 4. Sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el medio de deteccion comprende una entrada de conmutador de indicador (66).
  5. 5. Sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el medio de deteccion comprende un sensor del pedal del embrague (70) y/o un sensor de posicion de la palanca de cambio (72).
  6. 6. Sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) tambien comprende un conmutador de refuerzo manual (68) y el conmutador incorpora un temporizador (69).
  7. 7. Sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el sistema de suministro de combustible secundario (44) comprende al menos un inyector de combustible (46) montado en el sistema de escape (20) y configurado para dirigir el combustible secundario (40) directamente al interior del sistema de escape (20).
  8. 8. Sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) segun la reivindicacion 7, en el que la caja del motor (12) define varios cilindros (14) y el sistema de escape (20) comprende un colector de escape provisto de varias ramas que conectan por fluido los cilindros (14) con una via de circulacion combinada en el sistema de escape (20), comprendiendo el sistema de suministro de combustible secundario (44) al menos un inyector de combustible (46) para dirigir el combustible secundario (40) directamente al interior del colector de escape.
  9. 9. Sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el sistema de control (52) del sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) comprende una entrada de usuario que permite a un usuario activar y desactivar selectivamente el sistema reductor de la demora del turbocompresor.
  10. 10. Metodo para hacer funcionar un sistema reductor de la demora del turbocompresor para motores de encendido por compresion sobrealimentada (38), en el que el motor del vehfculo (10) comprende una caja de motor (12) que define al menos un cilindro (14), un colector de admision de aire (16) y un sistema de escape (20), estando cada uno conectado por fluido con el al menos un cilindro (14), un turbocompresor (28) que incluye un compresor (32) comunicado con el colector de admision de aire (16) y una turbina (30) comunicada con el sistema de escape (20), y un sistema de suministro de combustible primario para suministrar un combustible primario a una camara de
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    combustion del al menos un cilindro (14); comprendiendo el metodo el uso de un sistema de suministro de combustible secundario (44) para introducir directamente un combustible secundario (40) en el sistema de escape (20) aguas arriba de la turbina (30) en la medida necesaria de tal manera que el combustible secundario (40) haga combustion en el sistema de escape (20), acelerando los gases de escape e impulsando la turbina (30); caracterizado porque:
    el sistema reductor de la demora del turbocompresor (38) tambien comprende una camara enfocada hacia delante (62) y un sistema asociado de tratamiento de imagenes (63), configurandose el sistema de tratamiento de imagenes (63) para reconocer una luz de semaforo verde o ambar; y porque:
    el sistema reductor de la demora del turbocompresor comprende ademas un sistema de control (52), que activa el sistema de suministro de combustible secundario (44) cuando el vehfculo se halla detenido en un semaforo, en respuesta al paso del semaforo del rojo al ambar o al verde.
  11. 11. Metodo segun la reivindicacion 10, en el que la caja del motor (12) define varios cilindros (14) y el sistema de escape (20) comprende un colector de escape provisto de varias ramas que conectan por fluido los cilindros (14) con una via de circulacion combinada en el sistema de escape (20), comprendiendo el metodo el uso de al menos un inyector de combustible (46) para dirigir el combustible secundario (40) al interior del colector de escape.
  12. 12. Metodo segun la reivindicacion 10 o la reivindicacion 11, en el que el combustible secundario (40) hace combustion en el sistema de escape (20) sustancialmente solo cuando una valvula de escape (20) del al menos un cilindro (14) este abierta.
  13. 13. Metodo segun la reivindicacion 12 cuando dependa de la reivindicacion 11, en el que cada cilindro (14) tiene una valvula de escape (26) y el momento de la inyeccion del combustible secundario (40) en el sistema de escape (20) se fija de tal manera que el combustible secundario haga combustion en el escape sustancialmente solo cuando al menos una de las valvulas de escape (26) este abierta.
  14. 14. Vetuculo que comprende un sistema reductor de la demora del turbocompresor para motores de encendido por compresion (38) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, y/o en el cual se pone en practica el metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13.
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